Vorrichtung zum Ausgleich der Temperatur in metallischen Blöcken Bei der induktiven Erwärmung wird der zut beheizende metallische Körper in ein star kes elektromagnetisches Wechselfeld hoher Frequenz (einige 100 bis einige 1000 Hz) ge bracht und durch die im Körper induzierten Ströme erwärmt, wobei sich die Wärmeerzeu gung infolge des Skineffektes unmittelbar un ter der Oberfläche abspielt. Die unter der Körperoberfläche erzeugte Wärme fliesst folg lich eist von aussen her ins Innere des Kör pers. Die Temperaturverteilung über dem Querschnitt ist infolgedessen nicht homogen.
Es gibt aber Fälle, wo eine gleichmässige Temperaturverteilung über den ganzen Quer schnitt erforderlich ist, so zum Beispiel wenn der erwärmte Metallkörper weiter verarbeitet wird, sei es durch Warmpressen, Walzen oder durch Ziehen zu Stangen oder Drähten. Bei der Vergütung zwecks Kornverfeinerung und ähnlichen metallurgischen Prozessen, ist eine über den Querschnitt konstante Temperatur verteilung eine absolute Notwendigkeit.
Bei solchen Arbeitsprozessen von Massegütern, die sich in konstanten Intervallen abspielen, wer den halb- oder vollautomatische induktive Er hitzungseinrichtungen verwendet, bei denen die zu erwärmenden Körper kontinuierlich oder in Intervallen durch einen Heizstand befördert werden, in welchem durch eine Spule ein elektromagnetisches Wechselfeld er zeugt wird. Sie verlassen dieses Feld mit einer in kurzer Zeit erzeugten Temperatur, die über dem Querschnitt sehr ungleichmässig verteilt ist, das heisst, die aussen wesen @bhöher ist als innen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tem peraturausgleich herzustellen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich der Temperatur in metallischen Blöcken, welche durch ein magnetisches Wechselfeld hoher Frequenz geheizt Iwerden. Die Erfindung be steht darin, dass im Zuge des Heizstandes, in welchem die Blöcke dem magnetischen Wech selfeld ausgesetzt sind, mindestens eine Tem- peraturausgleichkammer angeordnet ist. In dieser können die aus dem Heizstand kom menden Blöcke so lange verbleiben, bis die zuerst noch ungleiche Temperaturverteilung innerhalb der einzelnen Blöcke die gewünschte Gleichmässigkeit angenommen hat.
Die Erfindung wird an Hand von Aus führungsbeispielen erläutert. Die Figuren zei gen die Gesamtanordnung mit verschiede nen Ausführungsformen der Temperaturaus gleichkammer.
a ist der Heizstand einer induktiv arbei tenden Glübanlage. Dieser besteht in bekann ter Weise aus einem Durchlaufrohr 1, in wel chem die zu erhitzenden Metallblöcke 2 in nicht weiter dargestellter Weise langsam von rechts nach links transportiert werden. Das Durehlaufrohr ist umgeben von der Spule 3. Durch diese Spule fliesst der Hochfrequenz strom und erzeugt ein elektromagnetisches Feld, welches im wesentlichen im Innern des Durchlaufrohres verläuft. Dabei werden die Blöcke induktiv durch die unmittelbar unter ihrer Oberfläche entstehende Wärme erhitzt, während im Innern keine Wärme erzeugt wird.
Der Ofen ist mit einer Haube umgeben, die als Berührungsschutz für die unter Span nung stehende Spule 3 dient. Im Zuge des Heizstandes a ist die Temperaturausgleieh- kammer b angeordnet. Diese schliesst sieh un mittelbar an das Durehlaufrohr 1 an. Die Ausgleichka.mmer weist einen Innenraum 5 auf sowie die aussenliegenden Wärmeisolier- schichten 6, 6a, 6b. In dieser Ausgleiehkam- mer verweilen die Blöcke, ohne dass sie einer besonderen weiteren Wärmeentwicklung aus gesetzt sind.
Die Wärme, welche unmittelbar unter der Oberfläche des Blockes entstanden ist, findet Zeit, sich auf die innern Teile des Blockes zu verteilen. Die zuerst noch ungleich mässig verteilte Wärme vergleiehmässigt sieh also nach einiger Zeit über den ganzen Werk körper. Daraufhin werden die Blöcke aus gestossen und können der weiteren Verarbei tung zugeführt werden.
Zur Vermeidung von MTärmeverlusten kann die Ausgleichkammer noch zusätzliche Heizvorrichtungen aufweisen, die zweckmässig in den Isoliermantel eingebaut sind (Fig.3). Dort sind für diesen Zweck Heizwicklungen ä eingebaut. Es besteht aber auch die Möglich keit, eine besondere Hochfrequenzspule 9 an zubringen (Fig.2), welche mit relativ sehwa cher Energie die Abstrahlungsverluste deckt. Diese Anordnung ist besonders günstig, weil unmittelbar unter der abstrahlenden Ober fläche die induzierte Hochfrequenzenergie in Wärme umgewandelt wird.
Die Spule 9 kann auch eine Fortsetzung der Ofenspule 3 sein. Damit ihre induzierende Wirkung jedoch ver ringert wird, haben die Spulenwindungen im Bereich der Temperaturausgleichkammer grö ssere gegenseitige Abstände.
Die Verweilzeit in der Ausgleichkammer richtet sieh nach der bestehenden Tempera- turdifferenz und der Grösse des Querschnittes. Sie beträgt zum Beispiel für einen Stahlklotz von 100 ; < 100 nim Querschnitt und 200 mm Länge bei 1000 C rund eine -Minute. Die Länge der Ausgleiehkammer bestimmt sich einerseits aus der Länge des zu erwärmenden Körpers und anderseits aus der Verweilzeit und der Geschwindigkeit des Durehstossens.
Bei grösseren Anlagen kann es auch vor teilhaft sein, mehr als eine Ausgleiehkammer anzuwenden. Zum Beispiel folgt einer ersten Ausgleielikammer zunächst. ein weiterer Heiz- stand, darauf schliesst sieh eine zweite Aus- gleiehkammer an. Das Aufheizen und das Ausgleichen der Temperaturen erfolgt somit stufenweise.
Device for equalizing the temperature in metallic blocks In inductive heating, the metallic body to be heated is placed in a strong electromagnetic alternating field of high frequency (a few 100 to a few 1000 Hz) and heated by the currents induced in the body, with the generation of heat plays directly under the surface due to the skin effect. The heat generated under the surface of the body therefore flows from the outside into the interior of the body. As a result, the temperature distribution over the cross-section is not homogeneous.
However, there are cases where a uniform temperature distribution over the entire cross-section is required, for example when the heated metal body is processed further, be it by hot pressing, rolling or by drawing into rods or wires. In tempering for grain refinement and similar metallurgical processes, a constant temperature distribution over the cross section is an absolute necessity.
In such work processes of bulk goods that take place at constant intervals, who uses the semi or fully automatic inductive heating devices, in which the body to be heated is continuously or at intervals conveyed through a heating station in which an alternating electromagnetic field is generated by a coil becomes. You leave this field with a temperature generated in a short time, which is very unevenly distributed over the cross-section, that is, the outside is higher than the inside.
The object of the invention is to produce a temperature compensation. The invention relates to a device for equalizing the temperature in metallic blocks which are heated by an alternating magnetic field of high frequency. The invention consists in that in the course of the heating stand in which the blocks are exposed to the alternating magnetic field, at least one temperature compensation chamber is arranged. The blocks coming from the heating station can remain in this until the initially uneven temperature distribution within the individual blocks has assumed the desired uniformity.
The invention is explained using exemplary embodiments from. The figures show the overall arrangement with various embodiments of the temperature compensation chamber.
a is the heating level of an inductive annealing system. This consists in known ter way of a flow tube 1, in wel chem the metal blocks to be heated 2 are slowly transported from right to left in a manner not shown. The flow tube is surrounded by the coil 3. The high-frequency current flows through this coil and generates an electromagnetic field which runs essentially inside the flow tube. The blocks are inductively heated by the heat generated directly below their surface, while no heat is generated inside.
The furnace is surrounded by a hood, which serves as contact protection for the coil 3 under tension. In the course of the heating station a, the temperature compensation chamber b is arranged. This connects directly to the continuous pipe 1. The compensation chamber has an interior space 5 as well as the outer thermal insulation layers 6, 6a, 6b. The blocks stay in this equalization chamber without being exposed to any particular further heat development.
The heat that has arisen just below the surface of the block finds time to spread to the inner parts of the block. The initially unevenly distributed heat comparatively appears over the entire body of the work after a while. The blocks are then ejected and can be sent for further processing.
To avoid heat losses, the compensation chamber can also have additional heating devices, which are expediently built into the insulating jacket (Fig. 3). There heating coils are installed for this purpose. But there is also the possibility of attaching a special high-frequency coil 9 (Figure 2), which covers the radiation losses with relatively sehwa cher energy. This arrangement is particularly favorable because the induced high-frequency energy is converted into heat immediately below the radiating surface.
The coil 9 can also be a continuation of the furnace coil 3. However, so that their inducing effect is reduced, the coil windings in the area of the temperature compensation chamber have larger mutual distances.
The dwell time in the equalization chamber depends on the existing temperature difference and the size of the cross-section. For example, it is 100 for a steel block; <100 n in cross section and 200 mm in length at 1000 C around one minute. The length of the Ausgleiehkammer is determined on the one hand from the length of the body to be heated and on the other hand from the dwell time and the speed of the push.
In the case of larger systems, it can also be advantageous to use more than one expansion chamber. For example, a first equalization chamber follows first. Another heating station, followed by a second balancing chamber. The heating up and equalization of the temperatures thus takes place in stages.