DE1177666B - Induktionsofen - Google Patents

Induktionsofen

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DE1177666B
DE1177666B DEW25291A DEW0025291A DE1177666B DE 1177666 B DE1177666 B DE 1177666B DE W25291 A DEW25291 A DE W25291A DE W0025291 A DEW0025291 A DE W0025291A DE 1177666 B DE1177666 B DE 1177666B
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DE
Germany
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heat
support elements
support
furnace chamber
insulating material
Prior art date
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Pending
Application number
DEW25291A
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English (en)
Inventor
James W Peach
John A Redmond
Earnest L Weight
Richard K Wuerfel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/42Induction heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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Description

  • Induktionsofen Die Erfindung betrifft einen Induktionsofen mit einer Ofenkammer zur Aufnahme der zu erwärmenden Werkstücke und einer vorzugsweise aus mehreren Teilspulen bestehenden, um die Ofenkammer herumgewickelten, aus einem Wechselstromnetz gespeisten Induktionsspule und mit dem Wärmgut als Führung dienenden und eine Berührung zwischen Heizgut und Induktionsspule verhindernden, von den stromführenden Teilen des Induktors isolierten Traggliedern.
  • Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen ;mechanische Führungen für das Heizgut innerhalb von Induktionsspulen beliebiger Form vorgesehen sind. Die mechanischen Führungen bestehen dabei aus zwischen dem Wärmgut und den stromführenden Teilen des Induktors angeordneten metallischen Rohren irgendwelcher Querschnittsform, die von den stromführenden Teilen des Induktors isoliert und ortsfest befestigt sind und durch Wasser oder eine andere Flüssigkeit im Durchlauf gekühlt werden. Abgesehen davon, daß derartige mechanische Führungen mit Rücksicht auf die zu erwartende Be-. lastung beim Hindurchführen starker Bolzen durch den Ofen einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen müssen, bringt auch die Innenkühlung solcher mechanischer Führungen beachtliche Nachteile mit sich, da diese an den Berührungsstellen mit dem erhitzten Werkstück erhebliche Wärmemengen abführen und somit gegenüber den übrigen Werkstückszonenstreifenförmige Zonen geringerer Werkstücktemperatur verursachen. Letzteres ist insbesondere bei Werkstücken nachteilig, die nach ihrer Rufheizung unmittelbar einer Weiterverarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Schmiedepresse, zugeführt werden sollen. Die Verweilzeiten zwischen Ofen und Schmiedeprosse sind dabei vielfach so gering, .daß ein Temperaturausgleich zwischen den verschiedenen Temperaturzonen nicht mehr stattfinden kann. Im Gegensatz hierzu besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in :der Schaffung eines Induktionsofens, der frei von diesen Nachteilen ist: Außerdem sollen die Tragglieder für die Werkstücke bei auftretenden Reparaturarbeiten oder bei Beschädigungen leicht und gegebenenfalls nur teilweise auswechselbar sein. Ferner soll es möglich sein, solche Arbeiten schnell durchzuführen, ohne den Ofen erst vollständig abkühlen lassen zu müssen. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Tragglieder aus einzelnen, nach Art einer Gliederkette aneinanderreihbaren Tragelementen, vorzugsweise aus wärme- und elektrischisolierendem Werkstoff, bestehen, die unter sich geringfügig beweglich angeordnet sind. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Tragelemente seitlich durch Führungsschienen gehalten und innerhalb des von den Führungsschienen begrenzten Raumes durch eine @auswechselbare und eine glatte Oberfläche aufweisende Tragschiene, gegebenenfalls unter Zwischenlegung eines nachgiebigen Belages aus wärmebeständigem, wärmeisolierendem Werkstoff, z. B. Aluminiumsilikatfilz, hinterlegt sind. Ebenso ist es vorteilhaft, daß die Tragschiene mit T-förmigen Ansätzen versehen %st; deren Oberteil mit Spiel in Ausnehmungen benachbarter Tragelemente eingreift. Mit Vorteil sind zwischen der Wandung -der Ofenkammer und :der Trangschiene metallische Streifen, gegebenenfalils unter Zwischenfügung von nachgiebigem wärmeisolierendem Werkstoff, angeordnet. Schließlich ist es bei Verwendung metallischer Tragelemente vorteilhaft, da.ß diese mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines wärmeisoiierenden Werkstoffes versehen sind.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
  • F i g. 1 zeigt in Seitenansicht) schematisiert den gesamten Induktionsofen; F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt gemäß der in F i g. 1 angedeuteten Linie II-Il; F i g. 3 stellt einen Teillängsschnitt gemäß der Linie III-III (F i g. 2) dar; F i g. 4 stellt eine Teilansicht entsprechend der Richtung des in F i g. 3 angedeuteten Pfeiles IV dar; F i g. 5 zeigt einen Querschnitt gemäß der in F i g. 1 angedeuteten Linie V-V und läßt unter anderem die elastische Lagerung des Induktionsofens erkennen. Der Induktionsofen nach der Erfindung weist eine horizontal gelagerte Ofenkammer 10 mit rechteckigem Querschnitt sowie an beiden Enden Endplatten 12 auf, von denen jede mit einer Öffnung 14 (F i g. 3) zur Aufnahme der Ofenkammer 10 versehen ist. Ferner ist eine gemeinsame Grundplatte 15 (F i g. 2) vorgesehen. Vorzugsweise kann ein Ende der Ofenkammer 10 gegenüber dem anderen, fest gelagerten Ende gleitend gelagert sein, damit sich die Ofenkammer 10 bei Hitzeeinwirkung ausdehnen kann.
  • Wie aus den F i g. 1 und 5 zu ersehen ist, ist die Ofenkammer 10 zwischen ihren Endplatten durch mehrere längliche, im Abstand voneinander angeordnete verhältnismäßig dünne Platten 16 unterstützt, die durch geeignete, zeichnerisch nicht dargestellte Mittel mit der Mantelfläche der Ofenkammer 10 verbunden sind. Jeder Platte 16 sind Stützen 17 zugeordnet, die an entsprechenden Stützelementen 18 anliegen und über Druckfedern 19a in den mit der Grundplatte 15 verbundenen Fußstücken 19 nachgiebig gelagert .sind.
  • Der Ofen enthält weiterhin mehrere Einzelinduktionsspulen 20, die aus isolierten elektrischen Leitern 21 gebildet und konzentrisch um die Ofenkammer 10 mit Abstand angeordnet sind. Zum Schutz der Einzelinduktionsspulen 20 vor der Strahlungshitze der Werkstücke sind Kühlrohre 24 (Fig.2 und 3) zwischen der Oberfläche der Ofenkammer 10 und der Innenfläche der Spulenteile 20 vorgesehen; die Kühlrohre 24 sind auf .dem Mantel der Ofenkammer 10 in deren Längsrichtung angeordnet und vorzugsweise darauf aufgeschweißt oder in anderer Weise damit verbunden. Die Kühlflüssigkeit wird den Kühlrohren 24 durch die Rohre 25 entweder zugeführt, oder sie wird aus diesen abgeführt. Die Ofenkammer 10 ist aus relativ festem, hartem, nichtmagnetisierbarem Material, z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt und kann, wie aus den F i g. 2 und 5 ersichtlich ist, mit einer Längsnut 26 versehen sein, um zu verhindern, daß die Induktionsspule in der Ofenkammer 10 einen Kurzschlußstrom erzeugt, welcher die Wirksamkeit des Ofens reduzieren und die Ofenkammer übermäßig erwärmen würde.
  • Die Ofenkammer 10 ist mit seitlichen, sich längserstreckenden Führungsschienen 30 versehen (F i g. 2 und 4), einerseits um eine gute Führung für die leicht zerbrechliche Ausfütterung 31 beim Ein- und Ausbau und gleichzeitig eine gute Halterung für den gesamten Einbauteil 32 zu schaffen, sobald er in der Ofenkammer 10 eingebaut ist. Vorzugsweise sind zwei Sätze solcher Führungsschienen 30 vorgesehen, die mit den schrägen Wänden der Ofenkammer 10 verbunden sind. Hierdurch wird gewissermaßen eine Mulde gebildet, die einen Führungsweg für die durch den Ofen hindurchlaufenden Werkstücke 33 (Fi-g. 3) bildet.
  • Der Einbauteil 32 weist eine Tragschiene 34 in Form einer flachen Platte auf, die sich im wesentlichen über die Länge der Ofenkammer 10 erstreckt und im wesentlichen gleich der Breite des seitlichen Abstandes zwischen den Führungsschienen 30 ist. Auf der Tragschiene 34 sind mehrere Tragelemente 36 (F i g. 3 und 5) angeordnet, die durch T-förmige Halterungen 38 der Tragschiene 34 so befestigt sind, daß sie geringfügige Bewegungen ausführen können. Der senkrechte Steg der T-förmigen Halterungen 38 ist jeweils durch geeignete Mittel, z. B. durch Verschweißen, mit der Tragschiene 34 verbunden, und der horizontale Querteil greift in entsprechende Ausnehmungen 40 ein, die in den Seitenteilen der Tragelemente 36 eingelassen sind.
  • Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß bei Belastung der Tragelemente 36 über diese auf die Tragschienen 34 große Schubkräfte übertragen werden können, die durch Bewegung der Werkstücke 33 .längs des gesamten Einbauteiles 32 verursacht werden, sobald die Werkstücke auf den Tragelementen 36 entlanggleiten. Die auftretenden Schubkräfte werden über das betreffende Tragelement auf die zugehörige T-förmige Halterung 38 übertragen. Die Tragschienen 34 sind in geeigneter Weise mit der Ofenkammer 10 durch lösbare Mittel, z. B. durch Schrauben 42, verbunden. Zwischen der Ofenkammer 10 und den Tragelementen 36 ist ein nachgiebiger Belag 45 aus hitzebeständigem und isolierendem Werkstoff, z. B. Aluminiumsilikatfilz, angeordnet, um die auftretenden Drücke während der Gleitbewegung der Werkstücke 33 gleichmäßiger über die Länge der Tragelemente 36 zu verteilen. Beim Ein- und Ausbauen des gesamten Einbauteiles 32 in die bzw. aus der Ofenkammer 10 und bei fehlender Belastung durch die Werkstücke 33 preßt der elastische Belag 45 die entsprechenden Tragelemente 36 gegen den zugeordneten Querteil der T-förmigen Halterung 38.
  • Bei der Einrichtung nach F i g. 2 kann die Tragschiene 34 beim Ein- und Ausbau des gesamten Einbauteiles 32 oder bei eventuellen Untersuchungen oder bei Erneuerung der Tragelemente 36 in den bzw. aus dem von der Wand der Ofenkammer 10 und den Tragelementen 36 gebildeten Spalt eingeschoben bzw. herausgezogen werden.
  • Wie in F i g. 3 veranschaulicht, ist es vorteilhaft, einen mit glatter Oberfläche versehenen dünnen Metallstreifen 48 zwischen die Tragschiene 34 und die Wand der Ofenkammer 10 einzulegen, um ein auswechselbares Glied zu erhalten, auf dem die Tragschiene 34 verhältnismäßig gut gleiten kann. Hierdurch wird vermieden, daß die Ofenkammer 10 mit einer glatten Oberfläche versehen werden muß. Um eine Verschiebung des Metallstreifens 48 auf der Wand der Ofenkammer 10 zu vermeiden, ist der Metallstreifen 48 an seinen äußeren Kanten mit mehreren Zungen 50 (F i g. 4) versehen, welche bis an die Führungsschienen 30 heranragen, um mit den Metallstreifen 48 in Eingriff zu kommen. Um eine bessere Verteilung der vertikalen Kräfte zu erreichen, wird ein Belag 52 (F i g. 3) aus hitzebeständigem, nachgiebigem Material zwischen Metallstreifen 48 und der Wand der Ofenkammer 10 angebracht.
  • Die Ofenarbeitstemperatur kann verhältnismäßig gering sein, aber es muß hervorgehoben werden, daß alle Tragelemente 36 aus geeignetem Werkstoff bestehen sollten, der genügend widerstandsfest gegenüber Gleitbewegungen von Stahlwerkstücken ist.
  • Es ist vorteilhaft, daß die Tragelemente 36, sofern sie aus Metall hergestellt sind, in ihrem Inneren mit einem Hohlraum zur Aufnahme von wärmeisolierendem Werkstoff 54, wie in F i g. 3 gezeigt, versehen werden, um eine Wärmeübertragung von der Werks:tückoberfläche zur gekühlten Oberfläche der Ofenkammer 10 weitgehend zu vermindern und somit das Auftreten kalter Zonen auf der Oberfläche der Werkstücke 33 zu vermeiden. Zu diesem Zweck dienen die Beläge 45 und 52 ,aus nachgiebigem, hitzebeständigem Material. Soweit die Arbeitstemperaturen im Ofen etwa l000° C überschreiten, sollten alle Tragelemente 36 aus hitzebeständigem Werkstoff, wie z. B. Aluminiumoxyd oder Siliziumkarbid, hergestellt werden. Dieser Werkstoff ist gegenüber hohen Temperaturen verhältnismäßig beständig und weist auch die gewünschte Verschleißfestigkeit und einen hohen Wiederstand gegenüber Wärmeübertragung auf. Hinzu kommt, daß solche Tragelemente keine Wärme von den Werkstücken her aufnehmen und somit verhindern, d:aß kalte Zonen auf der Werkstückoberfläche auftreten. Gleichzeitig können durch die hitzebeständigen Tragelemente 36, deren Wärmeübertragungsfähigkeit gering ist, die Tragschienen 34 auf relativ niedriger Temperatur gehalten werden, ohne daß sich dabei die durch die Kühlrohre 24 fließende Kühlflüssigkeit ;stark erwärmt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, .daß die hitzebeständigen Tragelemente 36 so ausgebildet sind, daß sie die Querteile der T-förmigen Halterungen 38 überragen und diese vor der Strahlungswärme der aufgeheizten Werkstücke schützen. Ebenso sind die Seitenteile der hitzebeständigen Tragelemente 36 vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Führungsschienen 30 überragen.
  • Bei einem beispielsweise automatisch arbeitenden Ofen, wie er z. B. in F i g. 1 dargestellt ist, werden alle Werkstücke 33 in kontinuierlicher Bewegung durch die Ofenkammer 10 gestoßen und treten, wie in F i g. 1 und 3 veranschaulicht, am rechten Ofenende verhältnismäßig kalt ein, wobei sich die Erwärmung der Werkstücke bei fortschreitendem Durchlauf stetig steigert. Bei dieser Ausführungsart können die auswechselbaren Tragelemente 36, die am kalten Ofenende angeordnet sind, aus einfachem, haltbarem Metall bestehen, während die Tragelemente 36, die in heißeren Zonen des Ofens angeordnet sind, aus einem hitzebeständigen Material hergestellt sind, wobei sowohl die aus einfachem Metall bestehenden als auch .die aus hitzebeständigem Material bestehenden Tragelemente 36 auf der gleichen Tragschiene 34 auswechselbar befestigt sind.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Induktionsofen mit einer Ofenkammer zur Aufnahme der zu erwärmenden Werkstücke und einer, vorzugsweise aus mehreren Teilspulen bestehenden, um die Ofenkammer herumgewickelten, aus einem Wechselstromnetz gespeisten Induktionsspule und mit dem Wärmgut als Führung dienenden und eine Berührung zwischen Heizgut und Induktionsspule verhindernden, von den stromführenden Teilen des Induktors isolierten Traggliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragglieder aus einzelnen, nach Art einer Gliederkette aneinanderreihbaren Tragelementen (36), vorzugsweise aus wärme- und elektrisch isolierendem Werkstoff, bestehen, die unter sich geringfügig beweglich angeordnet sind.
  2. 2. Induktionsofen nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, @daß -die Tragelemente (36) @seitlich durch Führungsschienen (30) gehalten und innerhalb des von den Führungsschienen begrenzten Raumes durch eine auswechselbare und eine glatte Oberfläche aufweisende Tragschiene (34), gegebenenfalls unter Zwischenlegung eines nachgiebigen Belages (45) aus wärmobaständigem, wärmeisolierendem Werkstoff, z. B. Aluminium-@silikatfilz, :hinterlegt .sind.
  3. 3. Induktionsofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschiene (34) mit T-förmigen Ansätzen (38) versehen ist, deren Oberteil mit Spiel in Ausnehmungen (40) benachbarter Tragelemente (36) eingreift.
  4. 4. Induktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wandung der Ofenkammer (10) und der Tragschiene (34) metallische Streifen (48), gegebenenfalls unter Zwischenfügung von nachgiebigem wärmeisolierendem Werkstoff (52), angeordnet sind.
  5. 5. Induktionsofen nach den Ansprüchen l bis 4 unter Verwendung metallischer Tragelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (36) mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines wärmeisolierenden Werkstoffes (54) versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 824 085.
DEW25291A 1958-04-24 1959-03-28 Induktionsofen Pending DE1177666B (de)

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US1177666XA 1958-04-24 1958-04-24

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE824085C (de) * 1950-08-24 1951-12-10 Karl Schoenbacher Dr Ing Mechanische Fuehrung fuer das Heizgut innerhalb von Induktionsspulen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE824085C (de) * 1950-08-24 1951-12-10 Karl Schoenbacher Dr Ing Mechanische Fuehrung fuer das Heizgut innerhalb von Induktionsspulen

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