DE102019008622A1

DE102019008622A1 - Querfeldinduktionsheizeinrichtung

Info

Publication number: DE102019008622A1
Application number: DE102019008622.8A
Authority: DE
Inventors: Achim Thus; Andrejs Umbrasko
Original assignee: Abp Lnduction Systems GmbH
Current assignee: Abp Lnduction Systems GmbH
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-17
Also published as: EP4073278A1; WO2021115508A1; CN114981455A; US20230010580A1

Abstract

Es wird eine Querfeldinduktionsheizeinrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallband in einer Walzanlage beschrieben. Die Einrichtung weist einen oberen Induktor und einen unteren Induktor auf, zwischen denen das zu erwärmende Metallband angeordnet ist. Jeder Induktor ist in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen unterteilt, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen gegensinnig ausgerichtet ist. Hierdurch lässt sich eine besonders gute Steuerung der Kantenerwärmung des Bandes erreichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Querfeldinduktionsheizeinrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallband in einer Walzanlage mit einem oberen Induktor und einem unteren Induktor, zwischen denen das zu erwärmende Metallband angeordnet ist.
Derartige Querfeldinduktionsheizeinrichtungen sind bekannt. So ist beispielsweise in der CN 104508154 B eine Querfeldinduktionsheizeinrichtung beschrieben, bei der zwei Induktoren oberhalb und unterhalb eines Metallbandes angeordnet sind, um das Metallband zu erwärmen. Beide Induktoren besitzen einen Leitungsteil (Speiseteil) sowie einen Förderteil, die auf der gleichen Seite des zu erwärmenden Bandes angeordnet sind. Ferner hat jeder Induktor einen gebogenen Kopf, die jeweils einer Kante des zu erwärmenden Bandes zugeordnet sind und auf verschiedenen Seiten des Metallbandes angeordnet sind. Dadurch, dass bei dieser Anordnung sämtliche Teile auf einer Seite des zu erwärmenden Bandes angeordnet sind, wird eine besonders gute Raumausnutzung des an einer Walzstraße zur Verfügung stehenden Platzes erreicht.
Eine weitere Querfeldinduktionsheizeinrichtung ist in der EP 2 624 974 B1 beschrieben. Die Heizeinrichtung weist Induktoren auf, welche zwischen zwei nebeneinander angeordneten Walzgerüsten vorgesehen sind. Die Induktoren umfassen jeweils eine Leiterschleife oberhalb und unterhalb eines zu erwärmenden Bandes und bestehen jeweils aus einem C-förmigen Induktionsbügel, der auf der Bedienseite der Walzstraße offen ist und auf der Antriebsseite zumindest mittels der Induktorspeisungen geschlossen ist. Ein Induktorpärchen mit insgesamt zwei Induktoren ist in Bandlaufrichtung nebeneinander angeordnet. Dabei können die beiden Induktorpärchen jeweils abhängig von der Breite des Bandes senkrecht zur Bandlaufrichtung so gegeneinander verfahren werden, dass in Summe eine symmetrische Heizwirkung auf das Band erreicht wird. Dabei werden die Induktorspeisungen zusammen mit den jeweils verbundenen Induktoren senkrecht zu der Bandlaufrichtung verschoben.
Diese bekannten Querfeldinduktionsheizeinrichtungen funktionieren in der Regel gut, um eine gleichmäßige induktive Erwärmung des Metallbandes zu erzielen. Es können sich jedoch manchmal Probleme hinsichtlich einer Überhitzung der Bandkanten ergeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Querfeldinduktionsheizeinrichtung der eingangs beschriebenen Art vorzusehen, die eine besonders gute Steuerung der Bandkantenerwärmung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Querfeldinduktionsheizeinrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Induktor in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen unterteilt ist, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen gegensinnig ausgerichtet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Aufteilung eines jeden Induktors in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen wird eine besonders hohe Flächenleistungsdichte bei geringerer Kantenüberhitzung erzielt. Durch die Aufteilung in zwei gegensinnig eingespeiste und nebeneinander angeordnete Leiterschleifen wird der Leistungseintrag in das zu erwärmende Band im Bereich zwischen den Leiterschleifen im Vergleich zum Bereich unterhalb der Leiterschleifen deutlich geringer gehalten, so dass eine geringere Erwärmung resultiert. Somit wird eine Überhitzung der Bandkante bei größtmöglicher Flächenleistungsdichte verhindert.
Dadurch, dass der geteilte Strom in beiden Schleifen (Loops) gegensinnig ausgerichtet ist, kompensieren sich die resultierenden Magnetfelder im Kopfbereich des Induktors. Dadurch wird verhindert, dass ein Kreisstrom über die nichtisolierten Antriebsrollen des Bandes induziert wird.
Durch die beiden gegensinnig eingespeisten Teilspulen wird der resultierende magnetische Fluss, der eine Leiterschleife durchsetzt, die beide Teilspulen symmetrisch umfasst, zu Null. Damit wird keine elektrische Spannung in der Leiterschleife induziert, so dass auch der Strom in der Schleife Null ist.
Vorzugsweise sind die beiden nebeneinander angeordneten Teilinduktionsschleifen in einem Spulengehäuse angeordnet. Sie sind insbesondere innerhalb einer Abschirmhaube angeordnet, um das resultierende Streufeld zu bedämpfen.
Jede Teilinduktionsschleife ist senkrecht zur Bandachse einzeln bewegbar. Hierdurch kann das Einfädeln des Bandkopfes unterstützt werden. Im Falle von Bandsalat können die Spulen geöffnet werden, um das überschüssige Material zu entfernen.
Vorzugsweise sind die beiden Teilinduktionsschleifen zwischen zwei Antriebsrollen des zu erwärmenden Bandes angeordnet. Wird eine Leiterschleife durch das Band und die beiden geerdeten Antriebsrollen des Bandes gebildet, wird dadurch sowohl eine Funkenbildung zwischen Band und Antriebsrolle verhindert als auch ein Strom über die Lagerstellen vermieden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ferner eine Unterdrückung von parasitären Kreisströmen erreicht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen beide Teilinduktionsschleifen benachbart zueinander angeordnete abgerundete Köpfe auf. Dabei ist jede Teilinduktionsschleife vorzugsweise im Kopfbereich nach Art eines Hammerkopfes ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass mit derartigen Hammerköpfen eine besonders gute Steuerung der Kantenerwärmung des Bandes möglich ist. Die Hammerkopf-Geometrie des Induktorkopfes erweist sich daher der bekannten Lampshape-Geometrie als überlegen.
Generell wird durch die Aufteilung eines Induktors in zwei gegensinnige Schleifen eine Erwärmung auf einer kürzeren Strecke erzeugt, wobei insbesondere an der Kante im Fußbereich des Bandes eine wesentlich geringere Überhitzung erzielt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform weist jede Teilinduktionsschleife vorzugsweise in ihrem Fußbereich parallel zueinander verlaufende Hin- und Rückleiter auf. Dabei erstrecken sich die Teilinduktionsspulen insbesondere in einer Standardposition mit ihrem Hammerkopf über die eine Bandkante und mit ihrem Hin- und Rückleiter über die andere Bandkante. Wie bereits erwähnt, wird hiermit eine Überhitzung der Kanten sowie eine Unterdrückung von parasitären Kreisströmen vermieden und eine höhere Flächenleistungsdichte bei geringerer Kantenüberhitzung erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Querfeldinduktionsheizeinrichtung.
Von der hier beschriebenen Querfeldinduktionsheizeinrichtung ist lediglich ein in zwei Teilinduktionsschleifen 2, 3 aufgeteilter Induktor oberhalb eines zu erwärmenden Bandes 1 einer Walzstraße dargestellt, während der zugehörige Induktor unterhalb des Bandes und entsprechende Speiseeinrichtungen, Fördereinrichtungen etc. der Induktionsheizeinrichtung nicht dargestellt sind. Wesentlich ist, dass der hier dargestellte Induktor in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen 2, 3 unterteilt ist, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen 2, 3 gegensinnig ausgerichtet ist, wie durch entsprechende Pfeile in den Teilinduktionsschleifen 2, 3 angedeutet ist. Die Richtung des in Band 1 induzierten Stromes ist ebenfalls durch Pfeile wiedergegeben.
Die beiden benachbart zueinander angeordneten Teilinduktionsschleifen 2, 3 besitzen jeweils einen Kopfbereich 4 und einen Fußbereich 5. Der Kopfbereich ist nach Art eines Hammerkopfes ausgebildet, während der Fußbereich 5 einen Hin- und Rückleiter aufweist, die parallel zueinander verlaufen. Kopfbereich und Fußbereich erstrecken sich bei der hier dargestellten Standardposition jeweils über eine Kante des zu erwärmenden Metallbandes.
Beide Teilinduktionsschleifen 2, 3 sind unabhängig voneinander in Bezug auf die Achse des Metallbandes verfahrbar, wobei ihre Position entsprechend gesteuert werden kann, um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Metallbandes zu erzielen.
Insgesamt ist die Querfeldinduktionsheizeinrichtung zwischen zwei benachbarten Antriebsrollen 6 des Metallbandes angeordnet.
Die beiden Teilinduktionsschleifen 2, 3 befinden sich in einem gemeinsamen Spulengehäuse (nicht gezeigt) und sind in Reihe geschaltet und innerhalb einer Abschirmhaube (nicht gezeigt) angeordnet, um das resultierende Streufeld zu bedämpfen.
Durch die Aufteilung in zwei gegensinnig eingespeiste und nebeneinander angeordnete Leiterschleifen wird der Leistungseintrag in das Metallband 1 im Bereich zwischen den Leiterschleifen deutlich geringer erwärmt. Somit wird eine Überhitzung der Bandkante bei größtmöglicher Flächenleistungsdichte verhindert. Dadurch, dass der geteilte Strom in beiden Schleifen gegensinnig ausgerichtet ist, kompensieren sich die resultierenden Magnetfelder im Kopfbereich des Induktors. Hierdurch wird verhindert, dass ein Kreisstrom über die nicht isolierten Antriebsrollen 6 induziert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 104508154 B [0002]
EP 2624974 B1 [0003]

Claims

Querfeldinduktionsheizeinrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallband in einer Walzanlage mit einem oberen Induktor und einem unteren Induktor, zwischen denen das zu erwärmende Metallband angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Induktor in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen (2, 3) unterteilt ist, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen (2, 3) gegensinnig ausgerichtet ist.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden nebeneinander angeordneten Teilinduktionsschleifen (2, 3) in einem einzigen Spulengehäuse angeordnet sind.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilinduktionsschleife (2, 3) senkrecht zur Bandachse einzeln bewegbar ist.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilinduktionsschleifen (2, 3) zwischen zwei Antriebsrollen (6) des zu erwärmenden Bandes (1) angeordnet sind.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilinduktionsschleifen (2, 3) innerhalb einer Abschirmhaube angeordnet sind.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teilinduktionsschleifen (2, 3) benachbart zueinander angeordnete abgerundete Köpfe aufweisen.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilinduktionsschleife (2, 3) im Kopfbereich (4) nach Art eines Hammerkopfes ausgebildet ist.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilinduktionsschleife (2, 3) in ihrem Fußbereich (5) parallel zueinander verlaufende Hin- und Rückleiter aufweist.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilinduktionsspulen (2, 3) in einer Standardposition mit ihrem Hammerkopf über die eine Bandkante und mit ihrem Hin- und Rückleiter über die andere Bandkante erstrecken.