DE1019412B - Induktionsofenanlage fuer die Erwaermung von groesseren magnetischen Gegenstaenden in zwei Stufen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei der induktiven Durchwärmung mittelgroßer ferromagnetischer Stücke auf Schmiedetemperatur benutzt man gern ein Duplexverfahren mit zwei getrennten.Öfen und zwei verschiedenen Frequenzen. Die gebräuchliche Netzfrequenz 50 oder 60 Hz wird dabei für den Temperaturbereich unter dem Curie-Punkt verwendet. Wenn aber das Eisen seine Permeabilität μ verliert und die der Oberfläche zugeführte Leistung unter Beibehaltung der Frequenz im Verhältnis ]//ΓΠ fallen würde, wird die Erwärmung in einem anderen Ofen mit höherer Frequenz weitergeführt. Man hofft auf diese Weise eine billigere Anlage zu erhalten, als wenn man von Anfang an die höhere Frequenz anwenden würde.

Eine schwache Stelle bei einer solchen Anlage für Duplexerwärmung ist der Zwischentransport der erwärmten Stücke vom Niederfrequenz- zum Hochfrequenzofen, weil er menschliche Arbeitskraft erfordert und von Wärmeverlusten begleitet ist. Man hat oft versucht, die Transportkosten einzusparen, indem man Induktionsöfen mit kontinuierlichem Durchschub der Stücke auf Wagen, Förderbändern oder -ketten verwendet hat, aber ein solches Verfahren begünstigt in hohem Maße die Oxydation der Beschickung (Zunderbildung). Die Öfen können nämlich an der Beschickungs- und Entnahmeseite nicht verschlossen werden, so daß sich die Luft und ihr Sauerstoffgehalt ständig erneuern. Häufig zieht man deshalb doch Öfen mit stillstehender Beschickung vor, die während des Erwärmungsvorgangs an beiden Seiten geschlossen werden können.

Unter diesen Umständen ist es äußerst wertvoll, wenn es gelingt, den Ofenwechsel selbsttätig ohne menschliche Arbeitskraft und praktisch ohne Zeit- und Wärmeverluste und gleichzeitig möglichst unter Vermeidung der Oxydationsgefahr während des Erwärmungsvorgangs durchführen zu können. Dies ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung geht von einer Induktionsofenanlage für die Erwärmung von größeren magnetischen Gegenstände in zwei Stufen aus, die aus zwei Arten Öfen besteht, von denen die einen mit üblicher Netzfrequenz und die anderen mit in umlaufenden Maschinen erzeugter Hochfrequenz betrieben werden. Diese Anlage ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß η =£ 1 Niederfrequenzöfen (a,b, c ...) und ebenso viele Hochfrequenzofen (α, β, γ ...) sowie ein Beschickungshalter und wahlweise ein oder kein Abstellplatz (d = 1 oder 0) so in einem gemeinsamen Träger zu einer Ofengruppe vereinigt sind, daß die Projektionen ihrer N = 2η + 1 + d vertikalen Achsen auf die Horizontalebene ein gleichseitiges iV-Eck bilden, und daß die Chargen auf allen N Stellen von einem gemeinsamen Beschickungstisch getragen werden, der hebbar und senkbar und durch Drehung in die genannten N äquidistanten Winkellagen einstellbar ist.

Induktionsofenanlage für die Erwärmung

von größeren magnetischen Gegenständen

in zwei Stufen

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 27. Juni 1955

Dr.-Ing. Ludwig Dreyfus und Thor Thelemarck,

Västeräs (Schweden),
sind als Erfinder genannt worden

Die vertikalen Wärmekammern sind oben und unten verschließbar und können mit Schutzgas gefüllt sein. Derselbe Tisch trägt außerdem einen Chargenhalter, in den der Ofenarbeiter den kalten Block einsetzt, und hat gegebenenfalls einen besonderen Abstellplatz für den fertig erwärmten Block, falls, man diesen nicht in den gewöhnlich leeren Chargenhalter gelangen läßt. Je nachdem, ob ein besonderer Abstellplatz vorausgesetzt wird oder nicht, soll im folgenden der Buchstabe d entweder den Wert 1 oder 0 haben.

Nach dem vorher Gesagten enthält also der Tisch für eine Ofengruppe N"= 2n + 1 + d parallele vertikale Achsen für die Öfen bzw. für die Beschickung während und nach der Erwärmung, wobei die Horizontalprojektionen dieser Achsen erfindungsgemäß die Eckpunkte eines gleichseitigen; iV-Ecks bilden sollen. Jede Ofen-

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gruppe soll nämlich von einem einzigen Chargierungstisch obenerwähnte Leistungsregelung P>P>P... in ein bedient werden, auf dem Plätze für N gleiche Gegenstände, und demselben Hochfrequenzofen durch Spannungsz. B. zylindrische Blöcke, in dem gleichen gleichseitigen regelung durchgeführt werden. Eine Ofengruppe darf iV-Eck mit gleichem Eckenabstand s angeordnet sind. dann nur M = I Hochfrequenzofen und auch nicht mehr Wenn also ein Tisch für einen Niederfrequenzofen und S als η = 1 Niederfrequenzofen enthalten, da ja die Aneinen Hochfrequenzofen eine Beschickungsstelle und zahl η der Nieder- und Hochfrequenzofen gleich sein einen Abstellplatz hat, sind diese in N = 2 ■ 1 + 1 + 1 = 4 muß. Eine Leistungsregelung mit P_a>P_b>P_c ... vertikalen äquidistanten Achsen mit demselben Abstand muß dann auch in ein und demselben Niederfrequenzvom Mittelpunkt des Tisches angeordnet. Dieser Tisch ofen durchgeführt werden. Eine Ofengruppe hat dann soll gleichzeitig die Aufgabe erfüllen, die Charge schnell i° nur N — 3 + d Winkellagen. Im allgemeinen ist es und selbsttätig von einem Ofen zum nächstgelegenen zu völlig ausreichend, die Spannungsregelung stufenweise mit bewegen. Zu diesem Zweck wird er heb- und senkbar _w„_hrend ^^ _{Zdträume t = t = fc}. ' _konstanten und um seme Mittelachse m die genannten JSi Winkel- ' ' 3

Stellungen drehbar gemacht. Leistungen durchzuführen, aber natürlich ist auch eine

Die Arbeitsweise ist folgende: Wenn die Ofengruppe i5 kontinuierliche Spannungsregelung möglich, in Betrieb genommen ist, sind ständig alle 2» Öfen Die Leistungsregelung P_a, P_b, P₀, sei es, daß sie bei

beschickt. Es ist bekannt, daß eine gleichmäßige Durch- η = 1 im gleichen Ofen erfolgt oder bei η > 1 in η verwärmung von Gegenständen mit großer Dicke eine zeit- schiedenen Öfen, soll, wenn möglich, so ausgeführt werden, lieh abnehmende Oberflächenleistung erfordert. Gemäß daß das industrielle Drehstromnetz symmetrisch belastet der Erfindung werden daher gewöhnlich η = 3 Nieder- 20 wird. Daher muß für die Anzahl (x) von Ofengruppen frequenzöfen a, b, c und ebenso viele Hochfrequenz- eine geeignete Wahl getroffen werden. Im allgemeinen öfen α, β, γ mit verschiedenen Leistungen P vorgesehen, wird die Anzahl ziemlich groß sein. Nimmt man beifür die P₀ > P₆ > P₀ ... bzw. P_a> Pp> P₇ ... ist. Jeder spielsweise an, daß die Durchwärmung eines Blockes Gegenstand wird in jedem der 2κ Öfen einer Erwärmung 6 bis 8 Minuten beansprucht, während die Schmiedemit der gleichen Gesamterwärmungsdauer2»i unterworfen. 25 maschine 2,5 Blöcke je Minute verarbeiten soll, so sind

■ Die Leistungen P_a, P₆, P₀ ... sind so aufeinander ab- ^ _{= 2} 5 ■ ⁶~⁸ = ¹⁵~²⁰ Ofengruppen erforderlich die gestimmt, daß die Stücke nach Verweilen in den Nieder- ' η η s ff >

frequenzöfen 650 bis 450° C erreichen. Nach jedem ... „ ., .. 2nt . , , . ,

„ .; . j , _., , ,, . , j ^J -r, mit einer Zeitverzögerung zwischen aufemander-

Zeitraum t wird der Ofen gewechselt, indem der Be- ^{ö ö} χ

_n . ·, ... , , , , . τ, 2ji 30 folgenden Gruppen betätigt werden müssen. Erfindungs-

schickungstisch gesenkt und dann um einen Bogen -rr- °.._{o D} ,^rr -,· _r · j. j αϊ · j · ι

^{b b} ° N gemäß muß dann die Leistung der Anlage m drei kongedreht wird, worauf er wieder gehoben wird. Bevor stanten oder kontinuierlich veränderlichen Leistungsdies geschieht, wird ein kaltes Stück in dem Chargen- betragen P₀, P₆, P_c bzw.P_K, Pp, P₇, auf xn = 6, 9, 12 ... halter befestigt. Durch diese Betätigung des Be- Niederfrequenzöfen und ebenso viele Hochfrequenzofen schickungstisch.es wird das Stück zuerst genau unter 35 verteilt werden.

den Ofen α bewegt, um sofort in diesen eingeschoben zu Daß xn = 9m Öfen bei m = 1, 2, 3 ... eine symmetri-

werden. In der gleichen Weise und gleichzeitig werden sehe Drehstrombelastung ermöglichen, ist ohne weiteres

alle anderen Stücke um einen Ofen weiter bewegt. Das einzusehen, da ja dann jede Phase mit m (P_a -f- P₆ + P₀)

Stück, das während seiner ersten Erwärmungsperiode t belastet werden kann, aber auch xn = 6 m bei m = 1, 2,

im Ofen α erwärmt wurde, wird in den Ofen b geschoben, 40 4, 5 ... ergibt eine Möglichkeit, falls die Bedingung

das Stück von δ wird nach c bewegt und weiter rund P_b + P_c — 0,5 P_a eingehalten wird. In diesem Fall

auf dem Träger in Richtung c ... α, β,.γ .... Bei jeder kann nämlich die Phase I und Phase II je mit mP_a und

Betätigung des Beschickungstisches verschwindet also ein ebenso die Phase III mit 2 m (P₆ +P₀) = mP_a belastet

kaltes Stück im ersten Niederfrequenzofen, gleichzeitig werden. Ist dabei n — 3 und χ = 2 m, so werden offenbar

verläßt ein auf Endtemperatur erhitztes Stück den letzten 45 die Öfen α bei der halben Anzahl Ofengruppen aus der

Hochfrequenzofen und nimmt entweder den Platz des Phase I und bei der anderen Hälfte aus der Phase II

kalten Stückes in dem Chargenhalter ein (Fall: d = 0), gespeist, während alle öfen b und c an die Phase III

oder es gelangt auf einen besonderen Abstellplatz angeschlossen werden. Ist dagegen η = 1 und statt

(Fall: d — 1), der etwa aus dem Grund vorgesehen ist, dessen die Erwärmungszeit t in drei gleiche Zeiträume

weil das Stück von diesem leichter entfernt und in die ^t _{sq werden M der} ^^

Schmiedemaschine befordert werden kann. 00030

Bei dem beschriebenen Verfahren findet keine Um- Anzahl Ofengruppen die Öfen während des Zeitraumes t_a schaltung im Stromkreis der Ofenspulen statt. Jeder aus der Phase I gespeist und bei der anderen Hälfte aus Ofen behält seine einmal bestimmte Spannung, die der Phase II, während bei allen Ofengruppen die Leistungsangelegt bleiben kann, auch wenn der Ofen entleert und 55 zuführung während der Zeiträume t_b und t_e aus der wiederbeschickt wird. Zwar stört dieses Manöver die Phase III erfolgt.

Resonanzabstimmung der Hochspannungsöfen, aber In der Zeichnung ist der einfache Fall dargestellt,

meistens wird die Anlage aus so vielen gleichen und daß ein Niederfrequenzofen 1, ein Hochfrequenzofen 2,

parallel geschalteten Ofengruppen bestehen, daß ein ein Chargenhalter 3 und ein Abstellplatz 4 auf einem

kurzzeitiger Fehler in der Resonanzabstimmung einer 60 drehbaren Tisch 5 vorgesehen sind, der durch eine

Ofengruppe keinen Eingriff zur Korrektion des Leistungs- hydraulisch oder pneumatisch wirkende Vorrichtung 6

faktors der ganzen Anlage nötig macht. gehoben und gesenkt werden kann. Die öfen sind in

Diesen großen Vorteilen der Erfindung steht der Nach- einem Gestell 7 befestigt. In der Praxis wird eine große

teil gegenüber, daß das schon im ersten Hochfrequenz- Anzahl solcher Ofengruppen in einem Kreis angeordnet,

ofen »a« auf fast volle Oberflächentemperatur erwärmte 65 in dessen Mittelpunkt eine Karusellanordnung als für

Stück bei η — wenn auch raschen — Verschiebungen die Zuführung der Blöcke 8 und für ihre Entnahme

der Oxydierung außerhalb der Öfen ausgesetzt ist und gelagert gedacht sein kann. Statt eines Paares von

daß gleichzeitig neuer Sauerstoff in diese eindringen Nieder- und Hochfrequenzofen, wie gezeigt, können

kann. Falls solche Gelegenheiten zur Oxydation unter mehrere Paare über demselben Drehtisch angeordnet

allen Umständen vermindert werden sollen, muß die 70 sein. 9 ist eine Drehvorrichtung für den Tisch.

Claims (8)

PATENTANSPROCHK:

1. Induktionsofenanlage für die Erwärmung von größeren magnetischen Gegenständen, beispielsweise Blöcken, in zwei Stufen, nämlich mittels industrieller Netzfrequenz unterhalb des Curie-Punktes und mittels in umlaufenden Maschinen erzeugter Hochfrequenz, wobei der Ofenpark aus zwei Arten von Öfen besteht, in denen die Gegenstände während der Erwärmungsdauer ruhen, dadurch gekennzeichnet, daß η Ξ> 1 Nie- ίο derfrequenzöfen (a, b, c ...) und ebenso viele Hochfrequenzofen (α, β, γ ...) sowie ein Beschickungshalter und wahlweise ein oder kein Abstellplatz (^ = I oder 0) so in einem gemeinsamen Träger zu einer Ofengruppe vereinigt sind, daß die Projektionen ihrer N = 2 η + 1 + d vertikalen Achsen auf die Horizontalebene ein gleichseitiges iV-Eck bilden und daß die Chargen auf allen N Stellen von einem gemeinsamen Beschickungstisch getragen werden, der hebbar und senkbar ist und durch Drehung in die genannten N äquidistanten Winkellagen einstellbar ist.

2. Verfahren zum Betrieb einer Ofenanlage nach Anspruch 1 mit mehreren (n > 1) Niederfrequenz- und Hochfrequenzofen, dadurch gekennzeichnet, daß die η Niederfrequenz- und Hochfrequenzofen mit verschiedenen konstanten Spannungen gespeist werden und mit Leistungen, die für den Ofen α bzw. α am größten, für den Ofen b bzw. β kleiner und für die nachfolgenden Öfen noch kleiner sind, und daß jeder Gegenstand in allen 2n Öfen mit einer Gesamterwärmungszeit 2nt erwärmt wird, indem der Beschickungstisch am Ende eines jeden Zeitraumes t

zuerst gesenkt, dann um einen Bogen -=- gedreht und

darauf wieder in Betriebslage gehoben wird, wobei beispielsweise für 2η = 6 Öfen je Ofengruppe der Gegenstand von dem Beschickungshalter unter den Ofen α und in denselben bewegt wird, und gleichzeitig ein anderer Gegenstand, nachdem er in Ofen a erwärmt wurde, unter und in den Ofen b und sofort auf dem Träger in Richtung b, c, α, β bewegt wird und daß er endlich aus dem letzten Hochfrequenzofen γ auf den Abstellplatz (d = 1) oder in den Beschickungshalter (d = 0) gelangt, um in die Schmiedemaschine weiterbefördert zu werden.

3. Verfahren zum Betrieb einer Ofenanlage nach Anspruch 1 mit nur einem Niederfrequenzofen und einem Hochfrequenzofen je Beschickungstisch (N = 3 + d), dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenspannungen während der Erwärmungsdauer entweder kontinuierlich oder stufenweise auf zeitlich sinkende Leistung geregelt werden, wobei die Erwärmungsdauer t vorzugsweise in drei gleiche, auf

einanderfolgende Zeiträume t_a = t_b = t_c = — aufgeteilt wird.

4. Verfahren zum Betrieb einer Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die ganze Ofenanlage χ Ofengruppen mit derselben Umlaufzeit 2 nt enthält, die Bewegung des Beschickungstisches gemäß Anspruch 2 und die Spannungsregelung gemäß Anspruch 3 bei den χ Ofengruppen in gleicher Weise erfolgt, aber mit einer Zeitverzögerung zwischen nacheinander entleerten

Ofengruppen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer symmetrischen Belastung des industriellen Drehstromnetzes die Leistung der Anlage mit der Regelung in drei Stufen (P₀, P₆, P₀) über xn = 6, 9, 12 ... Niederfrequenzöfen und ebenso viele Hochfrequenzofen verteilt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für η = 3 und gerade, nicht durch 3 teilbare Zahlenwerte χ bei der Hälfte der Ofengruppen der Ofen α aus der Phase I bzw. Phase II mit der Leistung P_a gespeist wird, während bei allen χ Ofengruppen die Öfen b und c aus der Phase III mit Leistungen P_b bzw. P„ gespeist werden, wobei angenähert P₆ -f- P₀ = P_a sein soll.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer nicht durch 9 teilbaren Gruppenanzahl χ und bei η = 1 Niederfrequenzofen je Gruppe, dieser in der Hälfte der Gruppen während

des ersten Regelungszeitraumes t_a = -r- aus der

Phase I bzw. Phase II mit einer Leistung P_a gespeist wird, und daß er bei allen Gruppen während des

zweiten und dritten Regelungszeitraumes t_b — — und

t_e = — aus der Phase III mit Leistungen P₆ bzw. P₀

gespeist wird, wobei angenähert P₆ + P_c — 0,5 P_a sein soll.

8. Ofenanlage zur Durchführung der Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Ofengruppen im Kreis angeordnet wird und im Mittelpunkt des Kreises eine umlaufende Karussellanordnung für die Zuführung und Entnahme der Gegenstände aus den Offengruppen gelagert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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