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Verfahren zur in axialer Richtung ungleichmäßigen Blockerwärmung in
Durchgangs-Induktionsöfen Für die Verpressung von Metallblöcken, beispielsweise
in einer Strangpresse, ist es wünschenswert, die damit zusammenhängende Verformung
des Blockmaterials bei zeitlich annähernd gleichbleibender Temperatur, der für die
Verformung günstigen sogenannten Verpressungstemperatur vorzunehmen. Zur Erzielung
dieser sogenannten isothermen Verpressung ist es bekanntlich erforderlich, den an
die Presse anzuliefernden Block oder Preßbolzen in seiner axialen Richtung ungleichmäßig
zu erwärmen und den Teil des Blockes höherer Temperatur zuerst in die Presse einzuführen.
Infolge der während des Vorschubes des Blockes in der Presse an ihren Wänden entstehenden
Reibungswärme werden nämlich die nachfolgenden Teile des Blockes zusätzlich erwärmt,
so daß es bei richtig bemessener Ungleichmäßigkeit der anfänglichen Temperaturverteilung
möglich ist, eine Verpressung bei annähernd gleichbleibender Temperatur des Blockes
zu erzielen (isothermes Verpressen).
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Die Aufheizung der zu verpressenden Blöcke erfolgt zweckmäßig in sogenannten
Durchgangs-Induktionsöfen, in denen die anstehenden kalten Blöcke nacheinander eingestoßen
werden. Jeder dieser Blöcke durchläuft in einem bestimmten Rhythmus den ganzen Ofen,
wobei seine Temperatur mit fortschreitendem Vorschub ansteigt, bis am Ende des Ofens
diejenige Endtemperatur erreicht ist, mit der der Block ausgestoßen werden kann.
Mit jedem Einstoß eines neuen anstehenden kalten Blockes erfolgt im eingefahrenen
Betrieb des Ofens ein Ausstoß eines Blockes, der sich auf Endtemperatur befindet.
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Die in dieser Weise erwärmten Blöcke weisen eine mehr oder weniger
gleichmäßige Temperaturverteilung auf, sind also für eine isotherme Verpressung
noch nicht geeignet. Um diese isotherme Verpressung zu erzielen, ist anschließend
an die eben geschilderte Erwärmung der Blöcke noch eine Nachbehandlung zur Herstellung
der in axialer Richtung ungleichmäßigen Temperaturverteilung notwendig.
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Hierzu ist bereits ein Durchgangs-Induktionsofen zur in Richtung der
Längsachse ungleichmäßigen Erwärmung von Metallblöcken, insbesondere solchen, die
in Rohr- oder Strangpressen verarbeitet werden sollen, bei dem eine mehrere Blöcke
aufnehmende, mit einer selbsttätigen Temperaturregeleinrichtung ausgerüstete Induktionsspule
vorgesehen ist, in welcher die Blöcke bis auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt
werden, und eine zweite Induktionsspule nahe dem Ausgangsende des Ofens derart angeordnet
ist, daß sich nur der jeweils am Ausgangsende des Ofens befindliche Block im Bereich
einer über seine Länge ungleichmäßig verteilten Einwirkungsmöglichkeit dieser zweiten
Spule befindet, und außerdem Schaltmittel in Verbindung mit einem Zeitwerk vorgesehen
sind, durch welche die zweite Induktionsspule willkürlich für eine vorbestimmte
Zeit einschaltbar ist.
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Bei dieser Anordnung erfolgt der Vorschub der Blockreihe, wie allgemein
üblich, schubweise oder unstetig. Bei eingeschalteter Induktionsspule ruht die Blockreihe
im Ofen. Der vordere Block am Ofenausgang findet seinen Gegenhalt in der geschlossenen
Ofentür, während der hintere, zuletzt eingestoßene Block durch die Einstoßvorrichtung,
beispielsweise eine Einstoßstange gehalten ist. Infolgedessen ist die Blockreihe
beiderseitig eingespannt, so daß die elektrodynamischen Kräfte auf die Blockreihe
sich nicht auswirken können.
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Nach Ansteigen der Temperatur des vorderen Blockes auf den vorgeschriebenen
Endwert wird die Heizung abgeschaltet und die Ofentür geöffnet, wonach in Verbindung
mit dem Einstoß eines anstehenden kalten Blockes am Ofeneingang und dem Ausstoß
des vorderen Blockes am Ofenausgang der Vorschub der ganzen Blockreihe erfolgt.
Bei diesem Vorgang wirken somit keine elektrodynamischen Kräfte auf die Blockreihe.
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Es hat sich nun in verschiedener Beziehung als zweckmäßig erwiesen,
die Ofentür am Ofenausgang als ausschwenkbare Gegenhalter auszubilden. Solche Gegenhalter
lassen sich mit einem Bewegungsantrieb ausstatten, daß damit hohe Kräfte abgefangen
bzw. ausgeübt und große Schwenkbewegungen ausgeführt werden können.
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Gestaltet man nun einen solchen Gegenhalter so, daß eine Schwenkbewegung
ausreicht, den Ausstoß des vorderen Blockes zu ermöglichen, ohne daß der
Gegenhalter
seine Auflage auf dem Block verliert, so eröffnet sich die Anwendung einer interessanten
Abwandlung der Betriebsweise des Induktionsofens, die ohne Mehraufwand bzw. mit
Benutzung nur einer einzigen durchgehenden Induktionsspule zu dem gesteckten Ziel,
nämlich der in axialer Richtung ungleichmäßigen Temperaturverteilung des ausgestoßenen
Blockes führt.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur in axialer Richtung ungleichmäßigen
Blockerwärmung in Durchgangs-Induktionsöfen zur Vorbehandlung zum isothermen Pressen
der Blöcke vorgeschlagen, bei dem die Erwärmung des jeweils vorderen Blockes am
Ofenausgang bis zu einer vorbestimmten, etwas unterhalb der Verpressungstemperatur
liegenden Temperatur erfolgt und der Ausstoß dieses vorderen Blockes in Verbindung
mit dem Einstoß eines anstehenden kalten Blockes am Ofeneingang und unter Vorschub
der ganzen Blockreihe bei eingeschalteter Induktionsspule mit einer derart erniedrigten
Ausstoßgeschwindigkeit erfolgt, daß unter der Wirkung der Nachheizung der hinteren
Teile des aus der Induktionsspule austretenden vorderen Blockes ein derartiger Temperaturanstieg
erfolgt, daß das hintere Ende dieses Blockes die Verpressungstemperatur erreicht.
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Dieses Verfahren nach der Erfindung soll an dem Beispiel eines in
der Figur schematisch dargestellten Induktionsofens näher erläutert werden.
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In dieser Figur sind 1 bis 5 eine Reihe aufeinanderfolgender Blöcke,
die nacheinander in den Ofen eingeschoben sind. Ihre Aufheizung erfolgt durch eine
sich über die ganze Ofenlänge erstreckende Induktionsspule. Diese kann zweckmäßig
in zwei Teilspulen 6 und 6 a aufgeteilt sein, wovon die zweite Teilspule 6a im Bereich
des jeweils vorderen Blockes 5 liegt. Diese Teilspulen können eine unabhängig voneinander
einstellbare Leistung aufweisen. Die sich bei der Betriebsweise des Ofens einstellende,
vom hinteren bis zum vorderen Block ansteigenden Temperaturen ,9 sind in dem unterhalb
des Ofens gezeichneten Diagramm dargestellt und mit 01 und Ibl, bezeichnet.
Zur Messung der Temperatur des vorderen Blockes 5 dient ein Thermoelement 7. Der
vordere Block 5 liegt an dem Gegenhalter 8 an, der als Ofentür dient.
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Die Erwärmung des vorderen Blockes 5 bis zu Beginn seines Ausstoßes
wird nun nicht bis zu der für die Verpressung des Blockes erforderlichen Temperatur
getrieben, sondern nur bis zu einer vorbestimmten, etwas niedrigeren Temperatur.
Ist diese erreicht, was mittels des Thermoelementes 7 festgestellt werden kann,
erfolgt der Ausstoß des vorderen Blockes in der dem Verfahren nach der Erfindung
eigentümlichen Weise.
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Hierzu wird der Gegenhalter 8 bei eingeschaltet bleibender Heizung
langsam ausgeschwenkt und die Einstoßstange 9 so nachgeführt, daß die Blockreihe
während des weiteren Vorschubes ständig zusammengehalten bleibt. Während dieser
Bewegung tritt der vordere Block 5 aus dem Wirkungsbereich der Induktionsspule 6a
heraus, so daß die durch sie bewirkte Heizung nur noch den im Ofen verbliebenen
Teil des Blockes erfaßt. Die hinteren Teile des Blockes erfahren infolgedessen eine
längere Rufheizung als die vorderen Teile. Der Block verläßt somit den Ofen mit
einer in axialer Richtung ungleichmäßigen Temperaturverteilung. Hierbei wird die
Induktionsspule 6a zweckmäßig mit einer relativ zu der Induktionsspule 6 erhöhten
Leistung betrieben.
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Das Ausstoßen des vorderen Blockes soll mit einer solchen Geschwindigkeit
erfolgen, daß die an seinem hinteren Ende entstehende höchste Temperatur der für
die Verpressung erforderlichen Temperatur entspricht. Dieser hintere Teil des Blockes
wird in die Presse zuerst eingeführt. Die nachfolgenden 'feile des Blockes werden
dann unter der Wirkung der an den Wänden der Presse entstehenden Reibungswärme in
solchem Maße nachgeheizt, daß ihre anfangs niedrigere Temperatur auf die für die
Verpressung erforderliche höhere Temperatur ansteigt. Das vollständige Entnehmen
des Blockes kann in an sich bekannter Weise beispielsweise mittels einer mechanischen
Zange erfolgen.
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Zur Herstellung der richtigen Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung
des auszustoßenden vorderen Blockes ist es erforderlich, die Ausstoßgeschwindigkeit
auf die Heizleistung der Induktionsspule unter Berücksichtigung der möglicherweise
verschiedenen Blocklängen abzustimmen, wozu eine Regelung der Heizleistung der ganzen
Induktionsspule oder gegebenenfalls der Teilspule 6 a nach Maßgabe der Blocklänge
mit an sich bekannten Überwachungs- und Steuermitteln durchzuführen ist.
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Die Anwendung des Verfahrens ist nicht auf eine bestimmte Stromfrequenz
beschränkt.