BE684045A

BE684045A - Procédé et dispositifs pour le chauffage à induction

Info

Publication number: BE684045A
Authority: BE
Inventors: Fernand Viart
Original assignee: Acec; Vallourec
Priority date: 1965-08-31
Filing date: 1966-07-13
Publication date: 1967-01-13
Also published as: BE736197A; JPS5125228B1; BE668976A; US3472987A; JPS4929411B1; CA851846A; FR1500984A; SE325190B; DE1565397A1; AT282011B; GB1158801A; FR2055288A6; US3531612A

Description

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La p=>é aen t3 1,ni...:. .. # : .. ; l. ;. :.;.r # ,1: <=. ; ''''f-.r' il -*t dis i.'0'''"*'' -.---t.""-...-- ;i-1;,¯=1.c'ir '.'j.:" ?. Îl,À MQ '1 1 C lN 'iaux > .È"' 3 E7 j .% ' l ": '. ]... :Â, j 3 .J, .>" ; ;, i .i ± . i S , Il oez déjà, cou d'll'Lj-..' Joe.:<.a dos
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inducteurs qui se dévslopsr,4 3:J long des ::':'. 7;) à chauffer, lesquela, parcourue par ias Ç0:).q::-lt:; 19ctr1- quea à fréquence convenable, induisent dans les deux
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rivas métalliques voisines dos courants 2'ac')ndairJ:3 qui portent cas rives à la température désirée; da tels in- ducteurs peuvent être caractériser comme étant des in- ducteurslongitudinaux..
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In pratiqua, c3:}n':D.:... 1,".3.=plc>i 1"1.aii:ct.3ursi longitudinaux rencontra tHi'3 inc'.'.''4;.:i-.'"; r ...:': !111nt lorsqu'ils sont LE'.11w:¯ ,2.;:'5 1;>:::; ;,:':)'>:',';:9 ,,tJ chauffage an continuj dattx 1. #, i .; ;; iE i 1 1 1 rf..;<; =: qé t i'=¯- ".iquas à chauffer déf:.'' 3:r' 1. ...;'-7:::' 1J:''- 4.%.; a ¯¯:; ¯ :v :::" ')1¯0r( la .rait que les :::ù'zr':<¯.¯s ,,v< .,¯.':-.:¯'.¯¯ =;;-;.; '1t:1l:l8 sur û0ll'i3 1,e>i- 1<>n=çi;J.::...i;:; :::?"'. 4a.'. , : l J -,1'-f""lli,.. ques des rives chauffées, il o;;1 :nd'-2J,:fi:".'...'J, i l 'Qi1 vaut obtenir un effet uniforme j ..{'>,'.. h.* "p.::''3..;é- ...i5i#.u.os géométriques ci :'... '8713;;.r,'.11'3 3 :.:.ti : .%^;:-C.'JdJ re3":<!T!; constantes, Cette <3Xi ±2n,?:" '.1''i''; jli¯1:S . ;C'.:.i3 3atiaf'aite dans les install";i.-- .'.AU.'...r-.3l..<.

La présente inv'i:; <:. î;. 'j '1 :.-. ''. :¯'. .:.,':<L. t, 3; .i:a.> d";:)'9C)si +.1f9 au! permetterr-.; .;, :,F....y:':: :0:1-: er'¯';:. :¯.,., '!ux ritr?a Hie-talliqu'3 Ycis:'..r\,;i1 'O1.'.:; -)1.1 .'iià;Jinar;1; les 1. ç {;z'/:'Ji n"t:) '9!:3 inducteurs .Lr;:.!-;.. "',i;.d: '12. ':,..'

Selon l'invention, le procédé de chauffage par induction d'au moins deux rives voisines d'au moins une pièce métallique est caractérisé en ce que la ou les pièces métalliques sont entourées par au moins deux induoteura placés côte à cote à une certai- ne distance l'un de l'autre dans un plan perpendicu- laire à la direction longitudinale de la ou des pièces métalliques,

ces inducteurs étant alimentés par des courants électriques à fréquence convenable de telle manière que deux inducteurs voisins sont alimentés par des courante électriques¯en opposition de phase, le circuit des courants induits dans la ou les pièces mé- talliques au droit de chaque inducteur se fermant le long des rives à chauffer, où. ces courants induits se concentrent.

Pour la mise en oeuvre de l'invention auivant le procédé ci-dessus caractérisé, le dispositif de chauffage par induction d'au moins deux rives voisinas d'au moins une pièce métallique est lui-même caracté- sé en ce qu'il comprend au moine deux inducteurs pla- cés côte à côte à une certaine distance l'un de l'a tre et entourant la ou les pièces métalliques dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de cette ou de ces pièces, et racoordés à une ou plusieurs sources de courante électriques à fréquence convenable de telle manière que deux inducteurs voisina sont ali- mentés par des courante en opposition de phaue.

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On tel dispositif jo..;.> - :..:.s^3 x.''1 Q 'wr9 ':i<3 l i ira1\3,:1-:1.:)!l ast illu.3tr-... . , ¯3' it ? ' d93 :i:)s3:.e ,,;')-tx(b 1,a.q;aal?<.3 ..'"9?)"8'.: ,¯ ...\,:!':.:' ;t3.'-LG du procédé .. lia"J.t'f'1g,'3 d35 ::-1 V'Ji3 '10: Ü:l'12 ,1 1 ,:::'3 :)l3.'..c.!'1;$ aétal- 11U en forme de virole. Sur niTt<; figure, 10 repré- a9.a-!:s l'ébauche mtalliqu ±Jx.:.a? da vilo qui est al:to; a, perxendiculai=eae;t à con a;;> longitudinal, par deux inducteurs circulaires i ai: 12. Ces induc- teurs sont raccordés 9n 13 e ; 14.

Boit à deux sources da courants électriques à f::'(q"<!n.:::e convenabla (celle- ci pouvant varier depuis la f:,;\c, :':(.:: :.;;dust:1..all.!3 da 50 ;ycle9 par seconda j1':SqU.' à .iL, :::':"'!".::'S; ':li.:;' ir8 de cycles par seconde - courants à :.nw;;f-;;:: fr.lqi.;.3nee - at mâmc atteindre pluaieura ':;6l'r,Q'.':.J d3 1:i10cyc:!.as par s8ccnda - courantx é. rBdo-f(u9nce -)t aoit, pRr l' in<t1X'J8di3.ie d'un ,,)t:..pl..:¯;\:, :::: :?ù(.:ib:'? 3. uns x3?tz:, source de ces courant., ;7.a :1, ' ':'1 'Le Gj;.l.rt\1"'. délivre en 13 soit t è.8I' >;:+::- :: ,..3..! 5(1 Bg2"'8S par rapport h calui délivré er. i4.

Par un choix judicieux \.hl lE;. distança 'S:1tre les cteux indicteura l et 2, en fonction de la fia- du métB.lt du diamètre d3 .J. virols a ; 0 e i: d.a la fréquence des courants c' e .;wLGOI: d'alimenta tiuu, 1,as aourunts induite dans ln vircld '0 par 13 iDducur3 11 ot 12 >?6J dëvaloppent, en r.^.:3:.; du. pha9Si ? C:T'3 las inducteu-a reprénent6 par las floches de 3ns con- 'i"'..%.;i 3 ait D, suivant la . t3âs'I indiqua ai1 traits

interrompus; ils se concentrent donc le long des rives 15 et 16, les courants le long de la rive 15 étant de sens contraire à ceux le long de la rive 16.

L'utilisation d'inducteurs entourant les pièces métalliques dont les rives sont à chauffer et qui se trouvent dans un plan perpendiculaire à la di- rection longitudinale de ces pièces, ou inducteurs transversaux, présente, par rapport aux inducteurs lon- gitudinaux, l'avantage que la constance des oaractéris- tiques géométriques de l'ensemble inducteurs-rives n'est pas aussi impérative.

En outre, la fabrication des inducteurs dis- posés suivant l'invention est plus simple que celle des inducteurs longitudinaux, outre la sollicitation thermique beaucoup plus faible à laquelle ils sont soumis.

Ces avantages sont particulièrement évidents dans les processus de fabrication en continu.

D'autre part, la plus grande flexibilité d'adaptation des inducteurs transversaux aux condi- tions opératoires ne limite pas l'emploi de ceux-ci au simple cas d'inducteurs circulaires. L'invention peut être mise en oeuvre pour le chauffage de pièces métalliques présentant une section en forme de polygo- ne quelconque les rives à chauffer pouvant occuper une position quelconque sur cette section; dans le oas de chauffage pour forgeage de deux pièces métalliques,

les sections de ces deux pièces peuvent même être différentes.

Les inducteurs transversaux sont con- formés à la section des pièces métalliques qu'ils entourent ou qui les traversent et le chauffage des rives est assuré de manière efficace quelles que soi- ent les sections puisque les courants secondaires sont' induits dans les pièces métalliques au droit des in- ducteurs.

La figure 2 des dessina annexés représente un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention dans un processus de fabrication continue, par exem- ple dans la fabrication en continu de tubes métalli- ques de section carrée par doubla soudure longitudi- nale de deux profilés en forme de U. Sur cette figure, 120 et 220 représentent deux profilas en forme de U, dont la double soudure longitudinale des rives 121 et 221 d'una part, et 122 et 222 d'autre part - par un dispositif de forgeage non représenté - conduira à la formation d'un tube métallique de section carrée.

Les deux profilés 120 et 220 défilent succes- sivement dans, par exemple, trois inducteurs de forme quadrangulaires 23,24 et 25, disposés côte à cote perpendiculairement à la direction de défilement et alimentés en 26, 27 et 28 par des courants élec- triques à fréquence convenable, de telle façon que les courants circulant dans deux inducteurs voisins sont en opposition de phase et ont le sens indiqué par les

flèches S et D de la figuré.

En adaptant judicieusement les caractéris- tiques électriques et géométriques du dispositif sui- vant la figure 2, et notamment la distance entre deux inducteurs successifs, les courants induits dans les profilés 120 et 220 au droit de chaque inducteur se développeront de telle façon qu'ils se concentreront respectivement le long des rives 121 et 221 d'une part et le long des rives 122 et 222 d'autre part, suivant les lignes indiquées en traite interrompus sur la figure.

L'alimentation des divers inducteurs trans- versaux peut se faire à partir de plusieurs sources de courants alternatifs à fréquence convenable; dans ce cas, il est nécessaire que ces sources soient syn- chronos pour obtenir la relation de phase désirée en- tre les inducteurs, ce qui peut, par exemple, être facilement obtenu, lorsqu'on utilise des courante à fréquence élevée, par plusieurs oscillateurs de puis- sance commandés par un même oscillateur-pilote. L'op- position de phase entre inducteurs successifs est obtenue par inversion des connexions d'alimentation des inducteurs dont on veut opposer la phase par rap- port à celle des autres inducteurs.

L'alimentation des divers inducteurs trans- versaux peut également se faire à partir d'une seule source de courants alternatifs à fréquence convenable;

dans ce cas, les inducteurs sont raccordés en série à la source en inversant toutefois les connections des inducteurs qui doivent être en opposition de phase.

On peut encore faire usage de couplages particuliers d'inducteurs dans lesquels un inducteur est raccorde la source à travers deux demi-inducteurs en respec- tant toutefois la condition d'opposition de phase.

De tels couplages d'inducteurs ont déjà été. décrits dans le brevet belge No. 668 976, accordé le 28 février 1966, et relatif plus particulièrement à la fabrication de tubes soudés longitudinalement.

L'élimination d'inducteurs longitudinaux et l'emploi exclusif d'inducteurs transversaux permet, selon l'invention, d'assurer le chauffage de rives métalliques voisines par concentration des courante induits lorsque la géométrie d'ensemble du dispositif n'est pas constante, par exemple lorsque la position des rives varie d'une façon oyolique ou non.

Plus particulièrement, le procédé et lea dispositifs suivant l'invention permettent de réaliser d'une façon simple la fabrication d'un tube soudé à partir d'un feuillard tordu hélicoldalement, comme le montre la figure 3 des dessins annexée.

Sur la figure 3, un feuillard 30 est tordu hélicoidalement de façon à former un tube presque fermé présentant une fente 31 qui décrit une hélioe à la superficie du tube (repréaentéeen traits mixtes

j à la partie cachée du tube). Le feuillard 30 défile successivement à travers par exemple trois inducteurs transversaux 32, 33 et 34, lesquels sont raccordée en 35, 36 et 37 à une ou plusieurs sources de oourants électriques à fréquence convenable de telle façon que l'inducteur 33 est raccordé en opposition de phase par rapport aux inducteurs 32 et 34, les courants dans ces inducteurs ayant le sens indiqué par les flèches S et D de la figure.

Le feuillard 30 défile ensuite dans un dispositif de forgeage - non représenté - dans le- quel les riveo 38 et 39 de la fente 31 sont soudées ensemble,
Il est évident que la génération des courants induite dans le métal du feuillard 30 par les indue- leurs 32, 33 et 34 est indépendante de la position de la fente 31 par rapport à ces inducteurs et que, par conséquent, les courants induits se développeront comme dans le cas de rives rectilignes, à savoir quo ces courants se concentreront le long des rives 38 et 39 entre les inducteurs 32 et 33 et entre les induo- teurs 33 et 34. On a représenté sur la figure la tra- jet de ces courants induits entre les inducteurs 32 et 33.

On obtient ainsi une disposition particuliè- rement simple pour une forme de chauffage hélicoïdal, lequel ne pourrait être réalisé avec des inducteurs longitudinaux en raison du déplacement oontinu de la

position de la fente.

Suivant une autre particularité de l'in- vention, le procédé de chauffage par induction d'au moins deux rives voisines d'au moins une pièce métal- lique peut encore être caractérise en ce que la ou les pièces métalliques sont entourées par au moins deux groupes d'inducteurs comprenant chacun au moine deux inducteurs placée côte à côte à une certaine dis- tance l'un de l'autre dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la ou des pièces métal- liques, ces groupes d'inducteurs étant alimentés par des courante électriques à fréquence convenable et différente d'un groupe d'inducteurs à l'autre, de telle manière que deux inducteurs voisine d'un même groupe d'inducteurs sont alimentés par des courants électriques en opposition de phase,

le circuit des courants induits dans la ou les pièces métalliques au droit de chaque inducteur se fermant le long des rives à chauffer, où ces courante se concentrent.

La mise en pratique de cette particularité de l'invention trouve son intérêt dans les disposi- tifs de chauffage statiques destinés à chauffer des rives de pièces métalliques dont les dimensions ne sont pas constantes, requérant par la suite une dif- férence dans la profondeur de pénétration des courants induits; elle peut aussi être avantageusement utilisée dans les processus de fabrication en continu où, par

exemple un groupe d'inducteurs est alimenté en cou- rente électriques à moyenne fréquence et où un autre groupe d'inducteurs eet alimenté en courante électri- ques à radio-fréquence.

Les procédés et dispositifs de chauffage par induotion suivant la présente invention peuvent être utilisés avec l'emploi simultané de noyaux magnétiques commandés ou non, disposés à l'intérieur ou à l'exté- rieur des pièces magnétiques qui modifient les carao- téristiques du circuit des courants induits, et notam- ment l'impédance de ce circuit, suivant une technique connue en soi.

Sans sortir du cadre de la présente inven- tion, toute modification évidente à l'expert en la matière ou relevant de l'état de la teohnique peut être apportée aux procédés et dispositifs décrits ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS.

1. Procédé de chauffage par induction d'au moine deux rives voisines d'au moine une pièce métal- lique caractérisé en ce que la ou les pièces métal- liquee sont entourées par au moine deux inducteurs placée côte à côte à une certaine distance l'un de l'autre dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la ou des pièces métalliques, ces inducteurs étant alimentés par des courante électri- ques à fréquence convenable de telle manière que deux inducteurs voisins sont alimentés par des courants électriques en opposition de phase, le circuit des courante induits dans la ou les pièces métalliques . au droit de chaque inducteur se fermant le long des rives à chauffer, où ces courants induits se concen- trent.

2. Dispositif de chauffage par induction d'au' moine deux rives voisines d'au moins une pièce métal- lique caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux inducteurs placés côte à c8te à une certaine distance l'un de l'autre et entourant la ou les pièces métal- liques dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de cette ou de ces pièces, et raccordés à une ou plusieurs sources de courants électriques à fréquence convenable de telle manière que deux induc- teurs voisins sont alimentés par des courants en op- position de phase. <Desc/Clms Page number 12>

3. Procédé de chauffage par induction d'au moins deux rives voisines d'au moins une pièce métal- lique caractérisé en ce que la ou les pièces métal- liques sont entourées par au moins deux groupes d'in- ducteurs comprenant chacun au moins deux inducteurs placés cote à cote à une certaine distance l'un de l'autre dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la ou des pièces métalliques, ces groupes d'inducteurs étant alimentés par des courants électriques à fréquence convenable et différente d'un groupe d'inducteurs à l'autre, de telle manière que deux inducteurs voisins d'un même groupe d'inducteurs sont alimentés par des courants électriques en opposi- tion de phase, le circuit des courants induits dans la ou les pièces métalliques au droit de chaque inducteur se fermant le long des rives à chauffer,

où ces cou- rants induits se oonoentrent.