DE1802167B2 - Einphasiger elektrischer induktionsofen zum erwaermen von platttenfoermigen werkstuecken - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft einen einphasigen elektri- durch das Werkstück ausgefüllte Hauptspulen-

schen Induktionsofen zum Erwärmen von Werk- abschnitt nicht in einzelne Abschnitte unterteilt ist

stücken, die langer als breit und wesentlich breiter und infolgedessen die vom Hauptspulenabschnitt auf

als dick sind, insbesondere von Stahlbrammen, das Werkstück ausgeübte Heizleistung in Achsen-

Es hat sich herausgestellt, daß, wenn eine viele 5 richtung nicht gleichförmig verteilt ist.
Windungen aufweisende Spule mit einphasigem Erfindungsgemäß ist die geschilderte Aufgabe da-Wechselstrom gespeist wird, der Kraftzufluß je Win- durch gelöst, daß die Spule des Ofens eine Heizdung über die axiale Länge der Spule hin unter- kammer umschreibt, deren Querschnitt in einer zur schiedlich wird. Stellt man diese Größe durch eine Spulenachse senkrechten Ebene eine längliche GeKurve dar, so hat diese die Gestalt eines Bogens und io stalt hat und ein Werkstück während dessen Erwärerreicht ihr Maximum etwa in der Mitte zwischen mung in einer Lags aufnehmen kann, in der sich den Spulenenden. Die Heizleistungsdichte wird durch die längste Abmessung des Werkstücks im wesenteine ähnlich gestaltete Kurve dargestellt, bei der je- liehen parallel zur längsten Abmessung dieser Heizdoch die Krümmung noch ausgesprochener verläuft, kammer erstreckt und die Breite des Werkstücks in weil die Heizleistung dem Quadrat der Spannung je 15 einer im wesentlichen parallel zur Spuknachse ver-Windung und dem Kraftfluß je Windung verhältnis- laufenden Ebene liegt, daß die Spule einschließlich gleich ist. Diese Erscheinung führt bei einem Induk- ihres das Werkstück umgebenden Teils in getrennte tionsofen dazii, daß die Temperatur an den Enden Abschnitte unterteilt ist, die gleiche oder verschiedes im Inneren der Spule befindlichen Werkstücks in dene Anzahlen von Windungen haben und mit unerwünschtem Maße abnimmt. 20 Spannungen gespeist werden, welche dieselbe Phase

Fließen die Kraftlinien des Magnetfeldes der haben und im wesentlichen verhältnisgleich zur An-Breite nach durch das Heizgut, dann ergibt sich zahl der Windungen der betreffenden Spuleneine schnellere und gleichmäßigere Erwärmung als abschnitte bemessen sind, so daß über die ganze bei den üblichen Induktionsöfen, bei denen das Spulenlänge hit, eine etwa gleiche Spannung je längliche Werkstück seiner Länge nach durch die 25 Windung auftritt, und daß ein Werkstückhalter des Induktionswickelung wandert und dabei fortschrei- Induktionsofens während des Erwärmens eine Steltend erwärmt wird. Bei Induktionsöfen Jer Gattung, hing einnimmt, in der das darauf befindliche Werkauf die sich Jie Erfindung bezieht, befindet sich stück von mehreren Spulenabschnitten umgeben ist das Heizgut während seines Erwärmens in Ruhe. und die Spule über die beiden Stirnflächen des Werk-Die Erwärmung findet also im Ruhezustand statt, 30 Stücks hinausragt.

ohne daß sich dabei das Hcizgu wesentlich bewegt. Durch Gleichheit der Windungsspannungen muß

Es wandert also nicht während des Beheizens jurch etwa Gleichheit der magnetischen Flüsse in den

die Wicklung hindurch. betreffenden Windungen quasi erzwungen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Unterschiedliche Änderungen des magnetischen

Induktionsofen so auszugestalten, daß sich die Heiz- 35 Widerstandes längs der Spulenachse ziehen not-

leistung über das Werkstück in dessen Achsenrich- wendig entsprechende Stromänderungen in den Win-

tung gleichmäßig verteilt und das Werkstück daher düngen nach sich.

bei hoher Kraftliniendichte gleichmäßig erwärmt Diese Ausgestaltung des Induktionsofens läuft wird. Die Lösung dieser Aufgabe ist insbesondere darauf hinaus, daß jede Spulenwindung aus zwei lanbeim Erwärmen von Stahlbrammen schwierig, weil 43 gen, parallel zur längsten Abmessung des Werkstücks diese bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur verlaufenden Leitern und aus zwei kurzen Leitern ihre magnetische Eigenschaft verlieren und daher besteht, und daß die Länge der langen Leiter ein beim Erwärmen in einen Zustand geraten, in welchem Vielfaches der axialen Länge der Spule ist, wobei der Kern der Bramme magnetisch bleibt, während an jedem Spulenabschnitt die zur Windungszahl die Oberfläche bereits nichtmagnetisch ist. Mangels 45 verhältnisgleiche Spannung anliegt,
besonderer Vorkehrungen könnte das dazu führen, F.s ist bereits bekannt, ein langes zylindrisches daß einem Teil der Bramme eine größere Heiz- Werkstück, das an verschiedenen Stellen verschieden leistung zugeführt wird als einem anderen Teil. gehärtet und daher gar nicht gleichmäßig erwärmt Auch wenn die zugeführte Heizleistung über das werden soll, von einer Gruppe gleichachsiger, nebenganze Werkstück gleichmäßig verteilt ist, kann eine 50 einander angeordneter Induktionsspulen zu umgeben ungleichförmige Temperaturverteilung infolge un- und durch diese im Ruhezustand zu erwärmen, vgl. gleichförmiger Wärmeverluste auftreten, zumal ein die deutsche Patentschrift 754 848. Dabei werden schneller Temperaturausgleich wegen der niedrigen diese Induktionsspulen mit Wechselstrom derselben Wärmeleitfähigkeit von Stahl nicht stattfindet. Phase gespeist. Mangels einer gleichmäßigen Erwär-

Es ist bekannt, zur Lösung der geschilderten Auf- 55 mung tritt die oben geschilderte Aufgabe dabei gar

gäbe den das Werkstück über seine ganze Länge nicht auf, und aus diesem Grunde sind keine Maß'

hin umgebenden Hauptspulenabschnitt durch zwei nahmen getroffen, um zu erreichen, daß bei samt'

Endabschnitte zu ergänzen, die über das Werkstück liehen gleichachsigen Induktionsspulen etwa die

hinausragen. Der Hauptabschnitt und die End- gleiche Spannung je Windung auftritt,

abschnitte werden getrennt mit phasengleichen Span- 60 Der erfindungsgemäß ausgestaltete Induktionsofen

nungen verschiedener Größe gespeist, vgl. deutsche eignet sich besonders zum Erwärmen von Brammen,

Auslegeschrift 1020132. Eine befriedigende Lösung die anschließend auf einer Walzenstraße zu Streifen

der Aufgabe läßt sich aber auf diese Weise nicht ausgewalzt werden. Denn wegen der länglichen

erreichen. Denn innerhalb des Hauptabschnitts der Gestalt des senkrecht zur Spulenachse verlaufenden

Induktionsspule nimmt die Kraftliniendichte infolge 65 Querschnitts nimmt der Ofen bei lotrechter Lage

der Streuung nach den Enden des Werkstücks hin seiner kurzen Spulenachse, die Bramme in waage-

ab. Das kann auch durch die zwei überragenden rechter Lage auf. In dieser kann die Bramme durch

Endabschnitte nicht verhindert werden« weil der einen kurzen Hub in die Heizkammer eingeführt

und nach gleichmäßiger Erwärmung durch Absenken F j g, 9 einen lotrechten Schnitt durch eine Induk-

aus der Heizkammer ausgebracht und dann durch tionswicklung, in der sich das Heizgut in Gestalt

Förderung quer zu ihrer Längsrichtung auf kürzestem von Brammen befindet, die mit den Stirnflächen

Wege in die Walzenstraße eingeführt werden. Der nebeneinander liegen, wobei die Schnittebene mit der

!angliche Ofen wird also vor dem Eingang der 5 längeren Querabmessung der Spule zusammenfällt,

Walzenstraße mit seiner längsten Abmessung quer und

zu dieser angeordnet und nimmt dabei wenig Fuß- Fig, 10 einen lotrechten Schnitt durch eine Induk-

bodenraum ein. Überraschenderweise hat sich gezeigt, tionsspule nach der Erfindung beschickt mit Heizgut

daß trotz der axialen Kürze der Spulenachse im in Gestalt von Brammen, die mit den Seitenwänden

Vergleich zur Länge ihrer rechteckigen Windungen io nebeneinander stehen, wobei die Schnittebene mit der

eine gleichmäßige Erwärmung der Brammen dadurch kürzeren Querabmessung der Spule zusammenfällt,

erreichbar ist, daß eine etwa gleiche Spannung je Der Induktionsofen 10, Fig. 1 bis 3, hat ein

Windung angelegt wird. schweres eisernes Gestell, an dessen Stirnseiten im

Wie bereits erwähnt bietet es für den Ofen nach Abstand voneinander aufrechte Träger 11 vorgesehen

der Erfindung erhebliche Vorteile, die Achse der 15 sind, die durch obere und untere in seitlichem Ab-

Spule lotrecht anzuordnen und das untere Ende der stand angeordnete Träger 12 und 13 miteinander

länglichen Heizkammer offen zu lassen, so daß die verbunden sind. Diese sind längs der Seitenwände

Brammen von unten her in die Heizkammer ein- des Ofens in Paaren a^reordnet, die einen seitlichen

und aus ihr austragbar sind. Abstand voneinander fubftn. Auf diese Weise ent-

Der Induktionsofen nach der F.-findung eignet sich 20 steht in der Mitte des Ofens Platz zum Einbau einer zum Erwärmen von Werkstücken, deren Breiten- Induktionsspule 14, die um eine lotrechte Achse abmessung ve;r.ch^:eden ausfallen kann. Vorzugsweise derart gewickelt ist, daß eine lotrechtgerichtete ist die Induktionsspule an ihrem vom Werkstück- längliche Heizkammer 15 zur Aufnahme des Heizhalter abgewandten Ende mit mehreren verhältnis- gutes entsteht, wie sie am besten in Fig. 2 in gemäß'g kleinen Spulenabschnitten versehen, von denen 25 strichelten Linien zu erkennen ist. Die an den Stirnein Abschnitt die senkrecht der Spulenachss verlau- Seiten des Ofens befindlichen Träger 11 stehen auf fende, vom Werkstückhalter abgewandte Stirnfläche einem Fundament oder Fußboden F beiderseits einer des Werkstücks umgibt. Grube 16, über der unmittelbar die öffnung 15 der

Vorzugsweise kennzeichnet sich der Induktions- Induktionsspule 14 liegt. In der Grube 16 unter dem

ofen dadurch, daß das Werkstück beim Einbringen 30 Mittelteil des Ofens 10 befindet sich das Heizgut in

durch den Werkstückhalter in die Heizkammer eine Gestalt einer schweren länglichen Metallbramme 17,

solche Lage einnimmt, daß die zur Spulenachse die größer als breit und wesentlich breiter als dick

rechtwinklig verlaufenden Stirnflächen des Werk- bemessen ist und von der in ausgezogenen Linien

Stücks im wesentlichen durch die Mitten der diese dargestellten Lage in der Grube 16 aus bis in die

Stirnflächen umgebenden Spulenabschnitte hindurch- 35 Heizkammer 15 hinein angehoben werden kann, in

gehen. Dadurch wird erreicht, daß die Bramme auch der sie dann die durch gestrichelte Linien gezeigte

an ihren acht Ecken gleichmäßig beheizt wird. Stellung einnimmt. Diesem Zweck dient ein ent-

Die Spule kann in ihrer Mitte einen verhältnis- sprechendes Hubwerk mit einem Werkstückhalter 50.

mäßig großen Abschnitt und an ihren Enden einen Die Brammen sind im allgemeinen 3 bis 6 m lang

oder mehrere verhältnismäßig kleine Abschnitte 4° oder noch länger,

haben. Ist der Ofen 10 mit dem Heizgut 17 beschickt,

Die Erfindung sei nunmehr an Hand einiger Aus- das sich in Ruhelage im Ofen befindet, dann wird

führungsbeispiele erläutert, die in den Zeichnungen die Induktionswicklung 14 erregt, so daß sie ein

dareestellt sind. Es zeigt Magnetfeld durch das Heizgut hindurchschickt. Die

Fig. 1 eine Seitenansicht des Induktionsofens 45 Kraftlinien verlaufen rechtwinklig zur Längsachse

nach der Erfindung, der Bramme oder zu derjenigen Abmessung des

Fi g. 2 den Grundriß des in Fig. 1 gezeigten Werkstücks, die man gewöhnlich als Breite der

Ofens, Bramme bezeichnen würde. Diese wird daher über

7 i g. 3 einen Aufriß des in F i g. 1 und 2 gezeig- ihre ganze L änge hin gleichzeitig auf die gewünschte

len Ofens, 50 Temperatur erwärmt, so daß sich eine gleichmäßige

F i g. 4 eine vereinfachte schaubildliche Darstel- Wärmeverteilung ergibt. Dabei befindet sich die

lung der unterteilten Spule, deren Vorderteil weg- Bramme in Ruhe.

gebrochen dargestellt ist, um das Heizgut in der Das Gestell des Ofens 10 und die Einrichtungen

Spule sichtbar zu machen, zum Anbringen der Induktionsspule 14 können im

F i R. 5 Schaulinien zur Veranschaulichung der 55 einzelnen beliebig ausgestaltet sein. Die Induktions-Verteilung des Kraftflusses oder der Spannung je spule 14 hat im vorliegenden Fall einen schrauben-Windung und der dadurch induzierten Leistungs- förmig verlaufenden Leiter, der vorzugsweise hohl dichte bei einer nicht unterteilten Spule, ausgestaltet ist und daher durch Wasser gekühlt

F i g. 6 eine der F i g. 5 entsprechende Darstellung werden kann. Das Gestell ist am besten an seinem

einer gemäß F i g. 4 unterteilten Spule, 60 einen Ende mit einem Wassereinlaß 18 und einem

F i g. 7 einen vereinfachten Teilschnitt durch die Wasseraua'.aß 19 und am anderen Ende mit elek-

Stimwand einer abgeänderten unterteilten Induktions· frischen Klemmen 20 ausgerüstet, die auch in F i g. 3

spule nebst der. elektrischen Anschlüssen und Steue- zu sehen sind,

rungseinrichtungen, F t g. 4 zeigt ein vereinfachtes AusführutijBsbeispiel

Fig. 8 Schaulinien zur Darstellung des Kraft' 6$ der Induktionsspule 14. Sie stellt eine einphasige

ftusses oder dei elektrischen Spannung je Windung Spule dar, die längs ihrer Achse in Spulenabsöhnitteo,

und der dadurch induzierten Leistungsdichte bei b, c, d, e und / unterteilt ist. Jeder Abschnitt umfaßt

einer unterteilten Spule gemäß F i g. 7, mehrere Windungen des Leiters 23. Beim gezeigten

5 6

Beispiel hat die Spule 14 sechs Abschnitte gleicher daß die Spannung den Spulenabschnitten α bis /

axialer Länge und gleicher Windungszahl und umgibt getrennt zugeführt wird, wird erreicht, daß die indu-

das Hetzgut in Gestalt einer Bramme 17 a. Auf der zierte Leistungsdichte Y über die ganze Breite der

linken Seite der F i g. 4 sieht man zwei Netzleitungen Bramme hin die Reiche Höhe zu erreichen sucht,

Ll, L2 für die Zuführung des einphasigen Stromes 5 wodurch sich eine gleichförmigere Erwärmung der

zu den Spulenabschnitten a, b, c, d, e und / mit einer Bramme ergibt.

vorbestimmten Spannung. Jeder Spulenabschnitt ist Wie sich herausgestellt hat, kann man mit einer für sich durch Leitungen 24 und 25 an die Netz- Induktionsspule von ausreichender Unterteilung Verleitungen L1 und L 2 angeschlossen, wobei diese schieden breite Brammen gleichmäßig erwärmen, Leitungen 24. 25 parallel zu Kondensatoren 26 ver- to vorausgesetzt, daß das Heizgut innerhalb der Spule laufen, die der Verbesserung des Leistungsfaktor» verbleibt und daß sich die Spule bis jenseits der dienen. Oberen und unteren Stirnflächen des Heizgutes er*

Der Werkstückhalter Sf und das darauf ruhende streckt, diese also überdeckt. Für die bestmöglichen Heizgut in Gestalt einer Bramme 17 a. die langer als Ergebnisse ist es vorzuziehen, daß die oberen Stirnbreit und wesentlich breiter als dick ist. nimmt eine i$ flächen und die unteren Stirnflächen des Heizgutes solche Stellung in der Heizkammer ein. daß die sich etwa in dem mittleren Bereich eines der Spulenrechtwinklig zur Spulenachse erstreckenden Stirn- abschnitte liegt.

flächen des Werkstücks hn wesentlichen durch die Besondere Beachtung verdienen die Wärmever-

Mitten derjenigen Spulenabscrnitte hindurchgehen. luste. die im Heizgut unten und oben entstehen. Von

welche diese Stirnflachen umgeben. Man kann den μ der besonderen Bauart des Ofengesteüs hängt es ab.

Ofen jedoch auch mit einer größeren Bramme ob man die oberen und unteren Stirnflächen des

beschicken, die bei 176 gestrichelt angedeutet ist. Heizgutes gegen Wärmeverluste durch Strahlung vofl-

In diesem Falle befindet sich ihre obere Stirnfläche sandig abschirmen kann. Unter Umständen ist das

etwa in der Mitte zwischen dem oberen Ende und preisen nicht möglich. Bei dem in den Fig. 1 bis 3

dem unteren Ende des obersten Spulenabschnitts/. *s gezeigten Ofen werden W&rmeverluste am oberen Ende

geht also durch die Mitte dieses Abschnitts /. der Spule dadurch hn wesentlichen ausgeschaltet daß

WUrde man eine einfache nicht unterteilte Spule Abdeckungen 28 und 29 vorgesehen sind. Während verwenden, denn würde sich an deren Ende eine unten an der Wicklung größere Wärmeverluste in ganz andere Beziehung zwischen dem Primärstrom Kauf genommen werden müssen, weil dort eine und dem Sekundärstrom als in der Spulennritte 3« Abdeckung wegen der Verwendung des Werkstückergeben. Der Priurom ist der Strom, der der trägers 5· nicht möglich ist. der mm Einführen, Wicklung zugeführt wird, und der Sekundärstrom Festhalten und Austragen des Heizguts dient. Um ist der Strom, der in dem Heizgut induziert wird. Es diese Wänneveriuste auszugleichen, werden die bebt dies in F i g. 5 ω Hand einer nicht unterteilten treffenden Spulenabschnitte mit einer etwas ver-Spule 14' angegeben. Zum Vergleich hiermit zeigt 35 stärkten Spannung je Windung erregt. Das gilt für F i g. 6 die unterteilte Spule der F i g. 4. Wird die die Sonlenabschue. die unmittelbar die Erwärmung einfach« nicht unterteilte Spule W in der üblichen der oberen und der unteren Stirnflächen des Heizguts Weise erregt, dann sucht sich der KraftfluB oder dk bewirken. Erreichen IiBt sich dies durch Ainotrans-Spannung in Volt je Windung nach den Wkkhmgs- und Kondensatoren, vgl. das in F i g. 7 enden hin erheblich zu verringern, wie es die bogen- 40 gezeigte elektrische Schaltbild, förmig gekrümmte Kennlinie AT* zeigt Infogedessen Dort ist die Induktionsspule 14" in Abschnitte A, sinkt die Leistungsdichte im Heizgut nach den Enden B. C. D und E unterteilt Jeder Spulenabschnitt der hin ab, und zwar verhältnismäßig zum Quadrat der Spule 14" besteht aus mehreren Windungen eines Feldstärke oder der Spasming, wie es der aasge- am besten hohl ausgestalteten Leiters 33*. Die Wmzogene und die gestrichelte Kennlinie Y* ren 45 dungszahl der verschiedenen Abschnitte sind verläßt Befindet sich in der Induktionsspule W Heizgut schieden beinesn. Diese Abschnitte .*ben dabet in Gestalt einer schmalen Bramme 17a gemäß unterschiedliche axiale Abmessungen. Der Ab-Fig. 5. dann sucht sich die Leistungsdichte oben in schnittB ist der größte von allen und kann dabei diT Bramme zu erhöhen und unten in der Bramme die mittlere Zone der lotrechten Abmessung dei zoi verringern. Infolgedessen stellt sich ein erheb- 50 Bramme 17 c umgeben, die gestrichelt dargestellt Scher Temperaturunterschied ein. der dazu führen und verhältnisinäßis schmal bemessen ist Der Spulenkann, daß die Bramme in ihrem oberen Bereich zu abschnitt A hat eine kleinere axiale Abmessung ah hoch erwärmt wird. Werde man aber eine breite der Abschnitt B. Die untere Stirnfläche des HeiiguK Bramme 176 in den Ofen einführen, dann würde in Gestalt der Bramme befindet steh im tiesenukher diese dazu neigen, oben und unten verhältnismäßig 55 fei der Mitte dieses Spulenabschnitts A, Die Abkühl zu bleiben, aber in der Mitte zu hoch erwärmt schnitte C, D und E sind die kleinsten Spuk» zu werden. abschnitte und haben bei dem dargestellten Beispie

Beim AEsfShnmgsbeispiel der Fig. 4 wird im das gleiche axiale Maß. Mit ihrer oberen Stirnfläche

eiae ungefähr gkJchfönnife Wteg da- raft dk Bramme 17c bis etwa si dk Mitte iö der

durch erreicht »faß über die ganze Betriebslänge der fc Spulenabschnitt C hinein. Beschickt man den Ofei

Spule bin die Spannung je Windung ungefähr gleich mit einer größeren Bramme tttL, die in ausgesogene!

groß gemacht wird. Das führt dazu, daß sich über linien dargestellt ist, dann ragt diese mit "ihre

die ganze Breite der Bramme hin eine gfekbbtei- oberen Stirnfläche in den Sputenabschnitt 6 bis etwj

bende Leistungsdichte ergibt Dieses Prinzip ist sehe- zu dessea Mitte hinein. Man kann um den anch ms

mausen m F i g. 6 dargestellt Dort ist die Feldstärke 65 einer noch größeren e 17 e beschicken, da

oder die Spaiiuuug je Windung der Spofe durch die strichpunktiert angedeutet ist Wenn das geschieht

KencnraeX dargestellt während die Kennfimey dann ragt diese Bramme mit ihrer oberen Stirnfüch«

die induzierte ictrte ed Dadurch, bis etwa zur Mitte in den oberen SpokoabschnHt J

¹?78

hinein. Bei allen drei Brammen 17c, 17d und 17 e wird also die obere Stirnfläche und auch die untere von einem der getrennt erregten Spulenabschnitte in senkrechter Richtung überdeckt.

£>em Spulenabschnitt B wird der Strom von den Netzleitungen Ll und Ll durch Leitungen 30 und 31 zugeführt. Parallel dazu ist ein Kondensator 32 für die Verbesserung des Leistungsfaktors geschaltet. Die Spulenabscfonitte A, C. D und E sind in ähnlicher Weise an die Netzleitungen Ll und l.l angeschlossen, nur mit der Ausnahme, daß die Leitungen 31 an das Netz über Autotransformatoren 34. 35, 36 uficl 37 angeschlossen sind, die eine Verstellung der Spannung ermöglichen.

Mit Hilfe der Autotransformatoren 34 bis 37 läßt sich die Spannung in den Spulenabschnitten A, C, D und E ändern. Erstrebt ist es, über die ganze Länge der Spule hin etwa eine gleichbleibende Spannung je Windung einzustellen. Um das zu erreichen, ändert man die an den verschiedenen Spulenabschnitten angelegten Spannungen im Verhältnis zur Anzahl der Windungen jedes Abschnitts. So weist beispielsweise der Spulenabschnitt B doppelt so viel Windungen auf wie die Abschnitte D und E. Der Abschnitt A hat dreiviertel so viel Windungen wie der Abschnitt B. Wenn an den Abschnitt B 2000VoIt angelegt werden, erhalten daher jeder der Abschnitte C, D und E 1000 Volt und der Abschnitt/4 1500 Volt. Gewünschtenfalls kann man die Spannung je Windung um einige Volt bei denjenigen Spulenabschnitten erhöhen, welche die oberen und/ oder unteren Stirnflächen des Heizgutes umgeben. Auf diese Weise lasssen sich die Wärmeverluste an desen Stellen ausgleichen. Die Erhöhung der Spannung hängt von den in diesen Bereichen entstehenden Wärmeverlusten ab. Es hat sich gezeigt, daß im allgemeinen eine Erhöhung von höchstens 5°/o an der oberen und der unteren Stirnfläche des Werkstücks ausreicht. Erreichen läßt sich diese Erhöhung der Spannung djrch die Autotransformatoren 34 bis 37.

Wie in F i g. 7 dargestellt, ist der Autotransformator 35 des Spulenabschnitts D so eingestellt, daß er die Spule mit einer etwas größeren Spannung je Windung erregt. Dadurch werden die Wärmeverluste an der oberen Stirnfläche der Bramme 17 d ausgeglichen. Der Autotransformator 35 des Spulenabschnitts C ist so eingestellt, daß er je Windung eine etwas geringere Spannung liefert, und zwar in Anpassung an die Voltzahl je Windung, mit welcher der größte Spulenabschnitt B erregt wird. Der Autotransformator 34 des untersten Spulenabschnitts A wird schließlich so eingestellt, daß er diesen mit einer um einige Volt höheren Spannung je Windung errest, um dadurch die Wärmeverluste auszugleichen, die am unteren offenen Ende der Spule 14" entstehen.

Die Einstellungen der Autotransformatoren gemäß Fig.? erinnern an diejenigen, die bei einem Induktionsofen der Bauart gemäß den Fig. 1 bis 3 erforderlich sind, der sich oben leicht abschließen und isolieren läßt und dadurch eine erhebliche Verrinperunq der Wärmeverluste ermöglicht, während die Heizkammer unten notwendigerweise offen bleibt und dort größere Wärmeverluste hat. Indessen bildet diese Anordnung nur ein Beispiel für das Prinzip, das sich unabhängig davon verwenden läßt, in welches Ende der Spule das Heizgut eingeführt wird und weiche Richtung die Ofenachse aufweist, solange nur die Beziehung zwischen Induktionsspule und Heizgut so bleibt wie beschrieben. Beim Erwärmen der kleinsten Bramme 17 c würde man natürlich den Spurabschnitt C mit einer etwas höheren Spannung je Windung erregen, und beim Erwärmen der größten Bramme 17 e würde mam den höchsten Spulenabschnitt £ mit etwas mehr Volt je Windung beschicken. Sämtliche Spulenabschnitte können die gleiche axiale Länge haben oder manche

ίο von ihnen können auch eine ungleiche Länge haben, je nach Größe und Größenbereich des in Betracht kommenden Heizguts.

Fig. 8 zeigt ein Schaubild, das dem der F i g. 5 und 6 ähnelt und sich insbesondere auf die Erwär-

t5 niung der Bramme 17p in F i g. 7 bezieht. In diesem Falle ist die in Volt gemessene Spannung je Windung über die jeweils in Betrieb befindliche Länge der Spule 14" im wesentlichen gleich groß, wie es die Kennlinie X" anzeigt. Die oberen und unteren Ab-

ao schnitte 40, 41 der Kennlinie X" sind nach außen abgestuft. Das zeigt an, daß der oberste Spulenabschnitt E und der unterste Spulenabschnitt A mit einer etwas verstärkten Spannung erregt werden, wie es das Erwärmen der verhältnismäßig großen

as Bramme YIe erforderlich macht. Die Kennlinie Y" zeigt die Leistungsdichte an. Auch diese Kennlinie ist auswärts abgestuft bei 42 und 43, entsprechend der erhöhten Leistungsdichte, die durch die Spulenabschnitte E und A induziert wird. Infolge der Unterteilung der Wicklung und der getrennten Erregung ihrer Abschnitte ergibt sich, daß die Spannung je Windung ungefähr den Mittelwert über die ganze Betriebslänge der Spule erreicht.

F i g. 9 zeigt einen Fall, in welchem das Heizgut aus mehreren getrennten Brammen 17/ und 17« besteht, die Stirnseite neben Stirnseite auf dem Werkstückträger 50 innerhalb der Induktionsspule aufgestellt sind. F i g. 9 zeigt zwar nur zwei solche Brammen, doch können natürlich auch eine größere Anzahl von Brammen so angeordnet werden. Für die Abmessungen des Heizguts gilt das, was oben beschrieben wurde, d. h., daß das Heizgut langer als breit und wesentlich breiter als dick ist. Das die beiden Brammen 17/ und 17g umfassende Heizgut ist innerhalb der Induktionsspule 14 so aufgestellt, daß die Endabschnitte der Spule über die oberen und unteren Stirnflächen des Heizgutes hinausragen und dieses überdecken. Dieses Heizgut kann unterschiedliche Breiten oder Höhen haben.

Fig. 10 zeigt in Stirnansicht eine andere Anordnung lies Heizgutes, das in diesem Falle aus Brammen 17 ή und Πί besteht, die auf dem Werkstückträger 50 parallel zueinander mit ihren Seitenflächen nebeneinander stehen.

Statt einer einzigen länglichen Metallbramme können also in die Heizkammer auch mehrere Brammen eingebracht werden, die mit ihren Stirnflächen oder in sonst beliebiger Weise nebeneinander stehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einphasiger elektrischer Induktionsofen zum Erwärmen von Werkstücken, die langer als breit und wesentlich breiter als dick sind, insbesondere von Stahlbrammen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (14) des Ofens eine Heizkammer umschreibt, deren Querschnitt in einer zur Spulenachse senkrechten Ebene eine

109548/115

1778

längliche Gestalt hat und ein Werkstück während dessert Erwärmung in einer Lage aufnehmen kann, in der sich die längste Abmessung des Werkstücks im wesentlichen parallel zur längsten Abmessung dieser Heizkammer erstreckt und die Breite des Werkstücks in einer im wesentlichen parallel zur Spulenachse verlaufenden Ebene liegt, daß die Spule einschließlich ihres das Werkstück umgebenden Teils in getrennte Abschnitte (α bis f) unterteilt ist, die gleiche oder verschiedene Anzahlen von Windungen haben und mit Spannungen gespeist werden, welche dieselbe Phase haben und im wesentlichen verhältnisgleich zur Anzahl der Windungen der betreffenden Spulenabschnitte bemessen sind, so daß über die ganze Spulenlänge hin eine etwa gleiche Spannung je Windung auftritt, und daß ein Werkstückhalter (50) des Induktionsofens während des Erwärmens eine Stellung einnimmt, in der das darauf befindliche Werkstück von mehreren Spulenabschnitten um- ao geben ist und die Spule über die beiden Stirnflächen des Werkstücks hinausragt.

2. Elektrischer Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenachse aufrecht angeordnet ist und die Heizkammer an ihrem unteren Ende offen ist unc daher das Einbringen der Brammen von unter gestattet.

3. Elektrischer Induktionsofen nach Anspruch 1 zum Erwärmen von Werkstücken, derer Breitenabmessung verschiedene Größen haber kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule at ihrem vom Werkstückhalter abgewandten Ends in viele verhältnismäßig kleine Abschnitte unter teilt ist, deren einer die vom Werkstückhalter abgewandte, zur Spulenachse rechtwinklig verlaufende Stirnfläche des Werkstücks umgibt.

4. Elektrischer Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück beim Einbringen durch dan Werkstückhalter in die Heizkammer eine solche Lage einnimmt, daß die zur Spulenachse rechtwinklig verlaufenden Stirnflächen des Werkstücks im wesentlichen durch die Mitten der diese Stirnflächer umgebenden Spulenabschnitte hindurchgehen.

5. Elektrischer Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in ihrer Mitte einen verhältnismäßig großen Abschnitt und an ihren Enden eine oder mehrere verhältnismäßig kleine Abschnitte hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

V7S