CN113260722A - 用于在轧制设备中对工件进行感应加热的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在轧制设备中对工件（2）进行感应加热的装置（1），其中所述装置（1）包括：用于产生交流电压的变流器（3）；与所述变流器（3）电连接的电容器组（6），该电容器组包括多个相互并联的电容器（7）；工作场（8），在该工作场中布置了上方的线圈（10）和下方的线圈（11），其中所述工件（2）能够运动穿过所述线圈（10、11）之间并且在此通过横向场加热来感应加热；布置在所述工作场（8）的旁边、下方或上方的壳体（4），其中所述变流器（3）和电容器组（6）布置在所述壳体（4）中；其中所述线圈（10、11）通过各自的柔性电缆（12、13）与所述电容器组（6）电连接，其中所述电缆（12、13）被构造为同轴电缆（27），其中所述交流电压的一个相加载在所述同轴电缆（27）的内导体（28）上并且所述交流电压的另一个相加载在所述同轴电缆的外导体（29）上，并且其中所述电缆（12、13）通过流体、比如空气或水（21）来冷却。

Description

用于在轧制设备中对工件进行感应加热的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在轧制设备中对工件进行感应加热的装置。

背景技术

由DE 42 34 406 A1已知一种用于对扁平物件进行感应的横向场加热的装置，其中多条彼此对置的感应回路布置在扁平物件的上方和下方并且一些感应回路突出超过扁平物件的棱边，而其他感应回路则终止于扁平物件-宽度之内。设置了至少一个由两个能够彼此独立地在其相对于扁平物件的位置方面调节的感应模块组成的感应模块对。每个感应模块具有两条彼此对置的、在其几何形状和其尺寸方面不可变的U形的感应回路，所述感应回路的基腿能够如此定位，使得其在扁平物件的一条棱边之前的至少一个能预先给定的距离和扁平物件-宽度之内终止，并且所述感应回路的两条侧腿能够如此定位，使得其在扁平物件的另一条棱边上伸出至少一个能预先给定的距离。一个感应模块对的两个感应模块的感应回路向相反指向的侧面敞开，由此所述扁平物件的每条棱边被仅仅一条感应回路的侧腿超过。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种得到改进的用于在轧制设备中对工件进行感应加热的装置。

根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1的特征的装置来解决。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，用于在轧制设备中对工件进行感应加热的装置包括：

-用于产生交流电压的变流器；

-与所述变流器电连接的电容器组，该电容器组包括多个相互并联的电容器；

-工作场，在该工作场中布置了上方的线圈和下方的线圈，其中所述工件能够运动穿过所述线圈之间并且在此通过横向场加热来感应加热；

-布置在所述工作场的旁边、下方或上方的壳体，其中所述变流器和电容器组布置在所述壳体中；

-其中所述线圈通过各自的柔性电缆与所述电容器组电连接，

-其中所述电缆被构造为同轴电缆，其中所述交流电压的一个相加载在所述同轴电缆的内导体上并且所述交流电压的另一个相加载在所述同轴电缆的外导体上，并且

-其中所述电缆通过流体、比如空气或水来冷却。

所述轧制设备例如是优选Arvedi ESP类型的铸轧复合设备，其具有连铸机和至少一个、优选两个热轧机列、即粗轧机列和精轧机列。所述工件典型地是扁平材料、例如由钢构成的薄板坯或中板坯或者所谓的粗轧带，所述粗轧带通过粗轧由薄板坯或中板坯轧制而成。所述粗轧带的厚度典型地在4与55mm之间、优选在6与45mm、特别优选在8与20mm之间。所述工件的宽度在600与2400mm之间。

在用于借助于纵向场进行感应加热的已知解决方案中，由于该技术的作用和结构方式，线圈不可能并且不需要横向运动。因为所述线圈固定地被安装在设备中，所以从电容器组到线圈的电压供给能够借助于汇流排来进行。

在借助于横向场技术进行感应加热时，由于工艺原因而有利的是，横向于带运行方向来移动线圈。这尤其适用于扁平物件的不同宽度；例如，在WO 2004/103595 A1中描述了该过程。因此，电容器通常被安装在线圈车上，以便一方面将电容器与线圈之间的连接长度保持尽可能短，因为在这个区域中流动着最高的电流并且因此在导体中出现最大的损耗并且因此也出现导体的最大的热负荷。由于这个原因并且由于线圈的必需的横向运动，通常将电容器安装在线圈车上，以便能够借助于具有大横截面和短路径的汇流排在电容器与线圈之间进行电压供给。

在已知的解决方案中电容器在线圈的附近布置在壳体外部，相对于所述已知的解决方案所述电容器组在按本发明的解决方案中由于布置在壳体中得到保护以免受热空气、灰尘、辐射热、蒸汽和水的影响。根据本发明，所述壳体布置在工作场的旁边、上方或下方。例如，所述壳体能够被构造为电子部件室，该电子部件室以节省位置空间的方式处于轧制设备的下方或上方。所述变流器和电容器组为了维护目的而可以在壳体的内部容易接近。

在轧制设备的运行中，沿着纵向方向将工件、例如具有18 mm的厚度和1800 mm的宽度的扁平带输送穿过工作场并且在此通过线圈借助于横向场加热对其进行感应加热。为了使工件达到轧制温度，多个（例如4至16个）线圈沿着材料流方向先后地布置。

在一种实施方式中，所述变流器和电容器组在壳体的内部通过至少两个汇排排来彼此电连接。

能够将汇流排用于将电容器组与变流器连接起来，因为在电容器组和变流器之间不需要相对运动。通过这种方式能够在此放弃长的电缆连接，由此降低电损耗。

在一种实施方式中，所述线圈一起布置在线圈车中。由此，在轧制设备发生故障的情况下能够快速地将所述线圈从工件上移去或移出。

在一种实施方式中，空调设备或空调器对所述壳体的内部进行空气调节。通过这种方式，所述变流器和电容器组被安置在干净的、干燥的且经过空调调节的环境中并且主动得到保护以免受来自轧制设备的热量。

根据本发明，所述电缆被构造为同轴电缆，其中所述交流电压的一个相加载在同轴电缆的内导体上并且所述交流电压的另一个相加载在同轴电缆的外导体上。

所述同轴电缆降低了杂散磁场，从而改进了与周围设备的电磁相容性。

根据本发明，所述电缆通过流体、比如空气或水来冷却。通过这种非被动的、但是主动的冷却，提高或改进了电缆与流体之间的热传递。与此相比，“被动冷却的”电缆自然也例如通过自由的或自然的对流将热量输出给环境空气。在主动冷却时，从电缆到流体的热传递通过强制冷却而显著提高，例如通过用于向电缆吹送空气的风扇或者通过使冷却流体、优选液态的冷却剂或冷却水贯穿流过同轴电缆的方式进行。通过这种方式，能够降低电缆的电阻和热生成并且在相同的导线横截面的情况下提高通过电流。根据一种有利的实施方式，所述电缆将热量输出给流体、例如冷却水，并且所述冷却水将热量例如通过换热器输出给环境或其他介质。

对于冷却水来说，有利的是，使用去离子水、脱矿水或至少一种蒸馏水，因为这些冷却介质具有明显更低的传导率或更高的电绝缘作用。在输出热量之后，所述冷却水能够在冷却回路中重新吸收热量。

在一种实施方式中，所述线圈车包括至少一个、优选两个或四个高度调节元件（例如液压的、气动的或机电的高度调节元件），以用于相对于工件对线圈进行高度调节。通过这种方式，能够调节线圈和工件之间的间距或者对于不同的工件厚度来说也能够将所述间距保持恒定；由此提高感应加热的效率。

优选将上方的线圈与工件的上侧面之间的间距和下方的线圈与工件的下侧面之间的间距调节为相同值。

在一种实施方式中，设置了至少一个横向调节元件、例如液压的、气动的或机电的致动器，以用于沿着工件的横向方向移动所述线圈车、例如使其离开所述壳体或朝所述壳体移动。

在一种实施方式中，所述横向调节元件布置在线圈车的背向电缆的一侧上。通过这种方式，可用的位置空间、可接近性和维护友好性都能得到改进。

在一种实施方式中，所述电缆在线圈车的面向壳体的一侧上被连接到线圈上。通过这种方式，能够使所述电缆的长度最小化并且能够降低电损耗。

因为变流器比电容器敏感，所以有利的是，将所述变流器布置在处于壳体内部的变流器柜中。

在所述变流器或电容器组有故障的情况下，可能出现干扰电弧。为了能够将由此在壳体内部产生的过压向外导出，有利的是，所述壳体与井筒相连接，从而能够将所述过压通过井筒向外、优选建筑物的外部导出。由此，使通过干扰电弧而可能释放的有毒蒸汽远离轧制设备或操作人员。

优选所述井筒在正常运行中用防爆阀来封闭，其中所述防爆阀仅仅在出现干扰电弧的情况下打开。由此，尽管存在井筒，也能对所述壳体进行空气调节。

多个变流器和各自所连接的电容器组能够布置在同一个壳体中。同样地，能够在各个线圈车中设置多组线圈，所述线圈分别被连接到这些电容器组之一上。这些成组的线圈能够沿着带材运行方向先后布置，使得工件先后经过这些成组的线圈。在彼此先后相随的各组线圈之间能够分别设置一个或多个辊道辊子。

附图说明

本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法结合以下对实施例所作的描述而变得更加清楚易懂，结合附图对所述实施例进行详细解释。在此：

图1示出了用于对工件进行感应加热的第一种装置的示意图，

图2示出了用于对工件进行感应加热的第二种装置的示意图，

图3示出了用于对工件进行感应加热的第三种装置的示意图，

图4示出了水冷的同轴电缆的横截面的示意图，并且

图5示出了用于对同轴电缆进行主动的水冷却的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于在轧制设备中对金属工件2、尤其扁平物件进行感应加热的装置1的示意图。所述装置1包括用于产生具有特定的频率和特定的幅度的、尤其是两相的交流电压的变流器3。所述变流器3被安置在处于轧制设备旁边的固定地布置的壳体4中。来自所述变流器3的交流电压通过两个汇流排5被输送给包括多个彼此并联的电容器7的电容器组6。所述电容器组6同样布置在壳体4的内部。所述壳体4的内部能够经受空气调节、尤其是被冷却。此外，所述壳体例如通过门或其他进入系统来加保险，使得无关人员不能接近壳体4的内部中的电气装置。

通过这种方式，所述变流器3和电容器组6被安置在干净的、干燥的且经过空气调节的环境中并且得到保护以免受来自轧制设备的热量。

能够将所述汇流排5用于将电容器组6与变流器3连接起来，因为在电容器组6和变流器3之间不需要相对运动。通过这种方式能够在此放弃长的电缆连接，由此降低电损耗。

所述壳体4如所示出的那样布置在用于对扁平物件进行轧制的轧制设备的工作场8或线圈车9的旁边。同样可能的是，所述壳体4处于工作场8或线圈车9的下方（参见图2）或上方（参见图3）；所述壳体除了水平错移之外也能够相对于工作场8或线圈车9具有垂直错移。在所述工作场8中布置了线圈车9。在所述线圈车9中布置了上方的线圈10和下方的线圈11，能够使所述工件2运动穿过所述线圈之间。图1中的工件2的运动方向垂直于图纸平面、也就是朝向观察者或远离观察者。所述线圈10、11通过各自的柔性电缆12、13与电容器组6电连接。在所示出的实施方式中，所述汇流排5超过电容器组6一直被导引到壳体4之外并且所述电缆12、13在壳体4之外被连接到汇排流5上。

所述柔性电缆12、13允许所连接的线圈10、11相对于壳体4的相对运动。

在一种未示出的作为替代方案的实施方式中，所述电缆12、13能够被引入到壳体4中并且在那里被连接到电容器组6上。

在一种未示出的作为替代方案的实施方式中设置了共同的电缆，其用于将两个线圈10、11连接到电容器组6上。

所述电缆12、13能够被构造为同轴电缆（参见图4），其中所述交流电压的一个相加载在内导体上并且所述交流电压的另一个相加载在外导体上。此外，所述电缆12、13能够经受水冷却。通过这种方式能够降低所述电缆12、13的电阻和热生成并且增加通过电流。所述同轴电缆降低了杂散磁场，从而改进了与周围设备的电磁相容性。

所述线圈10、11能够比如通过液压的、气动的或机电的高度调节元件14在线圈车9内部高度可调。通过这种方式，能够调节所述线圈10、11和所述工件2之间的间距。所述线圈车9能够作为一个整体例如通过至少一个液压的、气动的或机电的横向调节元件15沿着横向于所述工件2的运动方向的横向方向远离所述壳体4或朝向所述壳体来移动。所述横向调节元件例如布置在线圈车9的背向壳体4的一侧上；所述线圈车9通过轮子来移动。通过这种方式，可用的空间位置、可接近性和维护友好性能够得到改进。

在一种实施方式中，所述电缆12、13在线圈车9的面向壳体4的一侧上被连接到线圈10、11上。通过这种方式，能够使所述电缆12、13的长度最小化并且相应地降低电损耗。同样，在所述线圈车9的这一侧上能够设置其它的介质接头、例如用于压缩空气、水和/或液压系统的介质接头。

在图2和3所示的实施方式中，所述线圈车9被制作成在一侧上是敞开的，使得其在带材通过的期间能够完全从设备中移出。同样，所述线圈车9能够在生产暂停中从设备中移出，以便在那里容易地更换线圈10、11。能够设置用于所述电缆12、13的快速联接器，以便通过简单的方式将电缆从线圈10、11上分开。

所述装置1能够布置在轧制设备、例如Arvedi ESP类型的铸轧复合设备中，例如布置在两个轧制级之间、即粗轧机列和精轧机列之间。

如果在所述变流器3中或者在所述电容器组6中出现干扰电弧，则所述壳体4内部的过压通过井筒17被向外导出。由此使可能有毒的蒸汽远离轧制设备或操作人员。所述井筒17通过防爆阀18来封闭，从而能够毫无问题地对所述壳体4进行空气调节。

图2和3分别示出了用于对金属工件2进行感应加热的第二种和第三种装置1的示意图，其中所述壳体4在图2中布置在工作场的下方并且在图3中布置在工作场8的上方。图2和3中的线圈车9被制作成在一侧上是敞开的，从而能够将所述线圈车9侧向移出，以便例如消除轧制设备中的故障。

图4示意性地示出了电缆12、13、即经受水冷的同轴电缆27的横截面。所述电缆的内导体28和外导体29由典型地通过铜或铜合金构成的内导线23和外导线20所组成。所述电缆12、13通过外部的电缆护套19相对于周围环境被绝缘。为了能够将热量从内导体和外导体28、29中导出，所述外部的电缆护套19和所述中间护套22之间以及所述中间护套22和所述内导体28之间的空间被冷却流体、在这里是冷却水21贯穿流过。

图5示出了用于对图4的柔性的同轴电缆27、12、13进行主动的水冷却的冷却循环的示意图。冷却水从水箱24经由水泵25被输送给同轴电缆27、12、13并且对电缆进行冷却。在贯穿流过所述电缆之后，冷却水通过换热器、例如水-空气换热器或水-水换热器来冷却并且重又被输送给水箱。

所述冷却水典型地是具有添加剂的液态的基于水的冷却剂，以用于改进冷却水的电绝缘效果和耐老化性。

附图标记列表

1装置

2工件

3变流器

4壳体

5汇流排

6电容器组

7电容器

8工作场

9线圈车

10上方的线圈

11下方的线圈

12电缆

13电缆

14高度调节元件

15横向调节元件

16变流器柜

17井筒

18防爆阀

19外部的电缆护套

20外导线

21冷却水

22中间护套

23内导线

24水箱

25水泵

26换热器

27同轴电缆

28内导体

29外导体。

Claims (11)

1.用于在轧制设备中对工件（2）进行感应加热的装置（1），

其中所述装置（1）包括：

-用于产生交流电压的变流器（3）；

-与所述变流器（3）电连接的电容器组（6），该电容器组包括多个相互并联的电容器（7）；

-工作场（8），在该工作场中布置了上方的线圈（10）和下方的线圈（11），其中所述工件（2）能够运动穿过所述线圈（10、11）之间并且在此通过横向场加热来感应加热；

-布置在所述工作场（8）的旁边、下方或上方的壳体（4），其中所述变流器（3）和电容器组（6）布置在所述壳体（4）中；

-其中所述线圈（10、11）通过各自的柔性电缆（12、13）与所述电容器组（6）电连接，

-其中所述电缆（12、13）被构造为同轴电缆（27），其中所述交流电压的一个相加载在所述同轴电缆（27）的内导体（28）上并且所述交流电压的另一个相加载在所述同轴电缆的外导体（29）上，并且

-其中所述电缆（12、13）通过流体、比如空气或水（21）来冷却。

2.根据权利要求1所述的装置（1），其中所述变流器（3）和电容器组（6）通过至少两个汇流排（5）相互电连接。

3.根据权利要求1或2所述的装置（1），其中所述线圈（10、11）一起布置在线圈车（9）中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置（1），其中空调设备对所述壳体（4）的内部进行空气调节。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的装置（1），其中所述线圈车（9）包括至少一个用于相对于所述工件（2）对所述线圈（10、11）进行高度调节的高度调节元件（14）。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置（1），其中所述线圈车（9）包括至少一个用于沿着所述工件（2）的横向方向来移动线圈车（9）的横向调节元件（15）。

7.根据权利要求6所述的装置（1），其中所述横向调节元件（15）布置在所述线圈车（9）的背向电缆（12、13）的一侧上。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的装置（1），其中所述电缆（12、13）在所述线圈车（9）的面向壳体（4）的一侧上被连接到所述线圈（10、11）上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其中所述变流器（3）布置在变流器柜（16）中并且所述变流器柜（16）处于所述壳体（4）内。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其中所述壳体（4）与井筒（17）相连接，从而在出现干扰电弧的情况下能够将所述壳体（4）的内部的过压通过所述井筒（17）向外导出。

11.根据权利要求10所述的装置（1），其中所述井筒（17）在正常运行中用防爆阀（18）来封闭。

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