AT512294B1 - Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen (1) mit wenigstens einer Induktionsspule (2) und mit einer Auflage (6) für die Brammen (1) beschrieben. Um Einfluss auf die Temperaturverteilung in den Brammen (1) zu nehmen, wird vorgeschlagen, dass die Induktionsspule (2) in zwei quer zur Spulenachse verlaufenden Richtungen (x, y) relativ gegenüber der Auflage (6) verstellbar gelagert ist.

Description

österreichisches Patentamt AT512 294 B1 2013-07-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen mit wenigstens einer Induktionsspule und mit einer Auflage für die Brammen.

[0002] Zum Warmumformen von Brammen ist es bekannt, Induktionsspulen einzusetzen, durch die die Brammen durchgefördert und dabei induktiv auf die jeweils erforderliche Temperatur erwärmt werden. Wenn es auch nicht immer erforderlich ist, eine einheitliche Temperatur über den gesamten Querschnitt der Brammen zu erreichen, ist es im Allgemeinen für die nachfolgende Umformung von besonderer Bedeutung, bezüglich der Längsachse der Brammen zentrisch symmetrische Temperaturverhältnisse sicherzustellen. Obwohl bei einer entsprechenden Anpassung des Querschnitts der Induktionsspulen an den Brammenquerschnitt eine weitgehend gleichmäßige Erwärmung der Brammen über ihren Umfang erreicht wird, kann jedoch nicht von über den Umfang gleichmäßig verteilten Wärmeverlusten während des Durchtritts der Brammen durch die Induktionsspulen ausgegangen werden, sodass im rauen Ofenbetrieb mit einer nicht zentrisch symmetrischen Erwärmung der Brammen gerechnet werden muss, was sich nachteilig auf den Verschleiß der Umformwerkzeuge und auf die Qualität der umgeformten Werkstücke auswirkt.

[0003] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen so auszugestalten, dass nach der Erwärmung mit einer für die nachfolgende Warmumformung ausreichend zentrisch symmetrischen Temperaturverteilung über den Brammenquerschnitt gerechnet werden kann.

[0004] Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zum induktiven Erwärmen von Brammen löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Induktionsspule in zwei quer zur Spulenachse verlaufenden Richtungen relativ gegenüber der Auflage verstellbar gelagert ist.

[0005] Da der Energieeintrag in die Brammen durch eine Induktionsspule unter anderem vom Luftspalt zwischen der Induktionsspule und den Brammen abhängt, kann durch eine Verlagerung der Induktionsspule gegenüber den Brammen in einer zur Spulenachse senkrechten Ebene Einfluss auf die Verteilung der in den Brammen induzierten Wirbelströme über den Umfang der Brammen und damit auf die Erwärmung der Brammen genommen werden. Treten nicht zentrisch symmetrische Temperaturverteilungen über den Brammenquerschnitt auf, so kann durch eine entsprechende Verlagerung der Induktionsspule gegenüber den Brammen der Wärmeeintrag über den Umfang der Brammen zum Ausgleich von unerwünschten ungleichmäßigen Temperaturverteilungen mit der Wirkung geändert werden, dass eine vorgegebene Temperaturverteilung über den Brammenquerschnitt sichergestellt wird.

[0006] Eine zusätzliche Möglichkeit, auf die Temperaturverteilung über den Brammenquerschnitt Einfluss zu nehmen, besteht darin, die Induktionsspule auf der den Brammen zugekehrten Innenseite mit über den Umfang verteilten, voneinander unabhängig beaufschlagbaren Kühleinrichtungen zu versehen, sodass über diese Kühleinrichtungen aus den Umfangsbereichen der Brammen mit einer überhöhten Temperatur Wärme abgezogen werden kann. Solche Kühleinrichtungen können insbesondere bei Stahlbrammen hilfreich sein, wobei es im Allgemeinen genügt, die Kühleinrichtungen in einem ausgangsseitigen Bereich der Induktionsspulen vorzusehen, und zwar im Bereich der beiden oberen Spulenquadranten.

[0007] Um vorteilhafte Erwärmungsbedingungen gewährleisten zu können, kann zur Verstellung der Induktionsspule relativ gegenüber der Auflage für die Brammen in zwei quer zur Spulenachsen verlaufenden Richtungen und/oder zur Beaufschlagung der Kühleinrichtungen eine Steuereinrichtung vorgesehen werden, die an ausgangsseitig der Induktionsspule vorgesehene Temperaturgeber für über die Stirnfläche der Brammen verteilte Messpunkte angeschlossen ist. Mit der Bestimmung der Temperaturverteilung über den Querschnitt der Brammen an Hand der über die Stirnfläche der Brammen verteilten Messpunkte kann durch die Steuereinrichtung eine Abweichung von der Sollverteilung festgestellt und in Abhängigkeit von der festgestellten Soll-Istwertdifferenz ein Steuereingriff zur Verlagerung der Induktionsspule gegenüber der Auflage 1 π österreichisches Patentamt AT512 294B1 2013-07-15 für die Brammen bzw. zur Beaufschlagung der Kühleinrichtungen vorgenommen werden, so-dass zumindest nachfolgende Brammen mit einer vorgegebenen Temperaturverteilung über den Querschnitt induktiv erwärmt werden können.

[0008] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen [0009] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen mit rundem Querschnitt in einem schematischen Querschnitt, [0010] Fig. 2 diese Vorrichtung in einem schematischen Längsschnitt in einem kleineren

Maßstab und [0011] Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrich tung zum induktiven Erwärmen von im Querschnitt rechtwinkeligen Brammen.

[0012] Die Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen 1 gemäß den Fig. 1 und 2 weist drei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Induktionsspulen 2 innerhalb eines Durchlaufofens 3 auf. Im Bereich der in Durchlaufrichtung ausgangsseitigen Induktionsspule 2 sind im Bereich der beiden oberen Spulenquadranten auf der den Brammen 1 zugekehrten Innenseite Kühleinrichtungen 4 vorgesehen, die über eine Versorgungseinheit 5 voneinander unabhängig mit einem Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, beaufschlagt werden können. Die durch den Durchlaufofen 3 zu fördernden Brammen 1 ruhen auf einer die Induktionsspulen 2 durchsetzenden Auflage 6 in Form von Führungsschienen auf und werden entlang dieser Auflage 6 durch den Durchlaufofen 3 geschoben, indem jeweils eingangsseitig des Durchlaufofens 3 eine Bramme 1 auf die Auflage 6 aufgesetzt und gegen den Durchlaufofen 3 hin verschoben wird, wobei eine bereits erwärmte Bramme 1 des Stranges aus den axial aneinanderstoßenden Brammen 1 aus dem Durchlaufofen 3 ausgeschoben wird und für die Weiterverarbeitung von der Auflage 6 abgenommen werden kann. Da es jedoch nur um eine entsprechende Förderung der Brammen 1 durch den Durchlaufofen 3 ankommt, kann selbstverständlich auch eine Einzelförderung der Brammen 1 durch den Durchlaufofen 3 vorgesehen sein.

[0013] Dem ausgangsseitigen Ende des Durchlaufofens 3 ist ein Temperaturgeber 7 für über die Stirnfläche der jeweils aus dem Durchlaufofen 3 ausgeschobenen Brammen 1 verteilte Messpunkte vorgesehen. Dieser Temperaturgeber 7 kann je nach dem Werkstoff der Brammen 1 eine Wärmebildkamera oder ein Pyrometer umfassen. Mit Hilfe dieses Temperaturgebers 7 kann somit die Temperaturverteilung der erwärmten Brammen 1 über den Querschnitt festgestellt werden. Damit die Bestimmung der Temperaturverteilung über den Brammenquerschnitt nicht durch die Wärmeabstrahlung von der vorderen Stirnfläche der Brammen 1 verfälscht werden kann, ist es möglich, die Brammen 1 vor der Messung der Temperaturverteilung um 180° zu wenden, sodass die Temperaturverteilung an Hand der Stirnfläche bestimmt werden kann, die an der nachfolgenden Bramme 1 anlag.

[0014] Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, kann der Durchlaufofen 3 mit den Induktionsspulen 2 gegenüber der feststehenden Auflage 6 für die Brammen 1 in einer zur Spulenachse senkrechten Ebene verlagert werden. Zu diesem Zweck ist ein den Durchlaufofen 3 aufnehmender Schlitten 8 vorgesehen, der mit Hilfe eines Stelltriebes 9 in einer x-Richtung verstellt werden kann. Da der Schlitten 8 auf einem Schlitten 10 verschiebbar gelagert ist, der über einen Stelltrieb 11 in einer y-Richtung verfahrbar ist, kann der Durchlaufofen 3 gegenüber der Auflage 6 in zwei zueinander senkrechten Richtungen x, y verlagert werden. Eine solche Verlagerung bedingt eine Änderung des Luftspalts zwischen den Induktionsspulen 2 und den Brammen 1 über deren Umfang, sodass die Verteilung der in den Brammen 1 induzierten Wirbelströme über den Brammenumfang und damit die Erwärmung der Brammen 1 über ihren Umfang gesteuert werden kann. Diese Steuerung wird in Abhängigkeit von den Messergebnissen des Temperaturgebers 7 vorgenommen, der an eine Steuereinrichtung 12 angeschlossen ist, die einerseits die Stelltriebe 9, 11 für die Schlitten 8, 10 und anderseits die Versorgungseinheit 5 zur Kühlmittelbeaufschlagung der Kühlmitteleinrichtungen 4 so ansteuert, dass eine festgestellte Abweichung der Ist-Temperaturverteilung von der Soll-Temperaturverteilung ausgeglichen wird. 2/7 österreichisches Patentamt AT512 294B1 2013-07-15 [0015] Die zu erwärmenden Brammen 1 können unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen. Üblicherweise sind Brammen 1 mit rundem und rechtwinkeligem Querschnitt im Einsatz, was jedoch nicht zwingend ist. Entscheidend für einen vorteilhaften Wärmeeintrag in die Brammen 1 ist, dass die Induktionsspulen 2 in ihrer Querschnittsform an die Querschnittsform der Brammen 1 angeglichen werden, obwohl dies für eine zentrisch symmetrische Erwärmung nicht zwingend ist. Dementsprechend sind gemäß der Fig. 1 für Brammen 1 mit rundem Querschnitt kreisringförmige Induktionsspulen 2 vorgesehen. Sollen jedoch im Querschnitt rechtwinkelige Brammen 1 erwärmt werden, so sind die Induktionsspulen 2 so auszubilden, dass sie mit einem weitgehend gleichmäßigen Abstand die Brammen 1 umschließen. In der Fig. 3 ist ein solcher Fall dargestellt. Die Wirkung einer Verlagerung der Induktionsspulen 2 gegenüber den zu erwärmenden Brammen 1 in einer zur Spulenachse senkrechten Ebene bleibt jedoch gleich, sodass mit einer solchen Verlagerung wiederum Einfluss auf die Temperaturverteilung über den Brammenquerschnitt genommen werden kann.

[0016] Obwohl in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 der Durchlaufofen 3 mit den Induktionsspulen 2 gegenüber der feststehenden Auflage 6 verlagert wird, kann in einer kinematischen Umkehr auch die Auflage 6 bzw. die den Durchlaufofen 3 durchsetzende Fördereinrichtung für die Brammen 1 gegenüber dem feststehenden Durchlaufofen 3 verlagert werden, weil es für die Einflussnahme auf die Wärmeeintragung lediglich auf eine relative Verlagerung der Brammen 1 gegenüber den Induktionsspulen 2 ankommt. 3/7

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT 512 294 B1 2013-07-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Brammen (1) mit wenigstens einer Induktionsspule (2) und mit einer Auflage (6) für die Brammen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (2) in zwei quer zur Spulenachse verlaufenden Richtungen (x, y) relativ gegenüber der Auflage (6) verstellbar gelagert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule (2) auf der den Brammen (1) zugekehrten Innenseite über den Umfang verteilte, voneinander unabhängig beaufschlagbare Kühleinrichtungen (4) aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung der Induktionsspule (2) relativ gegenüber der Auflage (6) in zwei quer zur Spulenachse verlaufenden Richtungen (x, y) und/oder zur Beaufschlagung der Kühleinrichtungen (4) eine Steuereinrichtung (12) vorgesehen ist, die an einen ausgangseitig der Induktionsspule (2) vorgesehene Temperaturgeber (7) für über die Stirnfläche der Brammen (1) verteilte Messpunkte angeschlossen ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7