DE202017007313U1

DE202017007313U1 - Rotierender-Magnet-Heizinduktion

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Publication number: DE202017007313U1
Application number: DE202017007313.7U
Authority: DE
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: RU2728895C1; AU2017335764A9; CN114269033A; BR112019005681A2; CA3211488A1; CA3038298A1; EP3520565B1; AU2017335764B2; JP7293291B2; MX2019003430A; AU2017335764A1; KR102189169B1; CN110495248A; CN110495248B; JP6921944B2; EP3520565A1; CA3211436A1; ES2812828T3; CA3038298C; CA3211514A1

Abstract

Heizsystem, welches aufweist: eine magnetische Heizvorrichtung zum Erhitzen eines sich in stromabwärtiger Richtung bewegenden Metallgegenstands, wobei die magnetische Heizvorrichtung einen oder mehrere Heizer enthält, um in dem Metallgegenstand ein zugeschnittenes Temperaturprofil zu induzieren, wobei der eine oder die mehreren Heizer zumindest einen magnetischen Rotor aufweisen, und wobei jeder des zumindest einen magnetischen Rotors zumindest eine magnetische Quelle enthält und um eine Drehachse herum drehbar ist, um ein sich änderndes Magnetfeld durch den Metallgegenstand hindurch zu erzeugen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/400,426 , die den Titel „ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION“ hat und am 27. September 2016 eingereicht wurde; der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/505,948 , die den Titel „ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION“ hat und am 14. Mai 2017 eingereicht wurde; und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/529,053 , die den Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR CURING A COATED METAL STRIP“ hat und am 06. Juli 2017 eingereicht wurde, deren vollständige Offenbarungen hiermit unter Bezugnahme aufgenommen werden.
Zusätzlich bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 15/716,559 f ür Antoine Jean Willy Pralong, et al., die den Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR NON-CONTACT TENSIONING OF A METAL STRIP“ hat und am 27. September 2017 eingereicht wurde; die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 15/716,577 für David Michael Custers, die den Titel „PRE-AGEING SYSTEMS AND METHODS USING MAGNETIC HEATING“ hat und am 27. September 2017 eingereicht wurde; die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 15/716,608 für David Anthony Gaensbauer, et al., die den Titel „COMPACT CONTINUOUS ANNEALING SOLUTION HEAT TREATMENT" hat und am 27. September 2017 eingereicht wurde; die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 15/716,692 für David Anthony Gaensbauer, et al., die den Titel „MAGNETIC LEVITATION HEATING OF METAL WITH CONTROLLED SURFACE QUALITY“ hat und am 27. September 2017 eingereicht wurde; die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 15/717,698 für Andrew James Hobbis, et al., die den Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR THREADING A HOT COIL ON A MILL" hat und am 27. September 2017 eingereicht wurde; und die nicht-vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 15/716,570 für Julio Malpica, et al., die den Titel „RAPID HEATING OF SHEET METAL BLANKS FOR STAMPING" hat und am 27. September 2017 eingereicht wurde, deren vollständige Offenbarungen hiermit unter Bezugnahme aufgenommen werden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Metallbearbeitung und insbesondere auf das Erhitzen von Metallstreifen, wie etwa Nichteisen-Metallstreifen mittels rotierender Magnete.
Hintergrund
In der Metallbearbeitung kann es erwünscht sein, vor, während oder nach verschiedenen Bearbeitungsschritten, die Temperatur eines Metallprodukts zu steuern. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, einen Metallstreifen vor der Durchführung bestimmter Verarbeitungen zu erhitzen, oder es kann erwünscht sein, während einer Zeitdauer Wärme in einem Metallstreifen zu halten, ohne zu erlauben, dass der Metallstreifen an einer minimalen Temperatur vorbei abkühlt. Die Temperatursteuerung kann allgemein beinhalten, Wärmeenergie zu oder von einem Metallstreifen hinzuzufügen oder von diesem zu entfernen.
Es gibt verschiedene Techniken, um einem Metallstreifen Wärmeenergie hinzuzufügen. Verschiedene Techniken, insbesondere Direktkontakt-Techniken, können unerwünschte Effekte auf Metallstreifen induzieren, wie etwa Oberflächenmarkierungen, Aufbau von Schmutz (z.B. Kohle von einer direkt auftreffenden Flamme oder einer indirekten Flammenwärmequelle) auf der Oberfläche, oder andere solche unerwünschten Ergebnisse. Andere Techniken streben danach, den Metallstreifen kontaktfrei aufzuheizen, sind aber nicht in der Lage, Wärmeenergie effizient auf den Metallstreifen zu übertragen. Einige andere Probleme, die gegenwärtigen Techniken zugeordnet sind, beinhalten hohe Installations- und/oder Wartungskosten, das Belegen eines signifikanten Herstellungsraums, Einschränken der Mobilität des bearbeiteten Metallstreifens, und Induzieren unerwünschter Effekte auf den Metallstreifen.
Zusammenfassung
Der Begriff Ausführung und ähnliche Begriffe sollen sich weiterhin auf den gesamten Gegenstand dieser Offenbarung und der folgenden Ansprüche beziehen. Diese Begriffe enthaltende Aussagen sollen so verstanden werden, dass sie den hierin beschriebenen Gegenstand nicht einschränken, oder die Bedeutung oder den Umfang der folgenden Ansprüche nicht einschränken.
Hierin abgedeckte Ausführungen der vorliegenden Offenbarung sind durch die folgenden Ansprüche definiert, nicht diese Zusammenfassung. Diese Zusammenfassung ist ein übergreifender Überblick verschiedener Aspekte der Offenbarung und führt einige der Konzepte ein, die in dem folgenden Abschnitt „Detaillierte Beschreibung“ weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung dient nicht dazu, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch dient sie dazu, isoliert verwendet zu werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstands zu bestimmen. Der Gegenstand sollte daher unter Bezug auf geeignete Abschnitte der gesamten Beschreibung dieser Offenbarung, einiger oder aller Zeichnungen und jedes Anspruchs verstanden werden.
Einige Ausführungen der vorliegenden Offenbarung enthalten einen rotierenden Magnetheizer, sowie ein einen rotierenden Magnetheizer enthaltendes System, wobei der rotierende Magnetheizer einen oberen Rotor aufweist, der von einem unteren Rotor vertikal versetzt ist, um dazwischen einen Spalt zu definieren, um einen sich bewegenden Metallstreifen aufzunehmen; zumindest einen Motor, der mit zumindest einem des oberen Rotors und des unteren Rotors gekoppelt ist, um den zumindest einen des oberen Rotors und des unteren Rotors zu drehen, um ein sich bewegendes und zeitlich veränderndes Magnetfeld durch den Spalt zu induzieren, um den sich bewegenden Metallstreifen zu erhitzen; sowie ein Paar von Tragarmen, die jeweils mit einem des oberen Rotors und des unteren Rotors gekoppelt sind, um den Spalt einzustellen.
In einigen Ausführungen enthält der rotierende Magnetheizer ferner einen zusätzlichen oberen Rotor, der von einem zusätzlichen unteren Rotor vertikal versetzt ist, um einen zusätzlichen Spalt dazwischen zu definieren, um den sich bewegenden Metallstreifen aufzunehmen; sowie ein zusätzliches Paar von Tragarmen, deren jeder mit einem des zusätzlichen oberen Rotors und des zusätzlichen unteren Rotors gekoppelt ist, um den zusätzlichen Spalt einzustellen. Der rotierende Magnetheizer kann zumindest einen Aktuator enthalten, der mit zumindest einem des Paars von Tragarmen und des zusätzlichen Paars von Tragarmen gekoppelt ist, um in Antwort auf ein Signal den Spalt einzustellen; sowie ein Steuergerät, das mit dem zumindest einen Aktuator gekoppelt ist, um das Signal zu liefern. Der rotierende Magnetheizer kann einen Sensor aufweisen, der mit dem Steuergerät gekoppelt ist, um dem Steuergerät eine Messung zu liefern, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, um das Signal basierend auf der Messung zu liefern. In einigen Fällen ist der zusätzliche obere Rotor von dem zusätzlichen unteren Rotor seitlich versetzt, so dass eine Überlappung zwischen dem oberen Rotor und dem unteren Rotor kleiner ist als eine Breite des sich bewegenden Metallstreifens. In einigen Fällen kann der rotierende Magnetheizer eine Freilaufwalze aufweisen, die mit einem ausfahrbaren Tragarm gekoppelt ist, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position bewegbar ist, wobei zumindest einer des oberen Rotors und des unteren Rotors mit dem ausfahrbaren Tragarm gekoppelt ist, und wobei sich der sich bewegende Metallstreifen benachbart dem oberen Rotor und dem unteren Rotor vorbeiläuft, wenn der ausfahrbare Tragarm in der ausgefahrenen Position ist, und wobei der sich bewegende Metallstreifen mit Abstand von dem oberen Rotor und dem unteren Rotor vorbeiläuft, wenn der ausfahrbare Tragarm in der eingefahrenen Position ist. In einigen Fällen kann der rotierende Magnetheizer zumindest einen Flussausrichter enthalten, der benachbart zumindest einem des oberen Rotors und des unteren Rotors angeordnet ist, um einen Magnetfluss von dem zumindest einen des oberen Rotors und des unteren Rotors zu dem Spalt hin auszurichten.
In einigen Ausführungen umfasst ein Verfahren das Passieren eines Metallstreifens durch einen Spalt, der zwischen einem oberen Rotor und einem unteren Rotor eines ersten Satzes von magnetischen Rotoren definiert ist; Passieren des Metallstreifens durch einen zusätzlichen Spalt, der zwischen einem zusätzlichen oberen Rotor und einem zusätzlichen unteren Rotor eines zweiten Satzes von magnetischen Rotoren definiert ist; Drehen des ersten Satzes von magnetischen Rotoren, um ein sich bewegendes und zeitlich variierendes Magnetfeld in dem Spalt zu induzieren, um den Metallstreifen zu erhitzen; Drehen des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren, um ein zusätzliches sich bewegendes und zeitlich veränderndes Magnetfeld in dem zusätzlichen Spalt zu induzieren, um den Metallstreifen zu erhitzen; und Einstellen von zumindest einem des Spalts und des zusätzlichen Spalts derart, dass eine Spannung (z.B. Spannungsfluktuationen), die in dem Metallstreifen durch den ersten Satz von magnetischen Rotoren induziert wird, durch den zweiten Satz von magnetischen Rotoren kompensiert wird. In einigen Fällen beinhaltet das Verfahren, eine Messung des Metallstreifens vorzunehmen, wobei das Einstellen von zumindest einem des Spalts und des zusätzlichen Spalts enthält, eine Einstellung basierend auf der Messung durchzuführen. In einigen Fällen beinhaltet das Verfahren, eine Längsposition von zumindest einem des ersten Satzes von magnetischen Rotoren und des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren einzustellen. In einigen Fällen beinhaltet das Verfahren, eine Querposition von zumindest einem Rotor des zumindest einen ersten Satzes von magnetischen Rotoren und des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren einzustellen.
Es werden hierin Systeme und Verfahren zum Härten einer auf einem Metallstreifen aufgetragenen Beschichtung angegeben. Die Beschichtung kann eine Farbe, einen Lack, ein Laminat, eine Vorbehandlung, einen Haftungsbegünstiger, einen Korrosionshemmer oder irgendeine geeignete Beschichtung enthalten, die auf einem Metallstreifen aufgetragen ist. Ein beispielhaftes System zum Härten einer Beschichtung enthält eine Härtungskammer und mehrere Rotoren, die einen oder mehrere Magnete haben können. Die mehreren Magnete können Permanentmagnete und/oder Elektromagnete sein. Die Härtungskammer enthält einen Eingang und einen Ausgang, die geeignet sind, um einen beschichteten Metallstreifen durch die Härtungskammer zu leiten.
Die mehreren Rotoren können innerhalb der Härtungskammer relativ zu einem beschichteten Metallstreifen, der sich durch die Härtungskammer hindurchbewegt, in einer beliebigen geeigneten Anordnung positioniert werden. In einer nicht einschränkenden Konfiguration ist zumindest ein oberer magnetischer Rotor über dem beschichteten Metallstreifen positioniert und ist zumindest ein unterer magnetischer Rotor unter dem beschichteten Metallstreifen positioniert. Der zumindest eine obere magnetische Rotor kann mit dem zumindest einem unteren magnetischen Rotor ausgerichtet sein, um eine im Wesentlichen vertikale Härtungsgruppe zu erzeugen, oder der zumindest eine obere magnetische Rotor kann von dem zumindest einen unteren magnetischen Rotor versetzt sein, um eine versetzte Härtungsgruppe zu erzeugen. Das System kann mehrere Härtungsgruppen aufweisen. In einigen Beispielen können die Rotoren, die jede Härtungsgruppe darstellen, gegenläufige Rotoren enthalten. In einigen Fällen liefert jede Härtungsgruppe eine individuelle Heizzone, die individuell und präzise steuerbar und sofort einstellbar ist. In einigen Fällen können die mehreren Rotoren außerhalb der Härtungskammer positioniert werden, und können die Wände der Härtungskammer zwischen dem beschichteten Metallstreifen und den mehreren Rotoren aus nichtleitendem und nicht-magnetischem Material hergestellt sein.
In einigen Fällen enthält das System nur obere magnetische Rotoren. In anderen Fällen enthält das System nur untere magnetische Rotoren. Jeder magnetische Rotor oder Teilsatz von magnetischen Rotoren kann eine individuelle Heizzone sein, die individuell und präzise steuerbar und sofort einstellbar sein kann.
Das System ist konfiguriert, um den beschichteten Metallstreifen und eine Beschichtung auf dem beschichteten Metallstreifen durch Induktionsheizung zu erhitzen. Insbesondere induziert die Drehung von einem oder mehreren magnetischen Rotoren, die relative zu dem beschichteten Metallstreifen positioniert sind, sich bewegende oder zeitlich verändernde Magnetfelder in dem Metallstreifen. Die sich ändernden Magnetfelder erzeugen Ströme (z.B. Wirbelströme) innerhalb des Metallstreifens, um hierdurch den Metallstreifen zu erhitzen (und wiederum eine etwaige Beschichtung, die auf dem Metallstreifen aufgetragen ist) durch Induktionsheizung. In einigen Fällen ist das System so konfiguriert, dass ein Magnetfluss von den magnetischen Rotoren sich auf der Oberfläche des Metallstreifens konzentriert.
In einigen Konfigurationen dreht sich ein magnetischer Rotor oberhalb des Metallstreifens in einer ersten Richtung und dreht sich ein magnetischer Rotor unterhalb des Metallstreifens in einer zweiten entgegengesetzten Richtung.
Die Magnete können in jedem Rotor eingebettet oder in einer beliebigen geeigneten Weise mit einer Oberfläche des Rotors gekoppelt sein. In einigen Beispielen liegt zumindest ein Abschnitt jedes Magnets frei. Die Magnete oder ein Teilsatz der Magnete können die gleiche Länge wie eine Längslänge jedes Rotors haben und entlang einer Längsachse jedes Rotors eingebettet oder daran angebracht sein. In anderen Beispielen sind zumindest einige der Magnete kürzer oder länger als die Längslänge jedes Rotors.
Auch werden hierin Verfahren zum Härten einer Beschichtung auf einem Metallstreifen angegeben. Ein beispielhaftes Verfahren beinhaltet das Drehen mehrerer Rotoren, wobei jeder Rotor zumindest einen Magneten enthält, Wärmeerzeugen von den mehreren Rotoren und Passieren eines beschichteten Metallstreifens durch eine Härtungskammer, wobei das Passieren des beschichteten Metallstreifens durch die Härtungskammer enthält, den beschichteten Metallstreifen durch mehrere Rotoren zu leiten. In einigen Fällen dreht sich jeder Rotor mit wenigstens 200 Umdrehungen pro Minute (UpM).
Ferner wird hierin ein Verfahren zum Erhitzen eines Wärmeübertragungsmediums angegeben, wobei es aufweist: Drehen eines Rotors, wobei jeder Rotor zumindest einen Magneten enthält, Wärmeerzeugen von dem Rotor und Leiten des Wärmeübertragungsmediums zu einem dem Rotor benachbarten Ort. In einigen Fällen kann sich der Rotor mit 200 Umdrehungen pro Minute (UpM) drehen. Die Wärmeerzeugung von dem magnetischen Rotor kann sofort sein, präzise gesteuert sein und sofort einstellbar sein. Wärme kann durch Induktionsheizen auf das Wärmeübertragungsmedium übertragen werden. Insbesondere induziert das Drehen von einem oder mehreren Magneten, die relative zu dem beschichteten Metallstreifen positioniert sind, sich bewegende oder zeitlich verändernde Magnetfelder innerhalb des Metallstreifens. Die sich ändernden Magnetfelder erzeugen Ströme (z.B. Wirbelströme) innerhalb des Metallstreifens, wodurch der Metallstreifen (und wiederum eine etwaige auf den Metallstreifen aufgetragene Beschichtung) durch Induktionsheizen erhitzt wird. Das Wärmeübertragungsmedium kann Wasser enthalten, flüssiges Silikon, Luft, Öl, ein beliebiges geeignetes Phasenänderungsmaterial oder ein beliebiges geeignetes Gas oder Flüssigkeit, und das Wärmeübertragungsmedium kann der Härtungskammer benachbarten Prozessen oder Orten zugeführt werden.
Figurenliste
Die Beschreibung bezieht sich auf die folgenden beigefügten Figuren, in der die Verwendung gleicher Bezugszahlen in unterschiedlichen Figuren dazu dient, gleiche oder analoge Komponenten zu illustrieren.

1 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine axonometrische Projektion eines rotierenden Magnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine weggeschnittene Seitenansicht eines Permanentmagnetrotors gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers mit versetzten Rotoren gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine axonometrische Projektion eines rotierenden Magnetheizers mit versetzten Rotoren gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers mit Flussausrichtern gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine schematische Darstellung eines Stranggusssystems, das einen oder mehrere rotierende Magnetheizer gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet.
9 ist eine schematische Darstellung eines Metallbearbeitungsprozesses, der einen rotierenden Magnetheizer gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet.
10 ist eine schematische Darstellung eines rotierenden Magnetheizer-Steuersystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Verwendung eines rotierenden Magnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
12 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Serpentinenmagnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13 ist eine Seitenansicht eines einziehbaren rotierenden Magnetheizers in einer ausgefahrenen Position gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
14 ist eine Seitenansicht eines einziehbaren rotierenden Magnetheizers in einer eingefahrenen Position gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
15 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Serpentinenmagnetheizers, der eine Kombination von Freilaufrotoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet.
16 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers mit einer Längsspaltsteuerung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
17 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers mit Einzelrotor-Rotorsätzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
18 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers mit Einzelrotor-Rotorsätzen gegenüber Metallplatten gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
19 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers mit Einzelrotor-Rotorsätzen gegenüber Walzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
20 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers, der relativ zu einem stationären Metallstreifen bewegbar ist, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
21 ist eine axonometrische Projektion eines rotierenden Magnetheizers mit mehreren Teilrotoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
22 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers mit mehreren Rotoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
23 ist ein Diagramm, das Rotordrehzahl und Streifentemperatur des Rotors und des Metallstreifens von 22 unter einer ersten Bedingung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
24 ist ein Diagramm, das Rotordrehzahl und Streifentemperatur des Rotors und des Metallstreifens von 22 unter einer zweiten Bedingung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
25 ist eine Vorderansicht eines Rotors, die ein Magnetflussprofil gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
26 ist eine vordere Durchansicht, die einen Rotor mit einem konturierten magnetischen Rotor innerhalb einer Hülle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
27 ist eine vordere Durchansicht, die einen Rotor mit Flusskonzentratoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
28 ist eine weggeschnittene Seitenansicht eines Permanentmagnetrotors mit Flusskonzentratoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
29 ist eine Vorderansicht, die einen Variabler-Fluss-Rotoren enthaltenden Rotorsatz gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
30 ist eine Vorderansicht, die den Rotorsatz von 29 nach Umpositionierung der Variabler-Fluss-Rotoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
31 ist eine Vorderansicht, die einen Aufgeweiteter-Fluss-Rotoren enthaltenden Rotorsatz gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
32 ist eine Vorderansicht, die Techniken zum Einstellen der Menge des durch einen Metallstreifen hindurchtretenden Magnetflusses gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
33 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
34 ist eine Kombination eines schematischen Diagramms und eines Graphen, die ein Magnetheiz- und Spannungssteuersystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
35 ist eine Vorderansicht eines Rotors mit einem Paar von ein Magnetflussprofil liefernden Rotorhülsen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
36 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor oberhalb eines Metallstreifens mit einer Flussführung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
37 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor oberhalb eines Metallstreifens mit einer stangenförmigen Flussführung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
38 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor oberhalb eines Metallstreifens mit einer Randabschirmungs-Flussführung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
39 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor oberhalb eines Metallstreifens mit einem Flussausrichter gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
40 ist eine schematische Illustration einer Härtungskammer gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
41 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
42 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
43 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
44 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
45 ist ein Graph eines Härtungskammer-Temperaturprofils einer Gasbrenner-Härtungskammer.
46 ist ein Graph der Rate eines Temperaturanstiegs im Vergleich zur Magnetrotordrehzahl gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
47 ist ein Graph der Rate des Temperaturanstiegs im Vergleich zu einem Spalt zwischen magnetischen Rotoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
48 ist eine schematische Illustration einer Härtungskammer und eines Wärmeübertragungsmedien-Heizofens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf einen rotieren Magnetheizer für Metallprodukte, wie etwa Metallstreifen, Nichteisen-Metallstreifen und Aluminiumstreifen. Der rotierende Magnetheizer kann einen oder mehrere Permanentmagnetrotoren enthalten, die oberhalb und/oder unterhalb eines sich bewegenden Metallstreifen angeordnet sind, um durch den Metallstreifen hindurch sich bewegende oder zeitlich verändernde Magnetfelder zu induzieren. Die sich ändernden Magnetfelder können in dem Metallstreifen Ströme (z.B. Wirbelströme) erzeugen, wodurch der Metallstreifen erhitzt wird. Ein Magnetrotorsatz kann einen oder mehrere magnetische Rotoren enthalten, wie etwa einen einzelnen magnetischen Rotor oder ein Paar von passenden magnetischen Rotoren an entgegengesetzten Seiten eines Metallstreifens, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Jeder magnetische Rotor eines Satzes kann im gleichen Abstand vom Metallstreifen positioniert werden, um einen Zug des Metallstreifens von der Passierlinie weg zu vermeiden. Ein stromabwärtiger Magnetrotorsatz kann in enger Nachbarschaft zu einem stromaufwärtigen Magnetrotorsatz verwendet werden, um eine durch den stromaufwärtigen Magnetrotorsatz induzierte Spannung zu versetzen. Die Verwendung von einem oder mehreren magnetischen Rotoren sowie auch optional anderer Heiz- oder Steuerelemente kann an einem Metallgegenstand ein zugeschnittenes Temperaturprofil induzieren. Das zugeschnittene Temperaturprofil kann ein spezifisches Temperaturprofil über die Querbreite des Metallgegenstands sein, einschließlich eines gleichmäßigen oder im Wesentlichen gleichmäßigen Temperaturprofils.
Die hierin verwendeten Begriffe „oberhalb“, „unterhalb“, „vertikal“, und „horizontal“ dienen zur Beschreibung relative Orientierung in Bezug auf einen Metallstreifen, als ob sich der Metallstreifen in horizontaler Richtung bewegen würde, wobei seine Ober- und Unterseiten allgemein parallel zum Boden sind. Der hierin verwendete Begriff „vertikal“ kann sich auf eine Richtung orthogonal zu einer Oberfläche (z.B. Ober- oder Unterseite) eines Metallstreifens beziehen, unabhängig von der Orientierung des Metallstreifens. Der hierin verwendete Begriff „horizontal“ kann sich auf eine Richtung parallel zu einer Oberfläche (z.B. Ober- oder Unterseite) des Metallstreifens beziehen, wie etwa eine Richtung parallel zur Laufrichtung eines sich bewegenden Metallstreifens, unabhängig von der Orientierung des Metallstreifens. Die Begriffe „oberhalb“ und „unterhalb“ können sich auf Orte jenseits der Ober- oder Unterseiten eines Metallstreifens beziehen, unabhängig von der Orientierung des Metallstreifens. In einigen Fällen kann sich ein Metallstreifen in horizontaler Richtung, vertikaler Richtung oder einer beliebigen anderen Richtung, wie etwa diagonal, bewegen.
Ein rotierender Magnetheizer kann an einem beliebigen geeigneten Metallstreifen verwendet werden, der in der Lage ist, in der Gegenwart von sich bewegenden und zeitlich verändernden Magnetfeldern Wirbelströme zu erzeugen, kann aber zur Verwendung mit Aluminiummetallstreifen besonders geeignet sein. Die hierin verwendeten Begriffe vertikal, längs und quer können in Bezug auf den erhitzten Metallstreifen verwendet werden. Die Längsrichtung kann sich entlang einer Laufrichtung eines Metallstreifens durch das Bearbeitungsgerät, wie etwa entlang einer Passierlinie durch eine kontinuierliche Anlasslösungswärmebehandlungs (CASH)-Linie oder ein anderes Gerät. Die Längsrichtung kann parallel zu den Ober- und Unterseiten des Metallstreifens sein, sowie zu den Seitenrändern des Metallstreifens. Die Längsrichtung kann orthogonal zur Querrichtung und vertikalen Richtung sein. Die Querrichtung kann sich zwischen den Seitenrändern des Metallstreifens erstrecken. Die Querrichtung kann sich in Richtung orthogonal zur Längsrichtung und der vertikalen Richtung erstrecken. Die vertikale Richtung kann sich zwischen Ober- und Unterseiten des Metallstreifens erstrecken. Die vertikale Richtung kann orthogonal zu der Längsrichtung und der Querrichtung sein.
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind hierin in Bezug auf Metallstreifen beschrieben, wie etwa kontinuierlich gegossene oder abgewickelte Metallstreifen, wobei jedoch die vorliegende Offenbarung auch mit beliebigen geeigneten Metallprodukten verwendet werden kann, wie etwa in Form von Folien, Blättern, Barren, Platten, Shates oder anderen Metallprodukten. Die Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung können besonders für ein beliebiges Metallprodukt mit flachen Oberflächen geeignet sein. Die Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung können besonders für ein beliebiges Metallprodukt geeignet sein, das parallele oder angenähert parallele entgegengesetzte Oberflächen (z.B. Ober- und Unterseiten) aufweist. Wie in dieser gesamten Anmeldung verwendet, kann angenähert parallel nach Bedarf parallel oder 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, oder 10° von parallel enthalten. Wie in dieser gesamten Beschreibung verwendet, kann angenähert orthogonal nach Bedarf orthogonal oder innerhalb 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, oder 10° von orthogonal enthalten. In einigen Fällen kann angenähert parallel oder angenähert orthogonal Elemente enthalten, die mehr als 10° von parallel oder von orthogonal weg liegen.
Eine präzise Heizsteuerung kann erzielt werden, wenn man einen rotierenden Magnetheizer verwendet. Diese präzise Steuerung kann durch Einstellung verschiedener Faktoren erzielt werden, einschließlich der Stärke der Magneten im Rotor, der Anzahl der Magneten im Rotor, der Orientierung der Magneten im Rotor, der Größe der Magneten im Rotor, der Drehzahl des Rotors, der Größe des Rotors, des vertikalen Spalts zwischen vertikal versetzten Rotoren in einem einzelnen Rotorsatz, einer seitlich versetzten Platzierung von Rotoren in einem einzelnen Rotorsatz, ein Längsspalt zwischen benachbarten Rotorsätzen, der Dicke des erhitzten Streifens, des vertikalen Abstands zwischen dem Rotor und dem erhitzten Streifen, der Vorwärtsgeschwindigkeit des erhitzten Streifens und der Anzahl der verwendeten Rotorsätze. Auch können andere Faktoren gesteuert werden. In einigen Fällen kann die Steuerung von einem oder mehreren der zuvor genannten Faktoren unter anderem auf einem Computermodell, Bedienerrückkopplung, oder automatischer Rückkopplung beruhen (z.B. basierend auf Signalen von Echtzeitsensoren).
Jeder magnetische Rotor kann eine oder mehrere magnetische Quellen wie etwa Permanentmagneten oder Elektromagneten enthalten. Permanentmagnetrotoren können in einigen Fällen bevorzugt sein und können in der Lage sein, effizientere Ergebnisse zu erzielen als Rotoren mit internen Elektromagneten. Jeder magnetische Rotor ist dazu ausgelegt, sich um eine Drehachse herum zu drehen, die orthogonal oder angenähert orthogonal zu einer Längsachse des Metallstreifens ist, der neben dem Rotor vorbeiläuft. In anderen Worten, jeder magnetische Rotor dreht sich um eine Drehachse herum, die orthogonal oder angenähert orthogonal zu einer Bearbeitungsrichtung (z.B. Walzrichtung oder stromabwärtigen Richtung) des Metallstreifens ist. Die Drehachse eines magnetischen Rotors ist auch parallel oder angenähert parallel zu einer Querbreite des Metallstreifens. In einem Beispiel kann ein magnetischer Rotor, der orthogonal zu einer stromabwärtigen Richtung oder parallel zu einer Querbreite des Metallstreifens ist, vorteilhaft gleichzeitig für Heizenergie und Spannungssteuerung sorgen (z.B. Längsspannungssteuerung). In einigen Fällen kann eine Drehachse eines magnetischen Rotors orthogonal zur Bearbeitungsrichtung und koplanar zur Querbreite des Metallstreifens sein, wobei in diesem Fall die Drehachse nach Wunsch angewinkelt sein kann (z.B. mit einem Ende des magnetischen Rotors näher an den Metallstreifen als das andere Ende angewinkelt), um eine gewünschte Steuerung über das Temperaturprofil in dem Metallgegenstand zu erreichen. In einigen Fällen kann eine Drehachse eines magnetischen Rotors orthogonal zur Höhe des Metallstreifens sein und in eine Ebene fallen, die parallel zu und mit Abstand von einer Ebene angeordnet ist, welche durch die Querbreite des Metallstreifens und die Bearbeitungsrichtung gebildet ist, wobei in diesem Fall die Drehachse nach Wunsch gewinkelt sein kann (z.B. mit einem Ende des magnetischen Rotors weiter stromab als das andere Ende gewinkelt), um die gewünschte Steuerung über das Temperaturprofil in dem Metallgegenstand zu erreichen. In einigen Fällen kann die Drehachse des magnetischen Rotors anderweitig gewinkelt sein. Die Drehbewegung des Rotors bewirkt, dass die Magnetquellen eines sich bewegendes oder sich veränderndes Magnetfeld induzieren. Der Rotor kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren in Drehung versetzt werden, einschließlich durch einen Rotormotor (z.B. Elektromotor, pneumatischer Motor oder anderweitig) oder sympathetische Bewegung einer benachbarten Magnetquelle (z.B. eines anderen magnetischen Rotors).
Die Verwendung eines rotierenden magnetischen Rotors kann, im Gegensatz zu stationären Elektromagneten, eine verbesserte Effizienz erlauben, sowie auch eine noch stärkere Erhitzung des Metallstreifens. Durch die Verwendung von stationären Elektromagneten, um über die Breite des Streifens ausgeübte induktive Felder zu verändern, können in dem Streifen lokalisierte heiße Punkte erzeugt werden. Induktive Felder verschiedener Intensitäten können durch natürliche Varianz in den Wicklungen und unterschiedlicher stationärer Elektromagneten hervorgerufen werden. Varianzen in den Elektromagnetwicklungen können darin resultieren, dass in einigen Orten mehr Hitze erzeugt wird als in seitlich benachbarten Orten. Lokalisierte heiße Punkte können den Streifen ungleichmäßig verformen und können andere Herstellungsdefekte hervorrufen. Während Permanentmagnete einen gewissen Grad an inhärenter magnetischer Varianz über Dimensionen oder von einem Magneten zum anderen enthalten können, wird im Gegensatz hierzu diese Varianz aufgrund der Rotation der Permanentmagneten in dem Rotor automatisch aufgemittelt. Kein einziger Permanentmagnet wird in einer beliebigen seitlich stationären Position gehalten, und daher wird von den rotierenden Permanentmagneten ein aufgemitteltes Magnetfeld angelegt. Somit ist der rotierende Magnetrotor in der Lage, den Metallstreifen in einer besser gesteuerten Weise gleichmäßig zu erhitzen. Wenn in dem rotierenden Magnetheizer Elektromagneten verwendet werden, können Varianzen zwischen unterschiedlichen Elektromagneten aufgrund der Rotation des Rotors aufgemittelt werden. Dieses Aufmitteln der Varianzen tritt mit stationären Elektromagneten nicht auf.
Ein Rotorsatz kann einen oder mehrere Rotoren enthalten. In einigen Fällen enthält ein Rotorsatz zwei vertikal versetzte Rotoren, die dazwischen einen Spalt bilden, durch den der Metallstreifen hindurchtreten kann. Die Größe des Spalts (z.B. des vertikalen Spalts) zwischen den Rotoren in einem Rotorsatz kann durch die Verwendung geeigneter Aktuatoren gesteuert werden, wie etwa Linearaktuatoren (z.B. Hydraulikkolben, Gewindeantrieben oder anderen solchen Aktuatoren). Die vertikale Position jedes Rotors in einem Rotorsatz kann individuell steuerbar sein, oder die vertikale Position sowohl eines oberen als auch unteren Rotors eines Rotorsatzes kann gleichzeitig mit einem einzigen Aktuator steuerbar sein, der für die Steuerung des vertikalen Spalts verantwortlich ist. Der vertikale Spalt kann um eine gewünschte oder aktuelle Passierlinie des Metallstreifens zentriert sein. In einigen Fällen werden sich die Rotoren eines Rotorsatzes synchron drehen, zumindest aufgrund der magnetischen Anziehung zwischen diesen. Wenn zum Beispiel ein Südpol eines oberen Rotors nach unten zum Streifen hin weist, kann ein Nordpol des unteren Rotors nach oben zum Streifen hin weisen.
In einigen Fällen kann ein Rotorsatz einen einzelnen Rotor enthalten, der an jeder Seite des Metallstreifens angeordnet ist. In einigen Fällen kann ein einen Einzelrotor enthaltender Rotorsatz optional ein gegenüberliegendes Element enthalten, das vom Rotor gegenüber dem Metallstreifen angeordnet ist. Das gegenüberliegende Element kann die Bewegung des Magnetflusses durch den Metallstreifen erleichtern und/oder kann eine mechanische Stütze für den Metallstreifen bieten. Beispiele geeigneter gegenüberliegender Elemente enthalten stationäre Platten (z.B. eine Eisen- oder Stahlplatte) und Stützwalzen (z.B. eine Stahlwalze). In einigen Fällen kann die Verwendung eines Einzelrotors die Selbstregulierung des Temperaturanstiegs erleichtern, der in dem Metallstreifen aufgrund des sich bewegenden Magnetfelds induziert wird. In einigen Fällen kann die Verwendung einer ungeraden Anzahl von Rotoren in einem Rotorsatz (z.B. 1, 3, 5, oder 7 Rotoren) in einer ungleichmäßigen Kraft resultieren, die auf den Metallstreifen ausgeübt wird, um den Metallstreifen von einer gewünschten Passierlinie wegzubewegen. In einigen Fällen können zusätzliche Stützen (z.B. Stützwalzen und/oder Druckfluid/Luftdüsen) vorgesehen werden, um den Metallstreifen auf der gewünschten Passierlinie zu halten. In einigen Fällen kann die Position der Rotoren in dem Rotorsatz gestaffelt sein, um den Metallstreifen nahe an der gewünschten Passierlinie zu halten.
Ein Rotorsatz kann in einer „stromabwärtigen“ Richtung oder einer „stromaufwärtigen“ Richtung rotieren. Wie hierin verwendet, liefert ein sich in stromabwärtiger Richtung drehender Rotorsatz eine Nicht-Null-Kraft, die den Metallstreifen in dessen Längslaufrichtung spannt. Wenn man zum Beispiel von der Seite auf einen Metallstreifen blickt, in der sich der Metallstreifen in seiner Längslaufrichtung nach rechts bewegt, kann der sich in stromabwärtiger Richtung drehende obere Rotor eines Rotorsatzes im Gegenuhrzeigersinn drehen, während sich der untere Rotor im Uhrzeigersinn dreht. Wie hierein verwendet, liefert ein sich in stromaufwärtiger Richtung drehender Rotorsatz eine Nicht-Null-Kraft, die den Metallstreifen in einer Richtung spannt, die seiner Längslaufrichtung entgegengesetzt ist. Wenn man zum Beispiel auf einen Metallstreifen von der Seite blickt, in der sich der Metallstreifen in seiner Längslaufrichtung nach rechts bewegt, kann der obere Rotor des sich in stromaufwärtiger Richtung drehenden Rotorsatzes im Uhrzeigersinn drehen, während sich der untere Rotor im Gegenuhrzeigersinn dreht.
In einigen Fällen können neben den Rotoren Magnetflusskonzentratoren verwendet werden. Ein Magnetflusskonzentrator kann ein beliebiges geeignetes Material sein, das in der Lage ist, einen Magnetfluss umzulenken. Der Magnetflusskonzentrator kann einen Magnetfluss von Magneten in dem Rotor erhalten, die nicht nahe dem Streifen sind oder direkt zu dem weisen und diesen Magnetfluss zu dem Streifen hin umlenken (z.B. in Richtung orthogonal zur Ober- oder Unterseite des Streifens). Magnetflusskonzentratoren können auch Vorteile der magnetischen Abschirmung zwischen dem Rotor und einem anderen benachbarten Gerät als dem erhitzten Metallstreifen bieten. Zum Beispiel können Magnetflusskonzentratoren erlauben, dass benachbarte längs versetzte Rotorsätze mit geringerer magnetischer Wechselwirkung zwischen den beiden näher aneinander platziert werden. Magnetflusskonzentratoren können aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, einschließlich Silizium-legiertem Stahl (z.B. elektrischem Stahl). Ein Magnetflusskonzentrator kann mehrere Laminate aufweisen. Magnetflusskonzentratoren können Flussablenker oder Flusscontroller sein. Wenn magnetische Flusskonzentratoren verwendet werden, können die Rotoren in der Lage sein, bei geringeren Drehzahlen effiziente Ergebnisse zu erzielen, und die Magnete können weiter von dem Metallstreifen weg platziert werden.
Ein rotierender Magnetheizer kann einen oder mehrere Rotorsätze enthalten. In einigen Fällen enthält der rotierende Magnetheizer zumindest zwei Rotorsätze einschließlich eines stromaufwärtigen Rotorsatzes und eines stromabwärtigen Rotorsatzes. Wenn zumindest zwei Rotorsätze verwendet werden, kann ein Rotorsatz eine beliebige Längsspannung, die durch einen anderen der Rotorsätze induziert wird, versetzen. In einigen Fällen können mehrere Rotorsätze einer durch einen einzelnen Rotorsatz induzierten Längsspannung entgegenwirken, oder kann ein einzelner Rotorsatz einer durch mehrere Rotorsätze induzierten Längsspannung entgegenwirken. In einigen Fällen ist die Gesamtanzahl von Rotorsätzen gerade (z.B. zwei, vier, sechs, etc.). Wie hierin verwendet, ist eine Rotorgruppierung eine Ansammlung von zwei oder mehr Rotorsätzen, die einen Nettoeffekt zur Längsspannung des Metallstreifens liefern, der bei oder unterhalb 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, oder 10% liegt. Zum Beispiel kann eine Rotorgruppierung einen stromaufwärtigen Magnetrotorsatz enthalten, der sich in einer stromabwärtigen Richtung dreht, um hierdurch eine Spannung in der Längslaufrichtung des Metallstreifens zu induzieren, zusammen mit einem stromabwärtigen Magnetrotorsatz, der sich in stromaufwärtiger Richtung dreht, um hierdurch die vom stromaufwärtigen Rotorsatz induzierte Spannung zu reduzieren oder dieser entgegenzuwirken. Weil sich die Charakteristiken des Metallstreifens ändern können, wenn von jedem Rotorsatz Wärme hinzugefügt wird, können die Charakteristiken jedes der Rotorsätze in einer Rotorgruppierung gesteuert werden, um der induzierten Spannung geeignet entgegenzuwirken. Zum Beispiel kann der vertikale Spalt eines ersten Rotorsatzes dynamisch eingestellt werden, um eine geeignete Spannung zu induzieren, die, bei einem bekannten oder festen vertikalen Spalt, einem zweiten Rotorsatz entgegenwirkt oder von diesem entgegengewirkt wird. Während es erwünscht sein kann, den vertikalen Spalt zwischen den Rotoren einzustellen, wenn der Spannungsbetrag zur Ausübung auf einen Metallstreifen gesteuert wird, können auch andere Variablen eingestellt werden, wie etwa die Drehzahl.
Aufgrund der Natur und Orientierung der Rotoren in einem rotierenden Magnetheizer kann jeder rotierende Magnetheizer in einer Linie eines Bearbeitungsgeräts leicht installiert, entfernt und gewartet werden. Der rotierende Magnetheizer kann weniger Raum belegen als stationäre elektromagnetische Induktionsheizer. Ferner erfordern zahlreiche stationäre elektromagnetische Induktionsheizer Wicklungen, die um den zu erhitzenden Metallstreifen herumgewickelt sind, was komplexe Verbindungen und/oder Manöver erfordert, um den Metallstreifen aus den Induktionswicklungen zu entfernen. Falls erforderlich, kann ein Metallstreifen von einem rotierenden Magnetheizer unmittelbar und leicht entfernt werden. In einigen Fällen können die vertikalen und/oder seitlichen Steuerungen eines rotierenden Magnetheizers dazu benutzt werden, um den rotierenden Magnetheizer von dem Metallstreifen und/oder der Passierlinie zwischen den Läufen, zur Wartung, zum Einfädeln des Streifens durch das Bearbeitungsgerät oder einfach dann, wenn die zusätzliche Heizung für einen Abschnitt des Metallstreifens nicht erwünscht ist, wegzubewegen.
Derzeitige Magnetheiztechniken, wie etwa stationäre elektromagnetische Induktionsheizer, bieten allgemein eine ineffiziente Heizung, wie etwa das Heizen mit Wirkungsgraden bei oder unterhalb 50%, 45% oder 40%. Rotierende Magnetheizer, wie sie hierin offenbart sind, können mit viel höheren Wirkungsgraden arbeiten, wie etwa Wirkungsgraden bei oder oberhalb 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% oder 85%. Ferner können rotierende Magnetheizer die gleiche Wärmemenge in einem kleineren Raum erzeugen als zahlreiche gegenwärtige magnetische oder elektromagnetische Heiztechniken. Zusätzlich kann der vertikale Spalt zwischen den Rotoren in einem rotierenden Magnetheizer eingestellt werden, was erlaubt, dass mehr Raum erzeugt wird, falls ein Metallstreifen von einer gewünschten Passierlinie wegzuwandern beginnt, wodurch vermieden wird, dass der Metallstreifen den rotierenden Magnetheizer kontaktiert und möglicherweise eine Beschädigung an dem Heizer oder dem Metallstreifen hervorruft. Im Gegensatz hierzu sind zahlreiche gegenwärtige magnetische Heiztechniken, wie etwa stationäre elektromagnetische Induktionsheizer, nicht in der Lage, ihren Spalt einzustellen, was zu einem unerwünschten Zusammenstoß führen kann, wenn der Metallstreifen von der gewünschten Passierlinie wegzuwandern beginnt.
Darüber hinaus kann die Verwendung von Permanentmagneten weniger Energie erfordern, um die gewünschte Wärmeenergie anzulegen, im Vergleich zu Elektromagneten, insbesondere wenn die Betriebstemperaturen ansteigen. Wenn die Betriebstemperaturen zu weit ansteigen, arbeiten Elektromagnete nicht mehr richtig und es müssen signifikante Ressourcen verbraucht werden, um die Elektromagneten ausreichend zu kühlen. Im Gegensatz hierzu können Permanentmagnete bei höheren Temperaturen arbeiten und erzeugen durch sich selbst keine Wärme, und können weniger Kühlung benötigen.
Bei Bedarf kann eine Temperatursteuerung an den Rotoren oder einem benachbarten Gerät angewendet werden, um einen hocheffizienten Betrieb und/oder sicheren Betriebsbedingungen einzuhalten. Die Temperatursteuerung kann zwangsweise Luft, Flüssigkeit oder andere Fluidwärmeaustauschmechanismen enthalten. Die Temperatursteuerung kann mit magnetischen Flusskonzentratoren kombiniert werden, um sicherzustellen, dass das den Rotoren benachbarte Gerät nicht überhitzt.
Ein rotierender Magnetheizer kann insbesondere für Prozesse geeignet sein, in denen ein körperlicher Kontakt mit dem Metallstreifen unerwünscht ist. Zum Beispiel können rotierende Magnetheizer besonders in CASH-Linien nützlich sein (z.B. als Nacherhitzer oder Vorerhitzer für einen Flotationsofen). In einer CASH-Linie läuft mit Metall durch zahlreiche Abschnitte unter geringer Spannung. Einige CASH-Linien können bis zu angenähert 800 m lang oder länger sein. In bestimmten Abschnitten, wie etwa den Ofen- und den Kühlabschnitten, kann der Metallstreifen durch Walzen oder andere kontaktierende Vorrichtung ungestützt sein. Der Metallstreifen kann durch ungestützte Abschnitte von angenähert 100 m und länger passieren. Wenn künftige CASH-Linien entwickelt werden, können diese Längen noch länger werden. In den ungestützten Abschnitten kann der Metallstreifen auf Fluidpolstern schwimmen (z.B. Gas oder Luft). Es kann erwünscht sein, während diesen ungestützten Abschnitten auf den Metallstreifen Wärme (z.B. Wärmeenergie) auszuüben. Daher kann es erwünscht sein, in diesen Abschnitten kontaktfreie rotierende Magnetheizer zu verwenden. Optional kann die Hinzufügung eines rotierenden Magnetheizers vor diesen ungestützten Abschnitten dazu beitragen, den Streifen rasch zu erwärmen, um hierdurch den Bedarf nach längeren ungestützten Abschnitten zu minimieren. Darüber hinaus erfährt der Streifen, der durch einen vertikalen Satz kontaktfrei rotierender Magnete passiert, eine vertikale Rückstoßkraft von jedem Magnet, was in einer vertikalen Stabilisierung des Streifens in der Mitte des Spalts der rotierenden Magnete resultiert.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können insbesondere zum Trocknen eines Metallstreifens gut geeignet sein. Einer oder mehrere rotierende Magnetheizer können den Metallstreifen erhitzen, ohne den Metallstreifen zu kontaktieren, und können die Verdampfung von Flüssigkeit auf Oberflächen des Metallstreifens erleichtern. Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können zum Wiedererhitzen eines Metallstreifens über eine kurze Distanz besonders gut geeignet sein. In einigen Fällen kann ein rotierender Magnetheizer einen Metallstreifen rasch wieder erhitzen, wie etwa nach einem Abschrecken (z.B. nach raschem Abschrecken nach Heißwalzen auf Maß).
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können zum Steuern der Streifentemperatur besonders gut geeignet sein, ohne an Schmiermitteln oder anderen Fluiden auf der Oberfläche des Metallstreifens unerwünschte Temperaturänderungen hervorzurufen. Zum Beispiel können einige Schmiermittel bei hohen Temperaturen unerwünschte Eigenschaften haben. Wenn ein Metallstreifen in einem Ofen oder durch Anwendung von Heißluft oder durch Auftreffen einer direkten Flamme erhitzt wird, kann das Schmiermittel auf der Oberfläche des Metallstreifens von dem heißen Ofen, der Heißluft oder der direkten Flamme erhitzt werden, und kann rasch unerwünschte Temperaturen erreichen, bevor der Metallstreifen selbst auf die gewünschte Temperatur für die gewünschte Zeitspanne erhitzt worden ist. Jedoch würden, bei Verwendung der rotierenden Magnetheizer, die sich ändernden Magnetfelder, die durch die relative Bewegung der Magnete in Bezug auf den Metallstreifen induziert werden, Temperaturänderungen an dem Schmiermittel nicht direkt erzeugen, sondern würden stattdessen den Metallstreifen selbst erhitzen. In diesen Fällen könnte das Schmiermittel im Wesentlichen oder nur durch Wärmeleitung von dem Metallstreifen erhitzt werden. Daher kann der Metallstreifen auf eine gewünschte Temperatur für eine gewünschte Zeitspanne mit verringertem Risiko oder keinem Risiko erhitzt werden, dass das Schmiermittel unerwünschte Temperaturen erreicht. In einigen Fällen kann das Heizen mit anderen Techniken das Überhitzen der Beschichtung riskieren.
Einige traditionelle Techniken zum Härten einer Beschichtung, wie etwa Gas-befeuerte Öfen und Infrarotheizer, erhitzen die Beschichtung von der Außenoberfläche einwärts (z.B. von der Außenoberfläche der Beschichtung zur Grenze zwischen der Beschichtung und dem Metallgegenstand). Somit haben die traditionellen Techniken die Tendenz, die Oberfläche der Beschichtung zuerst zu erhitzen, die häufig eine höhere Konzentration von Lack oder anderem Material als weiter unterhalb der Oberfläche der Beschichtung hat, die eine höhere Lösungsmittelkonzentration enthalten kann. Im Ergebnis verwenden gegenwärtige Techniken sehr spezifisch ausgestaltete Lösungsmittel, um sicherzustellen, dass sich während des Erhitzens keine Blasen bilden, die die Oberfläche der Beschichtung beeinträchtigen können, die in traditionellen Techniken zuerst erhitzt worden ist. Im Gegensatz hierzu gestatten bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung, dass die Beschichtung von innen nach außen erhitzt wird (z.B. von der Grenze mit dem Metallgegenstand nach außen zur Oberfläche der Beschichtung hin). Daher gibt es weniger Probleme mit Lösungsmittelblasen, da die Oberfläche der Beschichtung das letzte Teil der Beschichtung ist, welches erhitzt wird. Daher können bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung die Verwendung unterschiedlicherer Typen von Lösungsmitteln oder Lösungsmittel mit weniger strengen Anforderungen ermöglichen.
Zusätzlich erfordern einige traditionelle Techniken zum Härten einer Beschichtung, dass nahe der zu härtenden Beschichtung eine heiße Atmosphäre vorhanden ist, wie etwa die heißen Gase innerhalb eines Gasbefeuerten Ofens oder die Heißluft benachbart Infrarotheizern. Da Lösungsmittel in eine umgebende Atmosphäre verdampfen können, besteht ein erhöhtes Explosions- oder Entzündungsrisiko, da die Temperatur dieser Atmosphäre ansteigt. Zum Beispiel kann eine Atmosphäre bei 300° C ein viel stärker explosives Potential haben als eine Atmosphäre bei Raumtemperatur. Somit können die traditionellen Techniken Sicherheitsprobleme effektiv einschränken, die in einer verringerten Liniengeschwindigkeit oder Bearbeitungsgeschwindigkeit resultieren können, sowie einer verringerten Menge oder Typen von Lösungsmitteln, deren Verwendung in einer bestimmten Beschichtung zulässig ist. Im Gegensatz hierzu gestatten bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung, dass die Beschichtung von innen nach außen hin erhitzt wird, was in einer Umgebungsatmosphäre stattfinden kann, die eine viel geringere Temperatur hat als bei traditionellen Techniken, wie etwa einer Umgebungsatmosphäre an oder nahe Umgebungs(z.B. Raum-)temperatur. Somit können bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung raschere Liniengeschwindigkeiten oder Verarbeitungsgeschwindigkeiten ermöglichen, sowie auch Verwendung größerer Mengen von Lösungsmitteln und unterschiedlicher Typen von Lösungsmitteln ermöglichen, die bei traditionellen Techniken nicht verwendbar gewesen sind.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können besonders gut geeignet sein, um die Spannung im Metallstreifen zu erhöhen oder zu verringern, ohne den Metallstreifen zu kontaktieren, während gleichzeitig dem Metallstreifen Wärme zugeführt wird. Wenn zum Beispiel ein Metallstreifen nach dem Abwickeln von einem Coil erwärmt werden soll, kann einer oder können mehrere Rotoren, die sich alle in der gleichen Richtung drehen (z.B. stromaufwärts zum Abwickler hin) die Wirkung haben, die Spannung im Metallstreifen nach jedem Rotor zu reduzieren. Wenn ähnlich ein Metallstreifen vor dem Aufwickeln auf ein Coil erhitzt werden soll, kann oder können einer oder mehrere Rotoren, die sich alle in der gleichen Richtung drehen (z.B. stromabwärts zum Aufwickler hin) die Spannung im Metallstreifen erhöhen, wenn er sich dem Aufwickler annähert, während gleichzeitig die Temperatur des Metallstreifens erhöht wird. Die Spannung kann irgendwo während der Metallbearbeitung gesteuert werden, wie etwa vor oder nach einem beliebigen geeigneten Bearbeitungsgerät, einschließlich anderen Geräten als Abwickler und Aufwickler.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können besonders gut geeignet sein, um einen Oberflächenabschnitt des Metallstreifens auf eine gewünschte Tiefe zu erhitzen. Zum Beispiel können die rotierenden Magnetheizer positioniert werden, um die Oberfläche des Metallstreifens hinab auf eine gewünschte Tiefe zu erhitzen (z.B. 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19% oder 20% der Dicke des Metallstreifens), ohne die Mitte des Metallstreifens wesentlich zu erhitzen.
In einigen Fällen kann ein rotierender Magnetheizer besonders nützlich sein, um Produkte zu verschmelzen, wo ein Metallstreifen einen Kernabschnitt enthält, der aus einem anderen Material als ein Deckabschnitt hergestellt ist. Die einstellbaren Parameter des rotierenden Magnetheizers können basierend auf dem Typ der ausgewählten Materialien für die Abdeckung und den Kern und basierend auf der Dicke der Abdeckung verstellt werden, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen.
In einigen Fällen kann die Menge des auf den Metallstreifen einwirkenden Magnetflusses durch verschiedene Techniken eingestellt werden. Der angelegte Fluss eines rotierenden Magnetheizers kann offline (z.B. bevor ein Metallstreifen neben dem rotierenden Magnetheizer vorbeiläuft) oder dynamisch (z.B. Einstellen, während ein Metallstreifen neben dem rotierenden Magnetheizer vorbeiläuft) eingestellt werden. In einigen Fällen kann die von dem rotierenden Magnetheizer angelegte Magnetflussmenge entlang der Breite des Heizers variieren. Wenn zum Beispiel ein Rotor mit konstantem Fluss verwendet wird, kann der Metallstreifen ein Temperaturprofil tragen (z.B. ein Temperaturprofil entlang der Breite des Metallstreifens), das heiße Punkte nahe den Rändern und kühle Punkte direkt einwärts der Ränder enthält. Um ein solches Temperaturprofil zu bekämpfen und stattdessen zu versuchen, ein flaches Temperaturprofil zu erzielen, kann ein rotierender Magnetheizer einen Fluss haben, der sich über seine Breite verändert, wie etwa durch Bereitstellen eines verstärkten Flusses an den Orten der kühlen Punkte und eines verringerten Flusses an den Orten der heißen Punkte. Wie hierin beschrieben, können auch andere Techniken dazu benutzt werden, heiße Punkte zu bekämpfen, um ein gewünschtes Temperaturprofil (z.B. ein zugeschnittenes Temperaturprofil) über den Metallgegenstand hinweg zu erzielen, wie etwa ein gleichmäßiges Temperaturprofil über eine Querbreite des Metallgegenstands.
Der Magnetfluss eines rotierenden Magnetheizers kann offline oder dynamisch auf unterschiedlicher Weise eingestellt werden. In einigen Fällen können Flusskonzentratoren zu dem Rotor an gewünschten Orten hinzugefügt werden, um den Fluss dorthin durch zu verstärken. Zum Beispiel kann elektrischer Stahl, auch bekannt als laminierter Stahl oder Transformatorstahl, als geeigneter Flusskonzentrator verwendet werden. In einigen Fällen kann ein Flusskonzentrator benachbart einem radialen Ende jedes der einzelnen Magnete an einer bestimmten Querposition an dem Rotor platziert werden. In einigen Fällen können die stärkeren oder schwächeren Magnete zum Einbau an spezifischen Orten in dem Rotor ausgewählt werden. In einigen Fällen können größere Magnete (z.B. größerer Durchmesser oder Dicke) an Orten verwendet werden, wo ein verstärkter Fluss gewünscht ist, und können kleinere Magnete an Orten verwendet werden, wo weniger Fluss erwünscht ist. In einigen Fällen können magnetisch undurchlässige oder magnetisch durchlässige Materialien dazu benutzt werden, Fluss an ungewünschten Orten zu verhindern. In einigen Fällen kann ein Rotor aus zahlreichen axial ausgerichteten Teilrotoren hergestellt sein. Um einen verstärkten oder verringerten Fluss an verschiedenen Orten in dem Rotor zu erzielen, können sich die Teilrotoren an diesem Ort schneller oder langsamer drehen als die anderen Teilrotoren des Rotors. In einigen Fällen kann jeder Teilrotor individuell gesteuert werden, wie etwa durch individuelle Motoren. In einigen Fällen kann jeder Teilrotor mit einem anderen mechanisch gekoppelt sein oder mit einem einzelnen Antriebsmotor mittels Zahnrädern, um die gewünschten Drehzahlen in Bezug auf einander zu erzielen. In einigen Fällen kann ein Getriebe (z.B. ein Getriebe mit mehreren Zahnradgrößen oder ein stufenlos verstellbares Getriebe) erlauben, dass die Geschwindigkeiten bestimmter Teilrotoren in Bezug auf die Geschwindigkeiten anderer Teilrotoren dynamisch eingestellt werden.
Magnete (z.B. magnetische Quellen) in Rotoren können ein beliebiges gewünschtes magnetisches Flussprofil haben. In einigen Fällen kann ein flaches Profil erwünscht sein. In einigen Fällen kann ein Flussprofil so ausgestaltet werden, dass das Risiko von heißen oder kühlen Punkten in dem Metallstreifen minimiert wird. In einigen Fällen kann ein Flussprofil in einer Weise variabel sein, die verbesserte Flexibilität bietet, um verschiedene Flussmengen durch den Metallstreifen in Abhängigkeit von der Position und/oder Orientierung des Rotors zu erzeugen. In einem Beispiel kann ein Rotor ein Flussprofil haben, das eine kontinuierlich variable Kronenform hat, und kann optional gegenüber einem Rotor mit einem komplementären Flussprofil platziert werden. Das Steuern der Position und/oder Orientierung des Rotors kann erlauben, dass die durch den Metallstreifen hindurchtretende Flussmenge nach Wunsch eingestellt wird.
In einigen Fällen kann die an den Metallstreifen angelegte Magnetflussmenge eingestellt werden, indem ein Stück von magnetisch durchlässigem oder magnetisch undurchlässigem Material zwischen dem Rotor und dem Metallstreifen eingesetzt wird.
Im Gebrauch liefert ein rotierender Magnetheizer Wärme zu einem benachbarten Metallstreifen, in dem er in dem Metallstreifen Wirbelströme induziert. Die induzierten Wirbelströme kommen von den sich bewegenden und zeitlich verändernden Magnetfeldern, die von den Rotoren und durch die relative Bewegung des Metallstreifens an den Rotoren vorbei erzeugt werden. Die sich bewegenden und zeitlich verändernden Magnetfelder können in bis zu vier Unterteilungen modelliert werden, einschließlich eines ersten Teils, das der Bewegung des Metallstreifens an den Rotoren vorbei zuzuordnen ist, eines zweiten Teils, das der Rotation der Magnete um die Rotationsachse des Rotors zuzuordnen ist, eines dritten Teils, das der Rotation der Orientierung der Magnete zuzuordnen ist, wenn sie sich um die Rotationsachse des Rotors herumdrehen; und eines vierten Teils, das der Dämpfung oder Konzentration des Flusses aufgrund zusätzlicher Vorrichtungen zuzuordnen ist, wie etwa Abschirmung oder Flusskonzentratoren an lokalisierten Bereichen entlang dem Streifen. Das Modellieren der Wärmeerzeugung in dem sich bewegenden Metallstreifen wird weiter kompliziert aufgrund der Änderung der Induktanz und/oder des spezifischen Widerstands des Metallstreifens, wenn sich seine physikalischen Eigenschaften (z.B. Temperatur) ändern. Auch können Oberflächeneffekte (z.B. ungleichmäßige Erhitzung über die vertikale Höhe des Streifens) und Randeffekte (z.B. ungleichmäßige Erhitzung über die Querbreite des Streifens) das Modellieren noch komplizierter machen. Durch zahlreiche Modelle und Experimente hat sich herausgestellt, dass verschiedene Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin im weiteren Detail beschrieben werden, zum Erhitzen von Metallstreifen mit hoher Effizienz besonders geeignet sind.
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden in Bezug auf einen sich bewegenden Metallstreifen beschrieben, wie etwa einen sich bewegenden Metallstreifen, der neben einem rotierenden Magnetheizer vorbeiläuft. Die auf einen sich bewegenden Metallstreifen anwendbaren Konzepte können gleichermaßen auch auf stationäres Metall (z.B. stationäre Metallstreifen, Platten, Shates oder andere Metallprodukte) neben einem sich bewegenden rotierenden Magnetheizer anwendbar sein. Zum Beispiel kann, anstelle eines sich neben einem Rotor bewegenden Metallstreifens, der Metallstreifen stationär gehalten werden, während der Rotor entlang einer Länge des stationären Metallstreifens translatiert wird, wie etwa während sich auch der Rotor dreht. Zusätzlich können bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung zur Verwendung mit anderen Metallstücken als Metallstreifen, sich bewegend oder stationär, geeignet sein. Zum Beispiel können rotierende Magnetheizer mit gewalzten Stangen, Extrudaten, Barren (z.B. größer als 10 mm Dicke), Metall größer als 50 mm oder 100 mm Dicke, Stangen größer als 400 mm bis 500 mm Durchmesser, nicht-symmetrischen Metallprodukten oder anderen geeigneten Metallprodukten verwendet werden.
In einigen Fällen können die hierin beschriebenen rotierenden Magnetheizer um ein Metallprodukt herum angeordnet werden. Magnetische Rotoren wie etwa die hierin beschriebenen, können symmetrisch oder gleich verteilt um eine Metallprodukt herum angeordnet werden, wie etwa benachbart entgegengesetzten Flächen eines Metallstreifens (z.B. obere und untere Rotoren) oder in einer Dreifachorientierung um eine Metallstange herum (z.B. magnetische Rotoren mit gleichem Abstand an 120°-Winkeln voneinander bei Betrachtung in der Richtung der relativen Bewegung der Metallstange in Bezug auf die magnetischen Rotoren). Die Anordnung von magnetischen Rotoren um ein Metallprodukt herum kann ausgewählt werden, um ein gewünschtes Erhitzen in dem Metallprodukt zu erzielen. In einigen Fällen kann sich eine Anordnung von magnetischen Rotoren auf den stärksten Magnetfluss durch eine Mitte eines Metallprodukts (z.B. einer Metallstange) fokussieren, um an der Mitte des Metallprodukts mehr Hitze zu erzeugen als an der Außenoberfläche des Metallprodukts, um somit zu erlauben, dass sich die Mitte schneller erhitzt als die Außenoberfläche des Metallprodukts. Es kann eine beliebige Anzahl von magnetischen Rotoren in einer Anordnung verwendet werden, wie etwa ein magnetischer Rotor, zwei magnetische Rotoren (z.B. mit 180°-Winkeln voneinander angeordnet), drei magnetische Rotoren (z.B. mit 120°-Winkeln voneinander angeordnet), vier magnetische Rotoren (z.B. mit 90°-Winkeln voneinander angeordnet), oder mehr. In einigen Fällen können magnetische Rotoren in einer Anordnung symmetrisch oder gleich verteilt um eine Mittelachse herum orientiert werden (z.B. Längsachse des Metallstreifens), wobei jedoch in einigen Fällen die magnetischen Rotoren asymmetrisch oder mit einer ungleichen Verteilung um das Metallprodukt herum angeordnet werden können.
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf rotierende Magnetheizer, um ein sich änderndes Magnetfeld (z.B. einen sich ändernden Magnetfluss) durch einen Metallstreifen zu erzeugen. In einigen Fällen können andere Quellen sich ändernder Magnetfelder verwendet werden, wie etwa Elektromagnete; Magnete, die sich auf einem nicht-kreisförmigen Weg bewegen, wie etwa entlang einem Band (z.B. ähnlich einer Panzerkette) oder auf einem länglichen Weg; auf einer Scheibe rotierende Magnete oder andere solche Quellen sich ändernder Magnetfelder. In einigen Fällen können die hierin beschriebenen rotierenden Magnetheizer Vorteile gegenüber anderen Quellen sich ändernder Magnetfelder haben, obwohl andere Quellen sich ändernder Magnetfelder bei Bedarf angewendet werden können.
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung können dazu benutzt werden, für eine punktuelle Erwärmung an einem lokalisierten Ort auf einen Metallstreifen oder anderem Metallprodukt zu sorgen. Der Ort kann in einer, zwei oder drei Dimensionen definiert sein. Zum Beispiel kann der Ort als ein Ort entlang einer Querbreite des Metallstreifens definiert werden, was in magnetischem Erhitzen der Gesamtlänge des Metallstreifens an dieser Querbreite resultiert. In einem anderen Beispiel kann der Ort als ein Ort entlang sowohl einer Querbreite als auch einer Längslänge des Metallstreifens definiert werden, was in magnetischem Erhitzen bestimmter Abschnitte des Metallstreifens resultiert (z.B. einem 10 cm x 10 cm quadratischen Abschnitt des Metallstreifens wiederholt alle 1 m). Dieses zweidimensionale lokalisierte Erhitzen kann erreicht werden durch Ändern der relativen Bewegung des Metallstreifens und des magnetischen Heizers (z.B. mittels eines stationären Metallstreifens, eines sich bewegenden magnetischen Heizers oder anderweitig). In einigen Fällen kann für eine dritte Dimension der Lokalisierung gesorgt werden, indem der Magnetfluss an bestimmten Tiefen in dem Metallstreifen konzentriert wird. Dieser Typ von punktuellem Erhitzen kann einen magnetischen Heizer Punkt-Anlassfähigkeiten geben, was erlaubt, dass bestimmte Abschnitte eines Metallprodukts (z.B. eines Metallstreifens) angelassen werden, ohne andere Abschnitte des Metallprodukts anzulassen. Dieses punktuelle Anlassen kann insbesondere dann nützlich sein, wenn für ein Metallprodukt eine hohe Festigkeit erwünscht ist, aber in jenem Bereich eine verbesserte Formbarkeit erforderlich ist, wo ein Stanzprozess stattfindet.
In einigen Fällen erfordern lackierte oder beschichtete Materialstreifen, wie etwa Metallstreifen, anschließende Härtungsprozeduren, um Wasser, Lösungsmittel und/oder andere geeignete Additive zu entfernen, die in einer Beschichtung zur Anwendung von Prozeduren enthalten sind. Härten kann zum Beispiel erforderlich sein, um für eine glatte und eine an dem Metallstreifen gut haftende Beschichtung zu sorgen. Die Härtungsparameter können die Beschichtungscharakteristiken eines Metallstreifens beeinflussen, einschließlich Adhäsion, Glanz, Farbe, Oberflächenschmierfähigkeit, gesamte Blechform und mechanische Eigenschaften, um nur einige zu nennen. Gemäß bestimmten Aspekten und Merkmalen der vorliegenden Offenbarung können magnetische Rotoren dazu benutzt werden, Beschichtungen auf Metallgegenständen, wie etwa Metallstreifen zu härten. Ein beispielhaftes System enthält Rotoren mit Magneten, die in einer Härtungskammer aufgenommen sind. Rotierende Rotoren mit zugeordneten Magneten können sich bewegende oder zeitlich veränderliche Magnetfelder innerhalb des beschichteten Metallstreifens induzieren. Die sich ändernden Magnetfelder können Ströme (z.B. Wirbelströme) innerhalb des Metallstreifens erzeugen, wodurch der Metallstreifen und dessen Beschichtung erhitzt werden. Darüber hinaus können rotierende Magnete dazu benutzt werden, Wasser oder irgendein anderes geeignetes Wärmeaustauschmittel zur Verwendung in anderen Systemen oder Prozessen zu erwärmen.
In einigen nicht-einschränkenden Beispielen enthält ein System zum Härten einer Beschichtung auf einem Metall- oder anderem Materialstreifen eine Härtungskammer und mehrere Rotoren, wobei jeder der Rotoren zumindest einen Magneten enthält. Geeignete Beschichtungen, die von den offenbarten Systemen und Verfahren gehärtet werden sollen, enthalten organische Beschichtungen, anorganische Beschichtungen, hybridorganisch-anorganische Beschichtungen, auf Wasser basierende Beschichtungen, auf Lösungsmittel basierende Beschichtungen, Farben, Klebstoffe, Lacke, Pulverbeschichtungen und/oder Laminate oder andere.
In einigen Fällen können magnetische Rotoren nützlich sein, um für die Erhitzung nachfolgender Metallgegenstände zu sorgen, die unterschiedliche thermische Bedürfnisse haben (z.B. gewünschte Temperatursetzpunkte). Zum Beispiel können ein erster Metallgegenstand und ein zweiter Metallgegenstand unmittelbar nacheinander auf dem gleichen Geräteteil bearbeitet werden, und die Verwendung magnetischer Rotoren zum Erhitzen kann erlauben, dass das System rasch von einem Temperatursetzpunkt für den ersten Metallgegenstand zu einem Temperatursetzpunkt für den zweiten Metallgegenstand justiert wird. Diese rasche Einstellung kann dazu beitragen, die Materialmenge zu reduzieren, die während eines Übergangs zwischen aufeinanderfolgenden Metallgegenständen verworfen werden muss.
Diese illustrativen Beispiele sind angegeben, um den Leser in den hier diskutierten allgemeinen Gegenstand einzuführen und dienen nicht dazu, den Umfang der offenbarten Konzepte zu beschränken. Die folgenden Abschnitte beschreiben verschiedene zusätzliche Merkmale und Beispiele in Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente angeben, und Richtungsbeschreibungen dazu benutzt werden, die illustrativen Ausführungen zu beschreiben, wobei aber diese, wie die illustrativen Ausführungen, nicht dazu benutzt werden sollten, die vorliegende Offenbarung zu beschränken. Die Elemente, die in den Illustrationen hierin enthalten sind, brauchen nicht maßstabsgetreu zu sein.
1 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 100 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 100 kann eine beliebige Anzahl von Rotoren 108, 110, 112, 114 und Rotorsätze 104, 106 enthalten. Wie in 1 zu sehen, enthält der rotierende Magnetheizer 100 einen ersten Rotorsatz 104 und einen zweiten Rotorsatz 106. Der erste Rotorsatz 104 enthält einen ersten oberen Rotor 108 und einen ersten unteren Rotor 110, die mit vertikalem Abstand angeordnet sind und dazwischen einen Spalt begrenzen. In einigen Fällen enthält, wie oben erwähnt, der Rotorsatz nur einen oberen Rotor. In anderen Fällen enthält ein Rotorsatz nur einen unteren Rotor. Ein Metallstreifen 102 kann durch den vertikalen Spalt in Richtung 124 hindurchtreten. Der erste obere Rotor 108 kann an einem ersten oberen Rotortragarm 116 getragen sein, der fixiert oder aktivierbar sein kann, um sich in einer vertikalen Richtung zu bewegen, um den vertikalen Spalt in dem ersten Rotorsatz 104 einzustellen. Der erste untere Rotor 110 kann an einem ersten unteren Rotortragarm 118 getragen sein, der fixiert oder aktivierbar sein kann, um sich in einer vertikalen Richtung zu bewegen, um den vertikalen Spalt in dem ersten Rotorsatz 104 einzustellen. In einigen Fällen kann einer oder können beide ersten oberen und unteren Rotortragarme 116, 118 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der erste Rotorsatz 104 ist so gezeigt, dass er in stromaufwärtiger Richtung arbeitet, wobei der erste obere Rotor 108 so dargestellt ist, dass er sich in Uhrzeigerrichtung dreht, während der erste untere Rotor 110 so dargestellt ist, dass er sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht.
Der zweite Rotorsatz 106 enthält einen zweiten oberen Rotor 112 und einen zweiten unteren Rotor 114, die mit vertikalem Abstand angeordnet sind und dazwischen einen Spalt begrenzen. Ein Metallstreifen 102 kann durch den vertikalen Spalt in Richtung 124 hindurchtreten. Der zweite obere Rotor 112 kann an einem zweiten oberen Rotortragarm 120 getragen sein, der fixiert oder aktivierbar sein kann, um sich in einer vertikalen Richtung zu bewegen, um den vertikalen Spalt in dem zweiten Rotorsatz 104 einzustellen. Der zweite untere Rotor 114 kann an einem zweiten unteren Rotortragarm 122 getragen sein, der fixiert oder aktivierbar sein kann, um sich in einer vertikalen Richtung zu bewegen, um den vertikalen Spalt in dem zweiten Rotorsatz 114 einzustellen. In einigen Fällen kann einer oder können beide der zweiten oberen und unteren Rotortragarme 120, 122 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der zweite Rotorsatz 104 ist so gezeigt, dass er in stromabwärtiger Richtung arbeitet, wobei der zweite obere Rotor 112 so dargestellt ist, dass er sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, während der zweite untere Rotor 114 so dargestellt ist, dass er sich in Uhrzeigerrichtung dreht.
Die Rotorsätze können angeordnet werden, um sich in jeder geeigneten Richtung zu drehen. In einigen Fällen kann der erste Rotorsatz 114 in stromabwärtiger Richtung arbeiten, wobei sich der erste obere Rotor 108 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, während sich der erste untere Rotor 110 in Uhrzeigerrichtung dreht. Der zweite Rotorsatz 104 kann in stromaufwärtiger Richtung arbeiten, wobei sich der zweite obere Rotor 112 in Uhrzeigerrichtung dreht, während sich der zweite untere Rotor 114 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. In einigen Fällen können benachbarte Rotorsätze (z.B. der erste Rotorsatz 104 und der zweite Rotorsatz 106) in entgegengesetzten Richtungen arbeiten (z.B. stromauf und stromab, wie in 1 dargestellt), was es leichter machen kann, etwaigen Spannungsänderungen entgegenzuwirken, die durch einen der Rotorsätze induziert werden. In einigen Fällen können, wie nachfolgend im weiteren Detail beschrieben, benachbarte Rotorsätze in der gleichen Richtung arbeiten, um etwa Spannungsänderungen in dem Metallstreifen zu induzieren.
In einigen Fällen kann ein rotierender Magnetheizer zusätzliche Rotorsätze enthalten, wie etwa 3, 4, 5, 6, 7, 8, oder mehr Rotorsätze. In anderen Fällen kann ein rotierender Magnetheizer nur einen einzigen Rotorsatz enthalten. Jeder Rotor 108, 110, 112, 114 kann eine oder mehrere magnetische Quellen enthalten. Eine magnetische Quelle kann eine beliebige Quelle oder ein Magnetfluss sein, wie etwa ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet. In einigen Fällen enthält ein Rotor zumindest einen Permanentmagnet.
2 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers 200 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 200 kann ähnlich dem rotierenden Magnetheizer 100 von 1 sein, obwohl er mit vier Rotorsätzen 204, 206, 226, 228 gezeigt ist. Der Metallstreifen 202 kann durch die vertikalen Spalte jedes der vier Rotorsätze 204, 206, 226, 228 in Richtung 224 hindurchtreten. Bei Betrachtung von oben kann der erste Rotorsatz 204 einen ersten oberen Rotor 208 enthalten, der an einem ersten oberen Rotortragarm 216 getragen ist und von einem ersten oberen Rotormotor 238 angetrieben ist, kann der zweite Rotorsatz 206 einen zweiten oberen Rotor 212 enthalten, der an einem zweiten oberen Rotortragarm 220 getragen ist und von einem zweiten oberen Rotormotor 240 angetrieben ist, kann der dritte Rotorsatz 226 einen dritten oberen Rotor 230 enhalten, der an einem dritten oberen Rotortragarm 234 ist und von einem dritten oberen Rotormotor 242 angetrieben ist, und kann der vierte Rotorsatz 228 einen vierten oberen Rotor 232 enthalten, der an einem vierten oberen Rotortragarm 236 getragen ist und von einem vierten oberen Rotormotor 244 angetrieben ist. Die unteren Rotoren von jedem der Rotorsätze in 2 fluchten seitlich mit ihren jeweiligen oberen Rotoren, und daher sind diese in 2 nicht sichtbar.
3 ist eine axonometrische Projektion eines rotierenden Magnetheizers 300 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 300 kann dem rotierenden Magnetheizer 200 von 2 ähneln. Der erste Rotorsatz 304 enthält einen ersten oberen Rotor 308, der an einem ersten oberen Rotortragarm 316 getragen ist und von einem ersten oberen Rotormotor 338 angetrieben ist, sowie einen ersten unteren Rotor 310, der an einem ersten unteren Rotortragarm 318 getragen ist und von einem ersten unteren Rotormotor 350 angetrieben ist. Der zweite Rotorsatz 306 enthält einen zweiten oberen Rotor 312, der an einem zweiten oberen Rotortragarm 320 getragen ist und von einem zweiten oberen Rotormotor 340 angetrieben ist, sowie einen zweiten unteren Rotor 314, der an einem zweiten unteren Rotortragarm 322 getragen ist und von einem zweiten unteren Rotormotor 352 angetrieben ist. Der dritte Rotorsatz 326 enthält einen dritten oberen Rotor 330, der an einem dritten oberen Rotortragarm 334 getragen ist und von einem dritten oberen Rotormotor 342 angetrieben ist, sowie einen dritten unteren Rotor 346, der an einem dritten unteren Rotortragarm 352 getragen ist und von einem dritten unteren Rotormotor 354 angetrieben ist. Der vierte Rotorsatz 328 enthält einen vierten oberen Rotor 332, der an einem vierten oberen Rotortragarm 336 getragen ist und von einem vierten oberen Rotormotor 334 angetrieben ist, sowie einen vierten unteren Rotor 348, der an einem vierten unteren Rotortragarm 360 getragen ist und von einem vierten unteren Rotormotor 356 angetrieben ist.
Anstelle eines Rotormotors kann eine beliebige geeignete Antriebskraftquelle verwendet werden. Als Rotormotor kann ein beliebiger geeigneter Motor verwendet werden. In einigen Fällen können die Rotormotoren mit ihren jeweiligen Rotoren durch einen Riemen- oder Kettenantrieb drehend gekoppelt sein, was erlaubt, dass der Rotormotor selbst mit Abstand von seinem jeweiligen Rotor angeordnet wird. In einigen Fällen kann ein einzelner Motor einen oder mehr als einen Rotor antreiben, einschließlich einen oder mehr als einen Rotor eines einzelnen Rotorsatzes. In einigen Fällen kann der Rotormotor mit einem Steuergerät gekoppelt sein, um die Rotordrehzahl einzustellen. In einigen Fällen ist der Rotormotor ausgestaltet, um einen festen Drehmomentbetrag zu liefern, und gewünschte Einstellungen an einem Rotorsatz können durch Verstellen des vertikalen Spalts zwischen den Rotoren des Rotorsatzes erreicht werden.
Jeder der Rotortragarme 316, 320, 334, 336, 318, 322, 358, 360 kann aktivierbar sein, um jeweilige Rotoren 308, 312, 330, 332, 310, 314, 346, 348 in einer oder mehr einer vertikalen Richtung (z.B. oben und unten), einer Längsrichtung (z.B. in Richtung 224 oder entgegen der Richtung 224), und einer Querrichtung (z.B. entlang einer Richtung parallel zur Rotationsachse des jeweiligen Rotors) zu bewegen. Die vertikale Bewegung kann den vertikalen Spalt zwischen Rotoren eines einzelnen Rotorsatzes steuern. Eine Längsbewegung kann den Längsabstand zwischen benachbarten Rotorsätzen steuern. Die Querbewegung kann den Prozentsatz der von einem bestimmten Rotor abgedeckten Oberfläche des Metallstreifens steuern, und daher die Menge eines Magnetflusses, der durch Abschnitte der Oberfläche des Metallstreifens 302 hindurchtritt, wie im weiteren Detail in Bezug auf die 5 bis 6 zu sehen.
4 ist eine weggeschnittene Seitenansicht eines Permanentmagnetrotors 400 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der magnetische Rotor 400 ist ein Beispiel eines Rotors, der als die Rotoren 108, 110, 112, 114 von 1 geeignet ist. Der magnetische Rotor 400 kann eine oder mehrere magnetische Quellen 403 enthalten. Wie in 4 ersichtlich, enthält der magnetische Rotor 400 acht magnetische quellen 403, welche Permanentmagnete sind. Die Magnete können in einer beliebigen geeigneten Orientierung angeordnet werden. Die magnetischen Quellen 403 können derart angeordnet werden, dass benachbarte Permanentmagnete unterschiedliche Pole bereitstellen, die radial auswärts weisen (z.B. abwechselnd N, S, N, S, N, S, N, S). Es kann jeder geeignete Permanentmagnet verwendet werden, wie etwa Samarium-Cobalt, Neodym, oder andere Magnete. In einigen Fällen können Samarium-Cobalt-Magnete gegenüber Neodym-Magneten wünschenswert sein, da in Samarium-Cobalt-Magneten die Magnetfeldstärke bei höheren Wärmen langsamer abfallen kann. Jedoch können in einigen Fällen Neodym-Magnete gegenüber Samarium-Cobalt-Magneten wünschenswert sein, da bei kühleren Temperaturen Neodym-Magnete stärkere Feldstärken haben.
Die magnetischen Quellen 403 können von einem Mantel 401 umschlossen sein. Der Mantel 401 kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, das in der Lage ist, den Durchtritt von Magnetfluss zu erlauben. In einigen Fällen kann der Mantel 401 aus einer nicht-metallischen Beschichtung hergestellt sein oder diese ferner enthalten. In einigen Fällen kann der Mantel 401 eine Kevlar-Beschichtung enthalten.
In einigen Fällen kann der magnetische Rotor 400 einen ferromagnetischen Kern 405 mit einer Mittelachse 407 enthalten. Der magnetische Rotor 400 kann auch andere interne Anordnungen enthalten, die dazu geeignet sind, die magnetischen Quellen 403 zu tragen. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl von magnetischen Quellen 403 verwendet werden, wobei es sich jedoch herausgestellt hat, dass effiziente Ergebnisse bei einer geraden Anzahl von magnetischen Quellen 403 erzielt werden können, insbesondere sechs oder acht magnetischen Quellen 403.
Die magnetischen Quellen 403 können bemessen sein, um einen beliebigen Prozentsatz des Umfangs des magnetischen Rotors 400 zu überdecken. Effiziente Ergebnisse können mit magnetischen Quellen 403 erzielt werden, die bemessen sind, um angenähert 40%-95%, 50%-90% oder 70%-80% des Umfangs des magnetischen Rotors 400 zu belegen.
Der magnetische Rotor 400 kann in einer beliebigen geeigneten Größe ausgebildet sein, wobei es sich jedoch herausgestellt hat, dass effiziente Ergebnisse mit einem Rotor erzielt werden können, der einen Durchmesser zwischen 200 mm und 600 mm, zumindest 300 mm, zumindest 400 mm, zumindest 500 mm oder zumindest 600 mm hat.
Die Dicke jeder magnetischen Quelle 403 kann eine beliebige geeignete Dicke sein, die in den magnetischen Rotor 400 einsetzbar ist, wobei es sich jedoch herausgestellt hat, dass effiziente Ergebnisse mit Permanentmagnet-Dicken von oder zumindest 15 mm, 15-100 mm, 15-40 mm, 20-40 mm, 25-35 mm, 30 mm oder 50 mm erzielt werden können. Es können auch andere Dicken verwendet werden.
Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Heizleistung mit der Verwendung von sechs oder acht Magneten erzielt werden kann, die um einen einzelnen Rotor herum positioniert sind, obwohl auch andere Anzahlen von Magneten verwendet werden können. Wenn zu viele Magnete verwendet werden, kann die Heizleistung abfallen. In einigen Fällen kann die Anzahl der Magnete ausgewählt werden, um die Installations- und/oder Wartungskosten zu minimieren (z.B. die Anzahl der zu erwerbenden Magnete). In einigen Fällen kann die Anzahl der Magnete ausgewählt werden, um Spannungsfluktuationen zu minimieren, die in dem Metallstreifen aufgrund der Bewegung der Magnete neben dem Metallstreifen auftreten. Zum Beispiel können sehr wenige Magnete größere und/oder längere Spannungsfluktuationen hervorrufen, wohingegen mehr Magnete kleinere oder/und kürzere Fluktuationen hervorrufen können. Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Heizleistung erzielt werden kann, wenn die Magnete 40% bis 95% des Umfangs des Rotors belegen, oder insbesondere 50%-90% oder 70%-80% des Umfangs des Rotors. Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Heizleistung erzielt werden kann, wenn der Durchmesser des Rotors groß ist, wie etwa bei oder größer als 200, 300, 400, 500 oder 600 mm. Zusätzlich kann die Verwendung größerer Rotoren dazu beitragen, die Magnetkosten zu minimieren. Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Heizleistung erzielt werden kann, wenn der Durchmesser des Rotors groß ist, wie etwa bei oder größer als 200, 300, 400, 500 oder 600 mm. Zusätzlich kann die Verwendung größerer Rotoren dazu beitragen, die Magnetkosten zu minimieren.
Wenn die Geschwindigkeit des Rotors zunimmt, nimmt die Heizleistung tendenziell zu. Wenn jedoch in einigen Fällen die Geschwindigkeit des Rotors einen Schwellenwert erreicht, wird ein weiterer Geschwindigkeitsanstieg die Heizeffizienz negativ beeinflussen, aufgrund der inhärenten Induktanz und spezifischen Widerstandscharakteristiken des Metallstreifens. Es ist bestimmt worden, dass bei oder angenähert 1800 Umdrehungen pro Minute (z.B. innerhalb 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15% oder 20% von 1800 Umdrehungen pro Minute) eine gewünschte Geschwindigkeit sein kann, teilweise wegen der Einfachheit der Steuerung von Rotormotoren bei der 60 Hz Frequenz, die sich in verschiedenen Gegenden im Versorgungsstrom findet. In einigen Fällen können auch andere Frequenzen basierend auf dem verwendeten Rotormotor und/oder dem zugeführten Versorgungsstrom ausgewählt werden. Es ist bestimmt worden, dass, während die Rotordrehzahl ein nützliches Verfahren sein kann, um die Menge der an den Metallstreifen angelegten Wärmeenergie zu steuern, es vorteilhaft sein kann, die Rotorgeschwindigkeit konstant zu halten und eine Vertikal-Spalt-Steuerung und andere Steuerungen zu benutzen, um die Menge der an den Metallstreifen angelegten Wärmeenergie einzustellen.
Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Heizleistung erzielt werden kann, wenn die Dicken der Permanentmagnete in dem Rotor zwischen 15-40 mm, 20-40 mm oder 25-35 mm liegen, oder bei oder angenähert bei 30 mm. Während mit dickeren Magneten eine stärkere Heizleistung erreicht werden kann, kann die Verwendung von Magneten innerhalb der obigen Bereiche für eine ausreichend starke Heizleistung sorgen, während gleichzeitig die Installations-/Wartungskosten der Magnete gering gehalten werden.
Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Heizleistung für Metallstreifen mit Dicken bei oder angenähert bei 2 mm (z.B. von 1 mm bis 4 mm oder 1 mm bis 3 mm) erzielt werden kann, obwohl auch anders bemessene Metallstreifen verwendet werden können. Während das Erhitzen eines Metallstreifens mit 1 mm Dicke für ein schnelles Erhitzen sorgen kann, kann dies in einigen Fällen auch eine unerwünschte Spannung und Spannungsfluktuationen in dem Metallstreifen induzieren. Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass die Streifenspannung effizient gesteuert werden kann, wenn man Metallstreifen mit Dicken bei oder angenähert bei 2 mm (z.B. von 1 mm bis 4 mm oder 1 mm bis 3 mm) verwendet.
5 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers 500 mit versetzten Rotoren gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der rotierende Magnetheizer 500 kann dem rotierenden Magnetheizer 200 von 2 ähneln, obwohl die dritten und vierten Rotorsätze 526, 528 eine versetzte Konfiguration haben. Die Verwendung von seitlich versetzten Rotoren, wie etwa in einem einzigen Rotorsatz, erleichtert die Kompensation eines Randeffekts. Der Randeffekt ist ein ungleichmäßiges Erhitzen vom Rand eines Metallstreifens 502, insbesondere wenn sich ein Rotor über den Rand des Metallstreifens 502 hinaus erstreckt. Der Grad des Versatzes ist in 5 zu Illustrationszwecken übertrieben.
Der Metallstreifen 502 kann durch die vertikalen Spalte jedes der vier Rotorsätze 504, 506, 526, 528 in Richtung 524 hindurchtreten. Bei Betrachtung von oben her enthält der erste Rotorsatz 504 einen ersten oberen Rotor 508, der an einem ersten oberen Rotortragarm 516 getragen ist und von einem ersten oberen Rotormotor 538 angetrieben ist, enthält der zweite Rotorsatz 506 einen zweiten oberen Rotor 512, der an einem zweiten oberen Rotortragarm 520 getragen ist und von einem zweiten oberen Rotormotor 540 angetrieben ist, enthält der dritte Rotorsatz 526 einen dritten oberen Rotor 530, der an einem dritten oberen Rotortragarm 534 getragen ist und von einem dritten oberen Rotormotor 542 angetrieben ist, und enthält der vierte Rotorsatz 528 einen vierten oberen Rotor 532, der an einem vierten oberen Rotortragarm 536 getragen ist und von einem vierten oberen Rotormotor 544 angetrieben ist.
Weil die dritten und vierten Rotorsätze 526, 528 in einer versetzten Konfiguration sind, sind der dritte untere Rotor 546 und sein dritter unterer Motortragarm 558 sowie auch der vierte untere Rotor 548 und sein vierter unterer Rotormotor 556 sichtbar. Die versetzte Konfiguration kann den oberen Rotor eines Rotorsatzes beinhalten, der von dem unteren Rotor eines Rotorsatzes seitlich versetzt ist. Der dritte obere Rotor 530 des dritten Rotorsatzes 526 ist in einer ersten Richtung versetzt zu sehen, während der dritte untere Rotor 546 in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung versetzt ist. Der Grad des Versatzes kann durch die Linien 562, 564 definiert werden. Der Abstand von der Linie 564 zum ersten Rand des Metallstreifens 502 (z.B. der Rand zur Oberseite von 5) kann der Abstand sein, mit dem die Rotoren 530, 548 den Metallstreifen 502 überlappen. Der Abstand von der Linie 562 zum zweiten Rand des Metallstreifens 502 (z.B. dem Rand zur Unterseite von 5) kann der Abstand sein, mit dem die Rotoren 546 und 532 den Metallstreifen 502 überlappen. Der Abstand zwischen der Linie 562 und der Linie 564 kann der Abstand sein, mit dem der Metallstreifen 502 von den beiden Rotoren 530, 546 des dritten Rotorsatzes 526 überlappt wird. Der Abstand ist auch der Abstand, mit dem der Metallstreifen von den beiden Rotoren 548, 532 des vierten Rotorsatzes 528 überlappt wird, obwohl in einigen Fällen der vierte Rotorsatz 528 einen anderen Überlappungsabstand einnehmen kann als der dritte Rotorsatz 526. Im Gebrauch kann der Rotorüberlappungsabstand (z.B. Abstand zwischen Linien 562, 564) zumindest 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% oder 99% der Querbreite des Metallstreifens 502 betragen. Jedoch kann in einigen Fällen der Rotorüberlappungsabstand auch kleiner als 90% sein.
In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, dass die letzten Rotorsätze eines rotierenden Magnetheizers versetzte Konfigurationen haben. In einem Beispiel eines rotierenden Magnetheizers mit sechs Rotorsätzen können die letzten vier Rotorsätze eine versetzte Konfiguration haben. Wie in 5 gezeigt, enthält der rotierende Magnetheizer 500 vier Rotorsätze 504, 506, 526, 528, von denen die letzten zwei (z.B. die Rotorsätze 526, 528) versetzte Konfigurationen haben.
Die Rotortragarme können die Rotorposition in einer seitlichen Richtung (z.B. in 5 nach oben oder unten) einstellen, um einen Rotor in oder aus einer versetzten Konfiguration zu bewegen. In einigen Fällen kann einer oder können mehrere Temperatursensoren dazu benutzt werden, eine aktive Rückkopplung vorzusehen, um die Position der Rotoren in einer versetzten Konfiguration zu steuern, und somit den Betrag der Rotorüberlappung. Wenn der Betrag der Rotorüberlappung abnimmt, wie etwa 100% oder 110% der Breite des Metallstreifens 502, kann der Randeffekt vermindert werden.
6 ist eine axonometrische Projektion eines rotierenden Magnetheizers 600 mit versetzten Rotoren gemäß einer weiterbevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der rotierende Magnetheizer 600 kann dem rotierenden Magnetheizer 500 von 5 ähneln. Der erste Rotorsatz 604 enthält einen ersten oberen Rotor 608, der an einem ersten oberen Rotortragarm 616 getragen ist und von einem ersten oberen Rotormotor 638 angetrieben ist, sowie einen ersten unteren Rotor 610, der an einem ersten unteren Rotortragarm 618 getragen ist und von einem ersten unteren Rotormotor 650 angetrieben ist. Der zweite Rotorsatz 606 enthält einen zweiten oberen Rotor 612, der an einem zweiten oberen Rotortragarm 620 getragen ist und von einem zweiten oberen Rotormotor 640 angetrieben ist, sowie einen zweiten unteren Rotor 614, der an einem zweiten unteren Rotortragarm 622 getragen ist und von einem zweiten unteren Rotormotor 652 angetrieben ist. Der dritte Rotorsatz 626 enthält einen dritten oberen Rotor 630, der an einem dritten oberen Rotortragarm 634 getragen ist und von einem dritten oberen Rotormotor 642 angetrieben ist, sowie einen dritten unteren Rotor 646, der an einem dritten unteren Rotortragarm 658 getragen ist und von einem dritten unteren Rotormotor 654 angetrieben ist. Der vierte Rotorsatz 628 enthält einen vierten oberen Rotor 632, der an einem vierten oberen Rotortragarm 636 getragen ist und von einem vierten oberen Rotormotor 644 angetrieben ist, sowie einen vierten unteren Rotor 648, der an einem vierten unteren Rotortragarm 660 getragen ist und von einem vierten unteren Rotormotor 656 angetrieben ist.
Ähnlich wie in 5 dargestellt, sind der dritte Rotorsatz 626 und der vierte Rotorsatz 628 in einer versetzten Konfiguration dargestellt.
7 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 700 mit Flussausrichtern 766 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 700 kann dem rotierenden Magnetheizer 100 von 1 ähneln, jedoch mit zusätzlichen Flussausrichtern 766 (z.B. Flusskonzentratoren oder Flussführungen), die erlauben, dass die Rotoren 708, 710, 712, 714 weiter von dem Metallstreifen 702 entfernt angeordnet werden als es für die Rotoren in 1 möglich ist. Der in Richtung 724 verlaufende Metallstreifen 702 kann einen Magnetfluss direkt von den Rotoren 708, 710, 712, 714 empfangen, wo der jeweilige Rotor den Metallstreifen 702 am nächsten ist (z.B. ein Magnetpol, der am Rand des Rotors nächst dem Metallstreifen angeordnet ist) sowie auch indirekt über den Flussausrichter 766. Der Flussausrichter 766 kann den Magnetfluss von den magnetischen Quellen in dem Rotor 708, 710, 712, 714, die nicht zum Metallstreifen 702 hin orientiert sind, wie etwa magnetische Quellen, die ihren Fluss in Richtung parallel zur Richtung 724 ausrichten, zum Metallstreifen 702 hin ausrichten. Ferner kann das Vorhandensein der Flussausrichter 766 um die Rotoren 708, 710, 712, 714 herum erlauben, dass der erste Rotorsatz 704 und der zweite Rotorsatz 706 näher aneinander angeordnet werden, ohne so viel magnetische Interferenz, als wenn keine Flussausrichtung 766 verwendet würden. Wie in 1 dargestellt, kann jeder Rotor vier Magnetpole um den Umfang des Rotors herum aufweisen. Die Position der Flussausrichter 766 kann eingestellt werden, um sicherzustellen, dass keine Magnetpole zueinander durch den Flussausrichter 766 kurzgeschlossen werden. Wenn zum Beispiel die Rotoren mehr als vier Magnetpole enthalten, könnte der Flussausrichter 766 etwas kleiner sein, um einen unerwünschten Kurzschluss des Magnetflusses zu vermeiden.
Die Flussausrichter 766 können Eisen- oder Eisen-basierte Materialien enthalten, die dazu geeignet sind, den Fluss zu dem Metallstreifen 702 hin zu fokussieren, zu konzentrieren oder anderweitig auszurichten. Zum Beispiel können die Flussausrichter 766 mit Siliziumlegierten Stahllaminaten aufgebaut werden. In einigen Fällen können die Flussausrichter 766 benachbart dem Rotor angeordnet werden, entlang der Breite eines Rotors an einer oder beiden Seiten (z.B. stromauf oder stromab des Rotors). Die Flussausrichter 766 können entlang der vollen Breite des Rotors angeordnet werden, oder mehr oder weniger als die volle Breite des Rotors. In einigen Fällen können die Flussausrichter 766 zum Kompensieren des Randeffekts positioniert werden, indem sie den Magnetfluss benachbart den Rändern des Metallstreifens 702 umlenken. Die Flussausrichter 766 können in Bezug auf den rotierenden Rotor 708, 710, 712, 714 stationär gehalten werden. In einigen Fällen können die Flussausrichter 766 an den Rotortragarmen 716, 718, 720, 722 oder anderswo gesichert werden. In 7 sind zwei Flussausrichter pro Rotor dargestellt. Die Anzahl der zwei Flussausrichter kann einem Rotor mit zwei Magnetpolen entsprechen (z.B. zwei nach außen weisende Magnetpole). Die Anzahl der Flussausrichter kann erhöht werden, um die Verwendung von vier, sechs, acht, zehn oder mehr Polen pro Rotor zu erlauben, obwohl auch eine beliebige geeignete Anzahl von Flussausrichtern verwendet werden kann.
8 ist eine schematische Darstellung eines Stranggusssystems 800, das eine oder mehrere rotierende Magnetheizer 868, 869 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet. Eine Stranggussmaschine 870 kann ein Metallprodukt, wie etwa einen Metallstreifen 802 ausgeben. Der Metallstreifen 802 kann optional durch ein Wärmeabführgerät laufen, wie etwa ein Kühlgerät (z.B. wassergekühlt oder luftgekühlt), ein Ablationsgerät oder ein anderes solches Gerät. In einigen Fällen kann der kontinuierliche Transport des Metallstreifens 802 einschließlich Kontakt mit Umgebungsluft und/oder Kontakt mit nicht erhitzten Walzen, die Temperatur des Metallstreifens 802 reduzieren. Vor dem Eintritt in ein Heizwalzwerk 874 kann der Metallstreifen 802 durch einen rotierenden Magnetheizer 868 geheizt werden, wie etwa den rotierenden Magnetheizer 100 von 1 oder einen beliebigen anderen rotierenden Magnetheizer, wie er hierin beschrieben ist. In einigen Fällen kann der Metallstreifen 802 durch einen rotierenden Magnetheizer 869 nach dem Verlassen des Heizwalzwerks 874 erhitzt werden. In einigen Fällen kann der Metallstreifen 802 nach Verlassen des rotierenden Magnetheizers 869 zusätzliche Prozesse durchlaufen, wie etwa zusätzliches Heißwalzen, Kaltwalzen oder andere Prozesse. In einem Stranggusssystem 800 können rotierende Magnetheizer 868, 869 die Streifentemperatur vor oder nach verschiedenen Prozessen, wie etwa Heißwalzen, erhöhen oder beibehalten. Die Verwendung von rotierenden Magnetheizern 868, 869 kann die Effizienz und Geschwindigkeit der Metallherstellung in Stranggusssystem 800 verbessern. Es kann eine beliebige Anzahl von rotierenden Magnetheizern 868, 869 verwendet werden, und in einigen Fällen wird nur einer der rotierenden Magnetheizer 868, 869 verwendet.
9 ist eine schematische Darstellung eines Metallbearbeitungssystems 900 unter Verwendung eines rotierenden Magnetheizers 968 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Metallbearbeitungssystem 900 enthält einen rotierenden Magnetheizer 968, wie etwa den rotierenden Magnetheizer 100 von 1 oder einen beliebigen anderen rotierenden Magnetheizer, wie er hierin beschrieben ist. Der rotierende Magnetheizer 968 wirkt auf einen Metallstreifen 902.
In einigen Fällen kann der rotierende Magnetheizer 968 unmittelbar stromab eines Teils eines stromaufwärtigen Bearbeitungsgeräts 976 angeordnet sein, um die Temperatur des Metallstreifens 902 nach Verlassen des stromaufwärtigen Bearbeitungsgeräts 976 beizubehalten oder zu erhöhen.
In einigen Fällen kann der rotierende Magnetheizer 968 unmittelbar stromauf eines Teils des stromabwärtigen Bearbeitungsgeräts 978 angeordnet sein, um die Temperatur des Metallstreifens 902 vor dem Eintritt in das stromabwärtige Bearbeitungsgerät 978 beizubehalten oder zu erhöhen.
In einigen Fällen kann der rotierende Magnetheizer 968 zwischen einem Teil des stromaufwärtigen Bearbeitungsgeräts 976 und einem Teil des stromabwärtigen Bearbeitungsgeräts 978 angeordnet sein, um die Temperatur des Metallstreifens 902 beizubehalten oder zu erhöhen, wenn er zwischen dem stromaufwärtigen Bearbeitungsgerät 976 und dem stromabwärtigen Bearbeitungsgerät 978 läuft.
Das stromaufwärtige Bearbeitungsgerät 976 und das stromabwärtige Bearbeitungsgerät 978 können beliebige Teile eines Metallbearbeitungsgeräts sein, wie etwa Teile eine CASH-Linie (z.B. Öfen, Kühleinheiten oder anderes Gerät). Die Verwendung eines rotierenden Magnetheizers 968 kann die Effizienz und Geschwindigkeit der Metallherstellung in einem Metallbearbeitungssystem 900 verbessern.
10 ist eine schematische Darstellung eines rotierenden Magnetheizer-Steuersystems 1000 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Ein Controller 1080 kann ein beliebiges geeignetes Steuergerät sein, wie etwa ein Prozessor oder Computer. Der Controller 1080 kann verschiedene Teile des Systems 1000 verbinden, um für eine manuelle oder automatische (z.B. programmierte und/oder dynamische) Steuerung eines beliebigen steuerbaren Teils des Systems zu sorgen. Der Controller 1080 kann mit dem oder den Motor(en) 1038, Vertikal-Spalt-Aktuator(en) 1082 (z.B. Rotortragarmen), Längsposition-Aktuator(en) 1084 und/oder Querposition-Aktuator(en) 1086 einer beliebigen Anzahl von Rotorsätzen 1004, 1006 verbunden sein, um für eine richtige Steuerung des Systems 1000 zu sorgen. Der Controller 1080 kann mit einem Datenspeicher (z.B. einem nicht-flüchtigen, maschinenlesbaren Speicher) verbunden sein, um Programminformation und andere Daten zu speichern und auf diese zuzugreifen.
In einigen Fällen kann der Controller 1080 mit Sensor(en) 1088 verbunden sein. Einer oder mehrere Sensoren 1088 können dazu benutzt werden, an einem Display zur Interpretation durch einen Benutzer für eine Rückkopplung zu sorgen, oder können dazu benutzt werden, für eine dynamische Steuerung von einem oder mehreren Teilen des Systems 1000 zu sorgen.
In einem Beispiel kann der Controller 1080 einen Sensor 1088 (z.B. einen Temperatursensor, einen Flachheitssensor oder einen Spannungssensor) verwenden, um für eine Rückkopplung zu sorgen, um den vertikalen Spalt (z.B. über den oder die Vertikal-Spalt-Aktuator(en) 1082) des ersten Rotorsatzes 1004 dynamisch einzustellen, um sicherzustellen, dass die durch den ersten Rotorsatz 1004 induzierte Spannung durch den zweiten Rotorsatz 1006 kompensiert wird. Wenn ein Temperatursensor verwendet wird, kann der Controller 1080 Änderungen in der Temperatur des Metallstreifens zu einer Einstellung des vertikalen Spalts korrelieren, der erforderlich ist, um eine niedrige, nahezu null oder null-netto-Änderung in der Spannung für die ersten und zweiten Rotorsätze 1004, 1006 beizubehalten. Wenn ein Spannungssensor verwendet wird, kann die gemessene Spannung selbst dazu benutzt werden, den vertikalen Spalt zu steuern, so dass die Nettospannung der ersten und zweiten Rotorsätze 1004, 1006 niedrig ist, nahezu null oder bei null liegt.
In einigen Fällen kann der Controller 1080 oder ein geeigneter Sensor 1088 den den Rotormotoren 1038 zugeordneten Energieverbrauch überwachen. Der Energieverbrauch kann dafür sorgen, in den Betrieb des Systems hineinzusehen und kann von dem Controller 1080 dazu benutzt werden, Schlussfolgerungen über den Zustand des Systems zu machen. Der Controller 1080 kann dann für eine Rückkopplung sorgen, um das System, wie etwa oben beschrieben (z.B. einen vertikalen Spalt), basierend auf der sensierten Energie dynamisch einzustellen.
In einigen Fällen kann der Controller 1080 mit einem einzelnen Rotor anstelle einem Rotorsatz verbunden sein, wobei in diesem Fall der Controller 1080 einen beliebigen steuerbaren Aspekt des Rotors steuern kann, wie etwa Rotordrehzahl, Querposition, vertikale Position, Längsposition oder andere Aspekte (z.B. Magnetfeldintensität in Rotoren mit elektromagnetischen Quellen).
In einigen Fällen kann der Controller 1080 mit Aktuatoren zum Steuern der Position des Metallstreifens in Bezug auf einen oder mehrere Rotoren oder Rotorsätze verbunden sein. Zum Beispiel kann der Controller 1080 mit einem oder mehreren Streifenablenkern 1092 verbunden sein, um die Lauflinie des Metallstreifens zu steuern. Bespiele solcher Streifenablenker 1092 können eine oder mehrere der Metallplatten 1892 von 18, der Walzen 1992 von 19, der Düse 2396 von 32, und der Walzen 3298 von 32 enthalten. In einigen Fällen kann der Ablenker 1092 einen Abschnitt des Metallstreifens (z.B. weniger als eine volle Breite des Metallstreifens) zu einem magnetischen Rotor hin oder von diesem ablenken, um für einen seitlich differenzierbaren Abstand zwischen dem Metallstreifen und dem magnetischen Rotor zu sorgen.
In einigen Fällen kann der Controller 1080 mit einer oder mehreren Flussführungen 1094 verbunden sein, um die Flussführung 1094 zu bewegen oder umzupositionieren, um die Menge des Magnetflusses einzustellen, der durch alle oder Teile des Metallstreifens hindurchtritt. Eine beliebige geeignete Flussführung, wie etwa jene, die in Bezug auf die Figuren 7, 27, 28 und 35-39 beschrieben sind, können vom Controller 1080 steuerbar sein.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess 1100 zur Verwendung eines rotierenden Magnetheizers gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In Block 1190 läuft ein Metallstreifen durch einen ersten Satz von magnetischen Rotoren. Der Metallstreifen kann durch einen ersten vertikalen Spalt zwischen dem ersten Rotorensatz hindurchtreten. In Block 1191 kann ein Metallstreifen durch einen zweiten Satz von magnetischen Rotoren hindurchtreten. Der Metallstreifen kann durch einen zweiten vertikalen Spalt zwischen dem zweiten Rotorensatz hindurchtreten.
Im Block 1192 kann ein vertikaler Spalt von einem des ersten Rotorensatzes oder des zweiten Rotorensatzes eingestellt werden. Der vertikale Spalt kann bei Bedarf vergrößert oder verkleinert werden, um jeweils den Spannungsbetrag zu verringern oder zu erhöhen, der durch den eingestellten Rotorsatz in dem Metallstreifen induziert wird. Wenn zum Beispiel der erste Rotorsatz zu viel stromabwärtige Kraft anlegt, die von dem zweiten Rotorensatz zu kompensieren ist, kann der vertikale Spalt des ersten Rotorsatzes im Block 1192 vergrößert werden, so dass der erste Rotorsatz nun weniger stromabwärtige Kraft anlegt, die von dem zweiten Rotorsatz kompensiert werden könnte. In einigen Fällen kann der Block 1192 durch einen Block ersetzt werden, der einen anderen Parameter des Rotorsatzes einstellt, wie etwa Drehzahl. In einigen Fällen kann anstelle der Einstellung eines vertikalen Spalts auch der Abstand benachbart dem Rotor eingestellt werden, wie in Bezug auf die 13 bis 14 im weiteren Detail beschrieben wird.
Im optionalen Block 1196 kann Information über den Metallstreifen einem Modell zugeführt werden. Diese Information kann Information über den Typ des eingesetzten Metalls sein, die Dimensionen des Metallstreifens, die Geschwindigkeit des Metallstreifens oder irgendwelche anderen Charakteristiken des Metallstreifens. Durch Anwenden dieser Information auf ein Modell kann das System in der Lage sein, den erforderlichen vertikalen Spalt für den ersten oder zweiten Rotorsatz in Block 1192 zu bestimmen.
Im optionalen Block 1194 kann das System eine Messung des Metallstreifens vornehmen, wie etwa eine Temperaturmessung oder eine Spannungsmessung. Die Messung kann von einem beliebigen geeigneten Sensor vorgenommen werden. Die Messung kann dazu benutzt werden, für eine dynamische Rückkopplung zu sorgen, um basierend auf der Messung den vertikalen Spalt in Block 1192 einzustellen. Zum Beispiel kann eine im Block 1194 erhaltene Messung zum Erhöhen der Spannung im Metallstreifen in Block 1194 dazu benutzt werden, den vertikalen Spalt eines der Rotorsätze einzustellen, um die Spannung zu gewünschten Pegeln zurückzubringen.
Im optionalen Block 1198 kann eine Längsposition von zumindest einem Rotorensatz eingestellt werden. Zum Beispiel kann der erste Rotorsatz längs eingestellt werden, um sich näher zu dem zweiten Rotorsatz hin oder von diesem weg zu bewegen.
Im optionalen Block 1199 kann eine Querposition von zumindest einem Rotor des zumindest einen Satzes von magnetischen Rotoren eingestellt werden. In einigen Fällen wird eine Quereinstellung eines Rotors eines Satzes von magnetischen Rotoren von einer gleichen und entgegengesetzten Quereinstellung eines gegenüberliegenden Rotors des gleichen Rotorensatzes begleitet. Zum Beispiel kann ein oberer Rotor, der in einer ersten Richtung zu einem ersten Rand des Metallstreifens hin seitlich versetzt ist, von einem unteren Rotor des gleichen Rotorsatzes begleitet werden, der um den gleichen Betrag in einer zweiten Richtung zum zweiten Rand des Metallstreifens hin seitlich versetzt ist. Beispiele von seitlichen Versätzen sind in Bezug auf die 5-6 ersichtlich.
Im optionalen Block 1197 kann die Drehzahl der Rotoren von zumindest einem Rotorensatz eingestellt werden. Die Drehzahl kann eingestellt werden, um die Wärmeenergiemenge zu ändern, die auf den sich bewegenden Metallstreifen ausgeübt wird. In einigen Fällen kann die Drehzahl eines Rotorensatzes eingestellt werden, um für eine Steuerung der Spannungsfluktuationen zwischen benachbarten Rotorensätzen zu sorgen.
12 ist eine Seitenansicht eines rotierenden SerpentinenMagnetheizers 1200 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Ein rotierender Serpentinen-Magnetheizer 1200 kann mehrere Rotoren 1208, 1210, 1209 in einem einzigen Rotorsatz 1204 enthalten. Der rotierende Serpentinen-Magnetheizer 1200 kann enthalten, den Metallstreifen 1202 in einem gewundenen, schlangen- oder sinusförmigen Muster durch den Rotorsatz 1204 zu bewegen. Das Ausmaß des Serpentinenmusters kann, wie in 12 zu sehen, zu Illustrationszwecken übertrieben sein.
Es kann eine beliebige Anzahl von Rotoren verwendet werden. Wie in 12 zu sehen, enthält der Rotorsatz 1204 einen stromaufwärtigen Rotor 1208, einen mittleren Rotor 1210 und einen stromabwärtigen Rotor 1209. Der stromaufwärtige Rotor 1208 und der strom abwärtige Rotor 1209 sind an derselben Seite des Metallstreifens 1202 (z.B. der Oberseite) angeordnet, während der mittlere Rotor 1210 an der entgegengesetzten Seite des Metallstreifens 1202 (z.B. der Unterseite) angeordnet ist, um das Serpentinenmuster in dem Metallstreifen 1202 zu induzieren.
In einigen Fällen kann der Heizer 1200 zusätzliche Rotorsätze enthalten. Wenn zusätzliche Rotorsätze verwendet werden, können benachbarte Rotorsätze derart orientiert werden, dass benachbarte Rotoren von benachbarten Rotorensätzen an entgegengesetzten Seiten des Metallstreifens angeordnet sind. Zum Beispiel kann der stromaufwärtige Rotor eines Rotorsatzes unmittelbar nach dem stromabwärtigen Rotor 1209 gegenüber dem Metallstreifen 1202 von dem stromabwärtigen Rotor 1209 angeordnet werden (z.B. unter dem Metallstreifen 1202, wie in 12 zu sehen).
13 ist eine Seitenansicht eines einziehbaren rotierenden Magnetheizers 1300 in einer ausgefahrenen Position gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der einziehbare rotierende Magnetheizer 1300 kann eine Freilaufwalze 1321 enthalten, die mit einem ausfahrbaren Tragarm 1323 verbunden ist. Wenn er in einer ausgefahrenen Position ist, wie in 13 zu sehen ist, drückt der ausfahrbare Tragarm 1323 die Freilaufwalze 1321 in einen Hohlraum 1325. Stützwalzen 1327 können dazu beitragen, dass der Metallstreifen 1302 die richtige Orientierung einhält, und können den Metallstreifen 1302 von Hindernissen (z.B. Wänden) weg stützen. Wenn er im Hohlraum 1325 ist, kann der Metallstreifen 1302 an einer Anzahl von Hohlraum-gelagerten Rotoren 1308 vorbeilaufen, sowie einer Anzahl von mittig gelagerten Rotoren 1310 (z.B. am ausfahrbaren Tragarm 1323 gelagert). In einigen Fällen kann der Hohlraum 1325 Hohlraum-gelagerte Rotoren 1308 von der Freilaufwalze 1321 gegenüber dem Metallstreifen 1302 enthalten, wenn die Freilaufwalze 1321 in einer ausgefahrenen Position ist, wobei in diesem Fall die Freilaufwalze 1321 ein Freilaufrotor sein kann (z.B. eine Freilaufwalze mit internem Rotor) wie in Bezug auf 15 im weiteren Detail beschrieben wird.
Die Rotoren 1308, 1310 können den Rotoren gleichen, die hierin in Bezug auf andere rotierende Magnetheizer beschrieben sind, und sie können beliebig und alle der Teile und/oder Merkmale davon enthalten, einschließlich der Spalteinstellbarkeit, der Längseinstellbarkeit und der Quereinstellbarkeit. Für einen einziehbaren rotierenden Magnetheizer 1300 kann der „vertikale Spalt“ den Spalt zwischen gegenüberliegenden Rotoren 1308, 1310 enthalten, die an entgegengesetzten Seiten des Metallstreifens 1302 angeordnet sind, wenn der ausfahrbare Tragarm 1323 in einer ausgefahrenen Position ist.
Der einziehbare rotierende Magnetheizer 1300 erlaubt, dass eine wesentliche Länge des Metallstreifens 1302 von den Rotoren 1308, 13010 beeinflusst wird, ohne viel Längsraum in einer Prozesslinie zu belegen. Die Tiefe des Hohlraums 1325, und daher die Länge des ausfahrbaren Tragarms 1323 kann eine beliebige geeignete Größe haben. In einigen Fällen kann der Ausfahrbetrag des ausfahrbaren Tragarms 1323 die in den Metallstreifen 1302 eingebrachte Wärmemenge steuern, weil sich der Ausfahrbetrag direkt auf die den Rotoren 1308, 1310 ausgesetzte Länge des Metallstreifens bezieht, und daher die Dauer, der ein bestimmter Abschnitt des Metallstreifens den Rotoren 1308, 13010 ausgesetzt wird, wenn er durch den einziehbaren rotierenden Magnetheizer 1300 läuft.
14 ist eine Seitenansicht eines einziehbaren rotierenden Magnetheizers 1400 in einer eingezogenen Position gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der einziehbare rotierende Magnetheizer 1400 kann der rotierende Magnetheizer 1300 von 13 in einer eingezogenen Position sein. Wenn der ausfahrbare Tragarm 1423 in einer eingezogenen Position ist, kann die Freilaufwalze 1421 mit Abstand von dem Metallstreifen 1402 angeordnet sein, um zu erlauben, dass der Metallstreifen durch den einziehbaren rotierenden Magnetheizer 1400 hindurchtritt, ohne in den Hohlraum 1425 einzutreten und daher ohne benachbarte magnetische Rotoren 1408, 1410 zu passieren. In einigen Fällen kann der Metallstreifen 1402 Stützwalzen 1427 kontaktieren oder braucht dies nicht, wenn der ausfahrbare Tragarm 1423 in einer eingezogenen Position ist.
15 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Serpentinenmagnetheizers 1500, der eine Kombination von Freilaufrotoren 1534 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet. Ein beliebiger rotierender Magnetheizer kann eine Kombination von Freilaufrotoren 1531 enthalten, obwohl sie in rotierenden Serpentinenmagnetheizern 1500 besonders nützlich sind. Der rotierende Serpentinenmagnetheizer 1500 von 15 enthält vier Freilaufrotoren 1531.
Ein kombinierter Freilaufrotor 1531 ist eine Freilaufwalze 1533 mit internem Rotor 1510. Der interne Rotor 1510 kann ein beliebiger geeigneter Rotor sein, wie etwa jene, die hierin beschrieben sind. Jedoch wirkt die Freilaufwalze 1533 als Hülle um den internen Rotor 1510, auf der der Metallstreifen 1502 aufliegen kann und davon gestützt wird. Die Freilaufwalze 1533 kann von dem internen Rotor 1510 drehend entkoppelt sein oder kann drehend gekoppelt sein, um mit einer anderen Drehzahl als der interne Rotor 1510 zu rotieren. Hierdurch kann sich die Freilaufwalze 1533 mit einer Geschwindigkeit drehen, die für die Laufgeschwindigkeit des Metallstreifens 1502 geeignet ist, während der interne Rotor 1510 mit einer Geschwindigkeit drehbar ist, die für das gewünschte sich ändernde Magnetfeld geeignet ist. Einer oder mehrere gegenüberliegende Rotoren 1508 können gegenüber dem vom Freilaufrotor 1531 gegenüberliegenden Metallstreifen 1502 angeordnet sein.
In einigen Fällen kann der Abstand zwischen den magnetischen Quellen in dem Freilaufrotor 1531 (z.B. der interne Rotor 1510) und der Oberfläche des Freilaufrotors 1531 (z.B. der Freilaufwalze 1533) fixiert sein. In diesen Fällen kann eine etwaige Einstellung des vertikalen Spalts allein der Einstellung des gegenüberliegenden Rotors 1508 zuzuordnen sein. In einigen Fällen kann jedoch die Stärke des Magnetfelds von dem Freilaufrotor 1531 gesteuert werden, indem magnetisch durchlässiges oder magnetisch undurchlässiges Material in den Freilaufrotor 1531 zwischen der Freilaufwalze 1533 und den magnetischen Quellen des internen Rotors 1510 eingesetzt wird.
16 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 1600 mit einer Längsspaltsteuerung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 1600 kann dem rotierenden Magnetheizer 100 von 1 ähneln, wobei jedoch der erste Rotorensatz 1604 und der zweite Rotorensatz 1606 auf Längsbahnen 1651 angebracht sind. Während eine Längsspaltsteuerung auf zahlreiche unterschiedliche Weisen erzielt werden kann, wie etwa durch individuelle Steuerung von Rotortragarmen, kann ein solcher Weg beinhalten, Rotortragarme an einer Längsbahn 1651 anzubringen und Linearaktuatoren (z.B. Riemenantriebe, Gewindeaktuatoren oder andere Aktuatoren) zu verwenden, um die Tragarme entlang der Längsbahn 1651 zu manövrieren.
Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass die Streifenspannung selbst durch Einstellung des Längsspalts (z.B. horizontalen Spalts) zwischen Sätzen benachbarter Rotoren nicht gesteuert werden kann (z.B. des Längsspalts zwischen den ersten und zweiten Rotorensätzen 1604, 1606 von 16). Jedoch können Fluktuationen der Streifenspannung durch Einstellung des Spalts gesteuert werden. Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass eine hocheffiziente Spannungsfluktuationssteuerung mit 400mm-Rotoren erzielt werden kann, die mit Abständen von 250 mm angeordnet sind. In einigen Fällen können die ersten und zweiten Rotorensätze und die dritten und vierten Rotorensätze mit 250 mm Abstand platziert werden, während die zweiten und dritten Rotorensätze mit 500 mm Abstand platziert werden können. In einigen Fällen können die zweiten und dritten Rotorensätze so positioniert werden, dass sie Längsspalte haben, die doppelt so weit wie die Längsspalte zwischen den ersten und zweiten Rotorensätzen und den dritten und vierten Rotorensätzen sind.
Durch Versuch und Experiment ist bestimmt worden, dass Spannungsfluktuationen gesteuert werden können durch Sicherstellen, dass der Längsspalt zwischen benachbarten Rotoren ausreichend groß ist, so dass magnetische Wechselwirkungen zwischen den benachbarten Rotoren keine unerwünschten Spannungsfluktuationen induzieren. Es kann vorteilhaft sein, benachbarte Rotorensätze mit Längsspalten bei oder oberhalb 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm, 400 mm oder 500 mm zu positionieren. In einigen Fällen kann, wenn Flussablenker verwendet werden, der Abstand des Längsspalts verkleinert werden, während eine effektive Spannungssteuerung beibehalten wird.
17 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 1700 mit Einzelrotor-Rotorsätzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 1700 kann in eine beliebige Anzahl von Rotoren 1710, 1712 und Rotorsätze 1704, 1706 enthalten. Die Rotoren 1710, 1712 können den Rotoren 110, 112 von 2 ähneln. Wie in 17 zu sehen, enthält der rotierende Magnetheizer 1700 einen ersten Rotorsatz 1704 und einen zweiten Rotorsatz 1706, die jeweils einen einzigen Rotor haben. Der erste Rotorsatz 1704 enthält einen einzelnen unteren Rotor 1710, neben dem der Metallstreifen 1702 in Richtung 1724 laufen kann. Der untere Rotor 1710 kann an einem unteren Rotortragarm 1718 gelagert sein, der fixiert oder zur Bewegung in vertikaler Richtung aktivierbar sein kann, um den Abstand zwischen dem unteren Rotor 1710 und dem Metallstreifen 1702 einzustellen. In einigen Fällen kann der untere Rotortragarm 1718 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der erste Rotorsatz 1704 ist so gezeigt, dass er in stromabwärtiger Richtung arbeitet, wobei der untere Rotor 1710 so dargestellt ist, dass er sich in Uhrzeigerrichtung dreht.
Der zweite Rotorsatz 1706 enthält einen oberen Rotorsatz 1712, neben dem der Metallstreifen 1702 in Richtung 1724 laufen kann. Der obere Rotor 1712 kann an einem oberen Rotortragarm 1720 gelagert sein, der fixiert oder zur Bewegung in vertikaler Richtung aktivierbar sein kann, um den Abstand zwischen dem oberen Rotor 1712 und dem Metallstreifen 1702 einzustellen. In einigen Fällen kann der obere Rotortragarm 1720 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der zweite Rotorsatz 1704 ist so gezeigt, dass er in stromaufwärtiger Richtung arbeitet, wobei der obere Rotor 1712 so dargestellt ist, dass er sich in Uhrzeigerrichtung dreht.
Die Rotoren 1710, 1712 können arbeiten, ohne dass irgendein direkt gegenüberliegender Rotor arbeitet, der von dem Rotor 1710, 1712 dem Metallblech entgegengesetzt ist. In einigen Fällen können benachbarte Rotorsätze 1704, 1706, die jeweils einen einzelnen Rotor haben, derart angeordnet werden, dass die benachbarten Rotoren an entgegengesetzten Seiten des Metallstreifens 1702 angeordnet sind, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. In einigen Fällen kann ein zusätzliches Gerät, wie etwa Stützwalzen, Gasdüsen (z.B. Luftdüsen) oder anderes solches Gerät dazu verwendet werden, einer etwaigen Kraft entgegenzuwirken, die durch die Rotoren 1710, 1712 induziert wird und den Metallstreifen 1702 von einer gewünschten Passierlinie wegbewegen. Zum Beispiel kann ein einziger Rotor 1710, 1712 den Metallstreifen 1702 etwas zum Rotor 1710, 1712 hin ziehen. Dieser Zugkraft kann Schwerkraft, Stützwalzen oder eine etwaige andere angelegte Kraft entgegenwirken (z.B. über Gasdüsen). In einigen Fällen wird keine entgegenwirkende Kraft angelegt.
18 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 1800 mit Einzelrotor-Rotorsätzen gegenüber Metallplatten 1892, 1894 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 1800 kann eine beliebige Anzahl von Rotoren 1808, 1812 und Rotorsätze 1804, 1806 enthalten. Die Rotoren 1808, 1812 können den Rotoren 110, 112 von 1 ähneln. Wie in 18 zu sehen, enthält der rotierende Magnetheizer 1800 einen ersten Rotorsatz 1804 und einen zweiten Rotorsatz 1806, die jeweils einen einzelnen Rotor und eine gegenüberliegende Metallplatte haben. Der erste Rotorsatz 1804 enthält einen einzelnen oberen Rotor 1808, neben dem der Metallstreifen 1802 in Richtung 1824 laufen kann. Der obere Rotor 1808 kann an einem oberen Rotortragarm 1816 gelagert sein, der fixiert oder zur Bewegung in vertikaler Richtung aktivierbar sein kann, um den Abstand zwischen dem oberen Rotor 1808 und dem Metallstreifen 1802 einzustellen. In einigen Fällen kann der obere Rotortragarm 1816 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der erste Rotorsatz 1804 ist so gezeigt, dass er in stromabwärtiger Richtung arbeitet, wobei der obere Rotor 1808 so dargestellt ist, dass er sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht.
Der zweite Rotorsatz 1806 enthält einen oberen Rotor 1812, neben dem der Metallstreifen 1802 in Richtung 1804 laufen kann. Der obere Rotor 1812 kann an einem oberen Rotortragarm 1820 gelagert sein, der fixiert oder zur Bewegung in vertikaler Richtung aktivierbar sein kann, um den Abstand zwischen dem oberen Rotor 1812 und dem Metallstreifen 1802 einzustellen. In einigen Fällen kann der obere Rotortargarm 1820 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der zweite Rotorsatz 1804 ist so gezeigt, dass er in stromaufwärtiger Richtung arbeitet, wobei der obere Rotor 1812 so dargestellt ist, dass er sich in Uhrzeigerrichtung dreht.
Die Rotoren 1808, 1812 können arbeiten, ohne dass irgendein direkt gegenüberliegender Rotor an der vom Rotor 1808, 1812 entgegengesetzten Seite des Metallblechs angeordnet ist, stattdessen mit gegenüberliegenden Metallplatten 1892, 1894. Die Metallplatten 1892, 1894 können aber brauchen nicht mit dem Metallstreifen 1802 in Kontakt kommen. Die Metallplatten 1892, 1894 können aus einem Metall hergestellt sein, wie etwa Eisenmetall oder Nichteisenmetall. In einigen Fällen können die Metallplatten 1892, 1894 aus Stahl hergestellt sein. Die Verwendung der Metallplatten 1892, 1894 kann dazu beitragen, die Magnetfelder von den Rotoren 1808, 1812 durch den Metallstreifen 1802 zu orientieren und/oder zu konzentrieren. Die Metallplatten 1892, 1894 können stationär gehalten werden. In einigen Fällen können die Metallplatten 1892, 1894 vertikal aktivierbar sein, um den Abstand zwischen den Metallplatten 1892, 1894 und dem Metallstreifen 1802 einzustellen. In einigen Fällen können die Metallplatten 1892, 1894 mit einer Schutzschicht beschichtet sein, wie etwa Kevlar. In einigen Fällen enthält der rotierende Magnetheizer 1800 keine Metallplatten 1892, 1894.
19 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 1900 mit Walzen 1992, 1994 gegenüberliegender Einzelrotor-Rotorsätze gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 1900 kann eine beliebige Anzahl von Rotoren 1908, 1912 und Rotorsätze 1904, 1906 enthalten. Die Rotoren 1908, 1912 können den Rotoren 110, 112 von 1 ähneln. Wie in 19 zu sehen, enthält der rotierende Magnetheizer 1900 einen ersten Rotorsatz 1904 und einen zweiten Rotorsatz 1906, die jeweils einen einzelnen Rotor und eine gegenüberliegende Walze haben. Der erste Rotorsatz 1904 enthält einen einzelnen oberen Rotor 1908, neben dem der Metallstreifen 1902 in Richtung 1924 laufen kann. Der obere Rotor 1908 kann von einem oberen Rotortragarm 1916 getragen werden, der fixiert oder zur Bewegung in vertikaler Richtung aktivierbar sein kann, um den Abstand zwischen dem oberen Rotor 1908 und dem Metallstreifen 1902 einzustellen. In einigen Fällen kann der obere Rotortragarm 1916 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der erste Rotorsatz 1904 ist so gezeigt, dass er in stromabwärtiger Richtung arbeitet, wobei der obere Rotor 1908 so dargestellt ist, dass er sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht.
Der zweite Rotorsatz 1906 enthält einen oberen Rotor 1912, neben dem der Metallstreifen 1902 in Richtung 1924 laufen kann. Der obere Rotor 1912 kann an einem oberen Rotortragarm 1920 getragen sein, der fixiert oder zur Bewegung in vertikaler Richtung aktivierbar sein kann, um den Abstand zwischen dem oberen Rotor 1912 und dem Metallstreifen 1902 einzustellen. In einigen Fällen kann der obere Rotortragarm 1920 vertikal fixiert oder einstellbar sein. Der zweite Rotorsatz 1904 ist so gezeigt, dass er in stromaufwärtiger Richtung arbeitet, wobei der obere Rotor 1912 so dargestellt ist, dass er sich in Uhrzeigerrichtung dreht.
Die Rotoren 1908, 1912 können arbeiten, ohne dass irgendein direkt gegenüberliegender Rotor an der vom Rotor 1908, 1912 entgegengesetzten Seite des Metallblechs angeordnet ist, stattdessen mit gegenüberliegenden Walzen 1992, 1994. Die Walzen 1992, 1994 können aber brauchen nicht mit dem Metallstreifen 1902 in Kontakt kommen. Die Walzen 1992, 1994 können aus einem Metall hergestellt sein, wie etwa Eisenmetall oder Nichteisenmetall. In einigen Fällen können die Walzen 1992, 1994 aus Stahl hergestellt sein. Die Verwendung der Walzen 1992, 1994 kann dazu beitragen, die Magnetfelder von den Rotoren 1908, 1912 durch den Metallstreifen 1902 zu orientieren oder zu konzentrieren, während sie optional eine Stütze für den Metallstreifen 1902 bieten. Die Walzen 1992, 1994 können frei drehbar sein oder können drehend angetrieben sein (z.B. mit einem Motor). In einigen Fällen können die Walzen 1992, 1994 vertikal aktivierbar sein, um den Abstand zwischen den Walzen 1992, 1994 und dem Metallstreifen 1902 einzustellen. In einigen Fällen können die Walzen 1992, 1994 mit einer Schutzschicht beschichtet sein, wie etwa Kevlar.
20 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Magnetheizers 2000, der relativ zu einem stationären Metallstreifen 2002 bewegbar ist, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 2000 kann eine beliebige Anzahl von Rotoren 2008, 2010 und Rotorsätzen 2004 enthalten. Die Rotoren 2008, 2010 können den Rotoren 108, 110 von 1 ähneln. Wie in 20 zu sehen, enthält der rotierende Magnetheizer 2000 einen ersten Rotorsatz 2004 mit oberen und unteren Rotoren 2008, 2010. Es können auch andere Konfigurationen verwendet werden. Der Metallstreifen 2002 kann neben den Rotoren 2008, 2010 positioniert werden, wie etwa zwischen einem vertikalen Spalt zwischen den Rotoren 2008, 2010. Der Metallstreifen 2002 kann stationär gehalten werden (z.B. stationär in Bezug auf den Boden), wie mit dem durchkreuzten Richtungspfeil angegeben. Um die gewünschten Heizeffekte zu erzielen, kann sich der Rotorsatz 2004 in Bezug auf den Metallstreifen 2002 längs bewegen, wie etwa in Richtung 2025. In einigen Fällen können die Rotortragarme 2016, 2018 mit Bahnen 2051 bewegbar gekoppelt sein. Eine Bewegung entlang den Bahnen 2051 kann den Rotoren 2008, 2010 erlauben, sich in Bezug auf den Metallstreifen 2002 längs zu bewegen, die gleiche relative Bewegung zu erzielen und daher den gesamten Heizeffekt, als ob sich der Metallstreifen 2002 bewegen würde und die Rotoren 2008, 2010 längs stationär gehalten würden, wie in 1 dargestellt. Die Rotoren 2008, 2010 können weiter rotieren (z.B. in stromabwärtiger Richtung, wie in 20 dargestellt), wenn sie längs über oder unter der Länge des Metallstreifens 2002 translatiert werden. In einigen Fällen können anstelle eines stationären Metallstreifens 2002 auch andere Metallstücke, Teile oder Produkte verwendet werden, wie etwa Metallbleche, Metall-Shate, Metallplatte, geformte Teile oder dergleichen.
21 ist eine axonometrische Projektion eines rotierenden Magnetheizers 2100 mit mehreren Teilrotoren 2109 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 2100 kann dem rotierenden Magnetheizer 200 von 2 ähneln. Ein Rotorsatz 2104 kann einen oberen Rotor 2108 enthalten, der an einem oberen Rotortragarm 2116 gelagert ist und an einem oberen Rotormotor 2138 angetrieben ist, sowie einen unteren Rotor 2110, der von einem unteren Rotortragarm 2118 gelagert und von einem unteren Rotormotor 2150 angetrieben ist. Die Rotoren 2108, 2110 in 21 sind ohne äußere Abdeckung dargestellt, obwohl eine äußere Abdeckung verwendet werden kann, um einige oder alle der Teilrotoren 2109 abzudecken.
Jeder Rotor 2108, 2110 kann zwei oder mehr Teilrotoren 2109 enthalten. Jeder Teilrotor 2109 kann weniger als 100% der Breite des Rotors belegen, indem er enthalten ist. Wie in 21 dargestellt, umfassen die Rotoren 2108, 2110 jeweils elf Teilrotoren 2109. Jeder Teilrotor 2109 kann eine diskrete Magnetflussmenge (z.B. sich ändernde Magnetfelder) zu dem Metallstreifen 2102 in einem diskreten Bereich liefern (z.B. an oder um den Teilrotor 2109 herum). Jeder Teilrotor 2109 kann individuell angetrieben sein (z.B. durch individuelle Motoren) oder kann gemeinsam mit einem oder mehreren anderen Teilrotoren 2109 angetrieben sein (z.B. mehrere Teilrotoren 2109 teilen sich einen einzelnen Motor). Rotormotoren oder andere Antriebskraftlieferer können dazu benutzt werden, die Teilrotoren 2109 zu drehen. In einigen Fällen können individuelle Teilrotoren 2109 so konfiguriert sein, dass sie sich mit anderen Drehzahlen als andere Teilrotoren 2109 drehen. Zum Beispiel können Teilrotoren 2109, die längs über oder unter einem traditionellen „kühlen“ Punkt auf der Oberfläche des Metallstreifens 2102 angeordnet sind (z.B. etwas einwärts von den Rändern des Metallstreifens) schneller angetrieben werden als benachbarte Teilrotoren 2109, was erlaubt, dass der Ort stärker erhitzt wird als benachbarte Orte, um hierdurch ein gleichmäßigeres und homogeneres Temperaturprofil über die Breite des Metallstreifens zu induzieren. In einigen Fällen können die Teilrotoren 2109 voreingestellt sein, um sich mit bestimmten Relativgeschwindigkeiten zueinander zu drehen, wie etwa mittels Zahnrädern oder Getriebesystemen. In einigen Fällen können Getriebe dazu benutzt werden, die relativen Geschwindigkeiten eines Teilrotors 2109 zu einem anderen Teilrotor 2109 manuell oder automatisch zu ändern.
22 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers 2200 mit mehreren Teilrotoren 2209 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 2200 kann einen Rotor 2208 enthalten. Der Rotor 2208 kann dem Rotor 2108 von 21 ähneln. Der Metallstreifen 2202 kann unter dem Rotor 2208 in Richtung 2224 laufen und daher unter den Teilrotoren 2209.
23 ist ein Diagramm, das die Rotorgeschwindigkeit 2309 und Streifentemperatur 2301 des Rotors 2208 und des Metallstreifens 2202 von 22 unter einer ersten Bedingung darstellt, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Linie 2309 bezeichnet eine dimensionslose Rotordrehzahl für jeden der elf Teilrotoren 2209 von 22. Der Einfachheit halber ist das Diagramm von 23 vertikal zu den Teilrotoren 2209 von 22 ausgerichtet. Die gestrichelten Linien 2302 bezeichnen die Ränder des Metallstreifens 2202. Die Linie 2301 bezeichnet eine dimensionslose Streifentemperatur über die Breite des Metallstreifens 2202 bei oder unmittelbar nach Passieren des Rotors 2208. Die Linien 2309, 2301 sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, aber zu Demonstrationszwecken übertrieben gezeigt.
Unter der ersten Bedingung wird jeder der Teilrotoren 2209 mit der gleichen Drehzahl angetrieben, was ähnliche oder identische sich bewegende Magnetfelder an einem einzelnen Rotor voller Länge erzeugt. Die Streifentemperatur 2301, die aus diesen sich bewegenden Magnetfeldern resultiert, zeigt ein Profil mit „heißen“ Punkten an den Rändern des Metallstreifens 2202 und „kühlen“ Punkten etwas proximal der Ränder des Metallstreifens 2202 (z.B. direkt einwärts von den Rändern des Metallstreifens 2202). Diese heißen Punkte und kühlen Punkte können das Ergebnis von Randeffekten sein, da die Magnetfelder und die induzierten elektrischen Felder an den Rändern des Metallstreifens 2202 wechselwirken. Diese ungleichmäßige Temperaturverteilung kann unerwünscht sein.
24 ist ein Diagramm, das Rotordrehzahl 2409 und Streifentemperatur 2401 des Rotors 2208 und des Metallstreifens 2202 von 22 unter einer zweiten Bedingung darstellt, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Linie 2409 bezeichnet eine dimensionslose Rotordrehzahl für jeden der elf Teilrotoren 2209 von 22. Der Einfachheit halber ist das Diagramm von 24 mit den Teilrotoren 2209 von 22 vertikal ausgerichtet. Die gestrichelten Linien 2402 bezeichnen die Ränder des Metallstreifens 2202. Die Linie 2401 bezeichnet eine dimensionslose Streifentemperatur über die Breite des Metallstreifens 2202 bei oder unmittelbar nach Passieren des Rotors 2208. Die Linien 2409, 2401 sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, aber sind zu Demonstrationszwecken übertrieben gezeigt.
Unter der zweiten Bedingung wird jeder der Teilrotoren 2209 mit der gleichen Drehzahl angetrieben, außer die vorletzten Teilrotoren 2209 neben den Enden des Rotors 2208. Die vorletzten Teilrotoren 2209 sind so gezeigt, dass sie mit höheren Geschwindigkeiten angetrieben werden als die verbleibenden Teilrotoren 2209. Diese Bedingung erzeugt ähnliche sich bewegende Magnetfelder wie ein einzelner Volllängenrotor, außer nahe oder etwas einwärts der Ränder des Metallstreifens 2202, wo die Heizstärke erhöht ist. Die Streifentemperatur 2401, die aus solchen sich bewegenden Magnetfeldern resultiert, zeigt ein Profil, das über die Breite des Metallstreifens 2202 gleichmäßiger ist als die Streifentemperatur 2301 der in 23 dargestellten ersten Bedingung. Somit kann durch Einstellen der Drehzahl bestimmter Teilrotoren 2209 in einem Teilrotoren 2209 aufweisenden Rotor 2208 die Temperaturgleichmäßigkeit über die Breite des Metallstreifens 2202 verbessert werden.
In einigen Fällen kann die Streifentemperatur 2401 als gleichmäßiges Temperaturprofil betrachtet werden. In einigen Fällen können auch andere Techniken, wie etwa die hier offenbarten, dazu benutzt werden, ein gleichmäßiges Temperaturprofil zu erzielen. Ein gleichmäßiges Temperaturprofil kann ein Temperaturprofil über einen Metallgegenstand enthalten, der von einer Durchschnittstemperatur nicht mehr abweicht als 1 °C, 2 °C, 3 °C, 4 °C, 5 °C, 6 °C, 7 °C, 8 °C, 9 °C, 10 °C, 11 °C, 12 °C, 13 °C, 14 °C, 15 °C, 16 °C, 17 °C, 18 °C, 19 °C, 20 °C, 21 °C, 22 °C, 23 °C, 24 °C oder 25 °C. In einigen Fällen können auch andere Variationen verwendet werden. In einigen Fällen kann die Abweichung von einer Durchschnittstemperatur nicht mehr als 1 °C, 2 °C, 3 °C, 4 °C, 5 °C, 6 °C, 7 °C, 8 °C, 9 °C oder 10 °C betragen.
25 ist eine Vorderansicht eines Rotors 2508, die ein Magnetflussprofil 2509 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Wie hierin offenbart, können verschiedene Techniken ermöglichen, dass unterschiedliche Magnetflussmengen durch einen Metallstreifen treten, der neben einem magnetischen Rotor läuft. Eine Technik zum Steuern der über eine Breite des Metallstreifens induzierten Wärmemenge ist es, einen Rotor 2508 bereitzustellen, der ein zugeschnittenes Magnetflussprofil 2509 hat. Das zugeschnittene Magnetflussprofil 2509 kann so ausgestaltet sein, dass es die gewünschte Wärmemenge auf den Metallstreifen ausübt, wenn der Rotor 2508 neben einem sich bewegenden Metallstreifen rotiert. Der Rotor 2508 kann einer der hierin beschriebenen Rotoren sein, wie etwa der Rotor 108 von 1. Verschiedene Techniken können ein zugeschnittenes Magnetflussprofil 2509 ausüben, wie hierin im weiteren Detail beschrieben wird. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, einen verstärkten Magnetfluss unmittelbar proximal den Rändern des Metallstreifens vorzusehen, um das Vorherrschen von kühlen Punkten zu reduzieren, wie etwa jenen, die in 23 dargestellt sind. In einigen Fällen können auch andere Magnetflussprofile 2509 gewünscht werden, um für eine verbesserte Temperatursteuerung, mehr Flexibilität in der Temperatursteuerung zu sorgen, oder aus anderen Gründen.
In einigen Fällen kann das zugeschnittene Magnetflussprofil 2509 eines Rotors 2508 statisch und nicht dynamisch einstellbar sein. In diesen Fällen kann es erforderlich sein, dass der Rotor 2508 gestoppt wird (z.B. Drehung anhalten) und optional entfernt wird, um das Magnetflussprofil 2509 einzustellen. In einigen Fällen kann ein Rotor 2508 ein zugeschnittenes Magnetflussprofil 2509 haben, das statisch ist, erstellt mittels eines gewünschten Arrays von Permanentmagneten, wie etwa ein Halbach-Array. In einigen Fällen kann das Magnetflussprofil 2509 dynamisch eingestellt werden, wie etwa gemäß einem vorbestimmten Programm oder in Antwort auf Rückkopplung (z.B. Signalen von einem Temperatursensor, einem Flachheitssensor, einem Leistungssensor oder einem anderen solchen Sensor). Das Magnetflussprofil 2509 kann gemäß einer beliebigen geeigneten Technik dynamisch eingestellt, wie etwa Einstellen der Drehzahl von Teilrotoren, Einstellen von Aktuatoren zur Bewegung einiger der Magnete eines Rotors näher zu dem Metallstreifen hin oder weiter von diesem weg (z.B. näher zu einer Außenhülle des Rotors hin oder von dieser weg), Einstellen von Aktuatoren zur Bewegung von Flusskonzentratoren innerhalb oder um einen Rotor herum usw.
Ähnlich kann in einigen Fällen die Position und/oder Orientierung eines Rotors gesteuert werden, um das Magnetflussprofil einzustellen, das durch den Metallstreifen hindurchtritt. In diesen Fällen braucht sich das Magnetflussprofil 2509 des Rotors 2508 selbst nicht dynamisch verändern, sondern kann das Profil des Magnetflusses durch den Metallstreifen dynamisch eingestellt werden.
Das in 25 dargestellte zugeschnittene Magnetflussprofil 2509 des Rotors 2508 enthält dreieckig geformte Profilelemente. In einigen Fällen können Profilelemente auch andere Formen einnehmen, wie etwa rechteckförmig, kreisförmig, ellipsoid, Sägezahn oder irgendeine andere geeignete Form.
26 ist eine vordere Durchsicht, die einen Rotor 2608 mit einem konturierten magnetischen Rotor 2603 innerhalb einer Hülle 2601 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der Rotor 2608 ist ein Beispiel dafür, wie das zugeschnittene Magnetflussprofil 2509 von 25 erzielt werden kann. Der Rotor 2608 enthält eine Außenhülle 2601, die eine zylindrische Außenoberfläche präsentiert. Innerhalb der Hülle 2601 hat ein konturierter magnetischer 2603 eine Kontur, die in der Lage ist, das gewünschte zugeschnittene Magnetflussprofil 2609 zu erzielen. Der konturierte magnetische Rotor 2603 kann mehrere Magnete aufweisen, die um den magnetischen Rotor 2603 herum angeordnet sind. An Abschnitten, wo mehr Magnetfluss erwünscht ist, kann der Durchmesser des magnetischen Rotors 2603 größer sein, wohingegen Orte, wo der Durchmesser des magnetischen Rotors 2603 kleiner ist, in einem geringeren Magnetfluss nahe diesem Ort resultieren können.
27 ist eine vordere Durchsicht, die einen Rotor 2708 mit Flusskonzentratoren 2766 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der Rotor 2708 ist ein Beispiel davon, wie das zugeschnittene Magnetflussprofil 2609 von 25 erzielt werden kann. Der Rotor 2708 enthält eine Außenhülle 2701 mit Flusskonzentratoren 2766, die damit gekoppelt sind oder in die Hülle 2701 eingebaut sind. Innerhalb der Hülle 2701 hat ein magnetischer Rotor 2703 eine flache Kontur, die normalerweise ein flaches Magnetflussprofil ausgeben würde. Wegen des Vorhandenseins der Flusskonzentratoren 2766 präsentiert das Magnetflussprofil 2709 des Rotors 2708 eine zugeschnittene Kontur, ähnlich dem zugeschnittenen Magnetflussprofil 2509 von 25. In einigen Fällen kann eine dynamische Einstellung eines Rotor-Magnetflussprofils 2709 durch dynamische Verstellung der Flusskonzentratoren 2766 erzielt werden. In einigen Fällen können die Flusskonzentratoren 2766 innerhalb der Hülle 2701 angeordnet sein, wie etwa zwischen der Hülle 3081 und dem magnetischen Rotor 2703. Die Flusskonzentratoren 2766 können aus einem beliebigen Material sein, das zum Konzentrieren von Magnetfluss geeignet ist, wie etwa elektrischem Stahl (z.B. laminiertem Stahl).
28 ist eine weggeschnittene Seitenansicht eines Permanentmagnetrotors 2800 mit Flusskonzentratoren 2866 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der magnetische Rotor 2800 kann der Rotor 2708 von 27 oder irgendein anderer geeigneter Rotor sein, wie etwa die Rotoren 108, 110, 112, 114 von 1. Der magnetische Rotor 2800 kann eine oder mehrere magnetische Quellen 2803 enthalten, wie etwa Permanentmagnete. Der magnetische Rotor 2800 von 28 kann dem magnetischen Rotor 400 von 4 ähneln, aber mit hinzugefügten Flusskonzentratoren 2866.
Die magnetischen Quellen 2803 können von einer Hülle 2801 umschlossen sein. Die Hülle 2801 kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, das in der Lage ist, den Durchtritt von Magnetfluss zu erlauben. In einigen Fällen kann die Hülle 2801 aus einer nicht-metallischen Beschichtung hergestellt sein oder diese ferner enthalten. In einigen Fällen kann die Hülle 2801 eine Kevlar-Beschichtung enthalten.
In einigen Fällen kann der magnetische Rotor 2800 einen ferromagnetischen Kern 2805 mit einer Mittelachse 2807 enthalten. In einigen Fällen kann der magnetische Rotor 2800 auch andere interne Anordnungen enthalten, die zum Tragen der magnetischen Quellen 2803 geeignet sind. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl von magnetischen Quellen 2803 verwendet werden.
In einigen Fällen können Flusskonzentratoren 2866 mit der Hülle 2801 verbunden werden oder können anderweitig in die Oberfläche der Hülle 2801 eingebaut werden. In einigen Fällen können Flusskonzentratoren innerhalb der Grenzen der Hülle 2801 angeordnet werden, was erlaubt, dass die Außenoberfläche des Rotors im Wesentlichen zylindrisch bleibt. Die Flusskonzentratoren 2866 können an den auswärts weisenden Rändern (z.B. radial auswärts weisenden Rändern) der magnetischen Quellen 2803 positioniert werden. Der Magnetfluss kann immer dann verbessert werden, wenn Flusskonzentratoren 2866 vorhanden sind, in Bezug auf Orte, wo keine Flusskonzentratoren 2866 vorhanden sind. Daher kann ein Rotor 2800 mit Magnetflusskonzentratoren 2866 an einigen seitlichen Orten entlang der Breite des Rotors 2800 konstruiert werden (z.B. in und aus der Seite von 28) und nicht an anderen Orten. Daher kann ein zugeschnittenes Magnetflussprofil über die Breite des Rotors 2800 erzielt werden.
29 ist eine Vorderansicht, die einen Rotorsatz 2900 darstellt, der variabler-Fluss-Rotoren 2908, 2910 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung enthält. Wie in 29 dargestellt, sind die Umrisse der Rotoren 2908, 2910 konturiert (z.B. eine vasenartige Kontur oder eine Bowling-kegelartige Kontur), um das konturierte Magnetflussprofil der Rotoren 2908, 2910 darzustellen. Die tatsächliche Außenoberfläche der Rotoren 2908, 2910 kann konturiert, zylindrisch oder anderweitig geformt sein. Wie hierin offenbart, kann ein zugeschnittenes Magnetflussprofil mittels verschiedener Techniken unabhängig von der Form der Außenhülle des Rotors 2908, 2910 erstellt werden.
Die Rotoren 2908, 2910 nehmen insbesondere ein kontinuierliches variables Magnetflussprofil ein. Dieses besondere Profil kann als kontinuierliches variables Kronenprofil bekannt sein. Dieses besondere Profil und andere ähnliche Profile können dazu benutzt werden, um für eine verbesserte Einstellbarkeit für die Flussmenge zu sorgen, die durch den Magnetstreifen 2902 hindurchtritt. Durch Einstellen der Position und/oder Orientierung der Rotoren 2908, 2910 können dem Metallstreifen 2902 unterschiedliche Magnetfeldprofile präsentiert werden. Zum Beispiel kann die Bewegung der Position eines oder mehrerer Rotoren 2908, 2910 in Querrichtung (zum Beispiel links-rechts gemäß 29) oder in vertikaler Richtung (z.B. oben-unten gemäß 29) für einen gewissen Grad an Steuerung über den Magnetfluss sorgen, der durch den Metallstreifen 2902 hindurchtritt. Ferner kann eine Drehung von einem oder mehreren der Rotoren 2908, 2910 um eine Längsachse (z.B. Längsachse des Streifens oder uhrzeigersinnige oder gegenuhrzeigersinnige Drehung gemäß 29) oder um eine vertikale Achse (z.B. Drehung um eine Achse, die parallel zu dem Blatt ist und sich von der Ober- zur Unterseite des Blatts erstreckt, gemäß 29) für einen weiteren Grad der Steuerung über den Magnetfluss sorgen, der durch den Metallstreifen 2902 hindurchtritt. Schließlich können eine koordinierte Einstellung des oberen Rotors 2908 und des unteren Rotors 2910 in Bezug aufeinander und in Bezug auf den Metallstreifen 2902 für eine noch weitere Steuerung über den Magnetfluss sorgen, der durch den Metallstreifen 2902 hindurchtritt.
30 ist eine Vorderansicht, die den Rotorsatz 2900 von 29 nach dem Umpositionierung der variabler-Fluss-Rotoren 2908, 2910 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In 30 ist der obere Rotor 2908 in einer ersten Richtung bewegt worden und ist der untere Rotor 2910 in einer entgegengesetzten Richtung bewegt worden. Im Ergebnis sind Abschnitte der Rotoren 2908, 2910 mit höherem Magnetfluss direkter über dem Metallstreifen 2902 positioniert, was in einem erhöhten Wärmeeintrag in dem Metallstreifen 2902 nahe den Rändern des Metallstreifens 2902 resultiert.
31 ist eine Vorderansicht, die einen Rotorsatz 3100 darstellt, der aufgeweiteter-Fluss-Rotoren 3108, 3110 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung enthält. Wie in 31 dargestellt, sind die Umrisse der Rotoren 3108, 3110 aufgeweitet (z.B. eine trompetenartige Kontur), um das aufgeweitete Magnetflussprofil der Rotoren 3108, 3110 darzustellen. Die tatsächliche Außenoberfläche der Rotoren 3108, 3110 kann aufgeweitet, zylindrisch oder anderweitig geformt sein. Wie hierin offenbart, kann ein zugeschnittenes Magnetflussprofil mittels verschiedener Techniken unabhängig von der Form der Außenhülle des Rotors 3108, 3110 erstellt werden.
Die aufgeweitete Form des Magnetflussprofils der Rotoren 3108, 3110 kann besonders nützlich sein, um die Wärmemenge einzustellen, die nahe den Rändern des Metallstreifens 3102 auftritt. Durch seitliche Einstellung (z.B. links-rechts gemäß 31) der Position der Rotoren 3108, 3110 in Bezug aufeinander und in Bezug auf den Metallstreifen 3102 kann die Intensität des durch den Metallstreifen hindurchtretenden Magnetflusses nahe den Rändern des Metallstreifens 3102 erhöht werden, ohne die Menge des Magnetflusses zu erhöhen, der durch die Mitte des Metallstreifens h i nd u rchtritt.
32 ist eine Vorderansicht, die Techniken zum Einstellen der Menge des Magnetflusses, der durch einen Metallstreifen 3202 hindurchtritt, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Wie in 32 dargestellt, ist der Umriss des Rotors 3208 linear (z.B. zylindrisch), so dass er das lineare Magnetflussprofil der Rotoren 3208 repräsentiert. Die in 32 dargestellten Techniken können jedoch auch mit Rotoren 3208 mit nicht-linearen (z.B. konturierten) Magnetflussprofilen verwendet werden. Die tatsächliche Außenoberfläche der Rotoren 3208, 3210 kann konturiert, zylindrisch oder anderweitig geformt sein. Wie hierin offenbart, kann ein zugeschnittenes Magnetflussprofil durch den Metallstreifen 3202 mittels verschiedener Techniken unabhängig vom Magnetflussprofil des Rotors 3208 erstellt werden. Durch Ausüben einer externen Kraft auf den Metallstreifen 3202 kann der Metallstreifen 3202 an bestimmten Orten (z.B. den Rändern des Streifens 3202 in 32) zu dem Rotor 3208 hin gespannt werden und an anderen Orten (z.B. der Mitte des Streifens 3202 in 32) von dem Rotor 3208 entfernt bleiben. Daher können die dem Rotor 3208 nächsten Abschnitte des Metallstreifens 3202 mit dem stärksten Magnetfluss versorgt werden. Es kann eine beliebige geeignete Technik dazu benutzt werden, Kraft auszuüben, um den Metallstreifen 3202 zum Rotor 3208 zu spannen. In einem Beispiel kann ein Fluidstrahl 3296, wie etwa Gas (z.B. Luft) dem Metallstreifen 3202 zugeführt werden, gegenüber dem Rotor 3208 an einem Ort, wo ein verstärkter Magnetfluss erwünscht ist. Dieser Fluidstrahl 3296 kann den Metallstreifen 3202 zum Rotor 3208 hin spannen. In einem anderen Beispiel kann eine Walze oder ein Walzensatz 3298 gegenüber dem Metallstreifen 3202 von dem Rotor 3208 an dem Ort positioniert werden, wo ein verstärkter Magnetfluss gewünscht ist. Diese Walze oder der Walzensatz 3298 kann den Metallstreifen 3202 zum Rotor 3208 hin spanne. Es können auch andere geeignete Techniken dazu benutzt werden, selektiv Abschnitte des Metallstreifens 3202 zum Rotor 3208 hin zu spannen.
33 ist eine Draufsicht eines rotierenden Magnetheizers 3300 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der rotierende Magnetheizer 3300 kann dem rotierenden Magnetheizer 100 von 1 oder dem rotierenden Magnetheizer 200 von 2 ähneln, obwohl mit zusätzlichen Heizelementen 3391, 3393, 3396 (z.B. Hilfsheizelementen). Der rotierende Magnetheizer 3300 von 33 kann die zusätzlichen Heizelemente 3391, 3393, 3396 dazu verwenden, um etwaige kühle Punkte in dem Metallstreifen 3302 auszugleichen, nachdem er mittels der Rotoren 3308, 3312 erhitzt wurde. Es kann eine beliebige Anzahl von zusätzlichen Heizelementen 3391, 3393, 3396 angewendet werden, wie etwa eines, zwei (z.B. ein Paar von Elementen, die symmetrisch um eine Mittellinie der Querbreite des Metallstreifens 3302 positioniert sind) oder drei oder mehr.
Wenn der Metallstreifen 3302 die Rotoren 3308, 3312 in Richtung 3324 passiert, kann der Metallstreifen 3302 erhitzt werden. In Abhängigkeit von dem Magnetfluss, der durch den Metallstreifen 3302 hindurchtritt, kann der Metallstreifen die Rotoren 3308, 3312 mit einem Temperaturprofil 3395 verlassen, das kühle Punkte enthält (z.B. lokalisierte Bereiche niedriger Temperatur). In einigen Fällen können diese kühlen Punkte gemildert werden, indem mittels der zusätzlichen Heizelemente 3391, 3393, 3396 eine Extrahitze angewendet wird. Die zusätzlichen Heizelemente 3391 können ein beliebiges geeignetes Heizelement repräsentieren, wie etwa einen rotierenden Magneten, Heißluft, erhitztes Fluid, elektrischer Widerstand, direkte Flammenbehandlung, Infrarot-Heizung, Induktionsheizung oder andere solche Elemente, die in der Lage sind, dem Metallstreifen 3302 an oder nahe den kühlen Punkten lokalisierte Wärme hinzuzufügen. Wie in 33 dargestellt, sind die zusätzlichen Heizelemente 3391 stromab der Rotoren 3308, 3312 positioniert, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht, und die zusätzlichen Heizelemente 3391 stattdessen auch stromauf der Rotoren 3308, 3312 positioniert werden können, um den Bereich des Metallstreifens 3302 vorzuheizen, der andernfalls in einem kühlen Punkt resultieren würde.
Das zusätzliche Heizelement 3393 ist ein Beispiel eines rotierenden Magneten, der mehrere Magnetpole auf einer Scheibe enthält, die sich um eine zur Oberfläche des Metallstreifens orthogonale Achse dreht. Diese Drehung induziert Wärme innerhalb des Metallstreifens 3302 um einen Zielort herum, wie etwa dort, wo kühle Punkte existieren oder voraussichtlich existieren.
Das zusätzliche Heizelement 3396 ist ein Beispiel eines rotierenden Magneten (z.B. magnetischen Rotors), der sich um eine Rotationsachse herum dreht, die parallel zur Richtung 3324 (z.B. stromabwärtige Richtung) und orthogonal zur Querbreite des Metallstreifens 3302 ist. In einigen Fällen kann das zusätzliche Heizelement 3391 ein rotierender Magnet (z.B. ein magnetischer Rotor) sein, der sich um eine Rotationsachse dreht, die parallel zu den Rotoren 3308, 3312 ist (z.B. orthogonal zur Richtung 3324 und parallel zur Querbreite des Metallstreifens 3302).
Nach Passieren der beiden Rotoren 3308, 3312 und etwaiger zusätzlicher Heizelemente 3391, 3393, 3396 kann der Metallstreifen 3302 ein Temperaturprofil 3397 haben, das gleichmäßig, angenähert gleichmäßig oder gleichmäßiger ist als das Temperaturprofil 3395.
In einigen Fällen können kalte Punkte nahe aber nicht an den Rändern des Metallstreifens 3302 auftreten. Dieser Ort kann üblicherweise auf den Weg zurückgehen, den Wirbelströme innerhalb des Metallstreifens 3302 einnehmen müssen, wenn sie sich einem Rand annähern, was in einem lokalisierten kalten Punkt mit kurzem Abstand von dem Rand entfernt resultiert, mit einem lokalisierten heißen Punkt am Rand. In einigen Fällen können die zusätzlichen Heizelemente 3391, 3393, 3396 nahe dem Metallstreifen 3302 an einem seitlichen Ort positioniert werden, der zwischen einem Rand des Metallstreifens 3302 und einer Quermittellinie des Metallstreifens 3302 liegt. In einigen Fällen können die zusätzlichen Heizelemente 3391, 3393, 3396 benachbart dem Metallstreifen an einem seitlichen Ort positioniert werden, der vom Rand des Metallstreifens (z.B. zur Quermittellinie des Metallstreifens hin) seitlich mit einem Abstand von oder angenähert 5% - 25%, 7% - 20%, 8% - 15%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13% oder 14% der Breite des Metallstreifens 3302 angeordnet ist.
34 ist eine Kombination eines schematischen Diagramms und eines Graphen, die ein magnetisches Heiz- und Spannungssteuersystem 3400 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das System 3400 kann mehrere Rotoren 3408, 3410 enthalten, die in der Lage sind, den Metallstreifen 3402 zu erhitzen und auch Spannungsänderungen in dem Metallstreifen 3402 zu induzieren. Das magnetische Heiz- und Spannungssteuersystem 3400 kann mit einem beliebigen geeigneten Metallbearbeitungsgerät verwendet werden, wie etwa einem Coil-Abwickler oder einem Coil-Aufwickler, wie in 34 dargestellt.
Der linke Abschnitt von 34 zeigt Rotoren 3408, die unmittelbar stromab eines Coil-Abwicklers positioniert sind. Wenn der Metallstreifen 3402 von dem Coil abgewickelt wird, kann die Spannung anfänglich relative hoch sein, wie in der Spannungslinie 3409 von 34 zu sehen. Indem jeder der Rotoren 3408 in stromaufwärtiger Richtung rotiert, können die Rotoren 3408 Spannungseinstellungen ausüben, während gleichzeitig die Temperatur des Metallstreifens 3402 angehoben wird, wie in der Temperaturlinie 3401 von 34 zu sehen. Jeder aufeinanderfolgende Rotor 3408, der nach dem Coil-Abwickler in stromaufwärtiger Richtung betrieben wird, kann die Spannung des Metallstreifens verringern, während die Temperatur des Metallstreifens erhöht wird. Diese Technik kann besonders günstig sein, weil dann, wenn die Temperatur des Metallstreifens 3402 ansteigt, eine übermäßige Spannung und/oder ein körperlicher Kontakt unerwünscht sein kann und Defekte in dem Metallstreifen 3402 hervorrufen kann. Die Verwendung eines magnetischen Rotors 3408 zum Erhöhen der Temperatur und zum Verringern der Spannung im Metallstreifen 3402 kann erzielt werden, ohne einen körperlichen Kontakt zwischen dem Metallstreifen 3402 und dem Rotor 3408 herzustellen.
Der rechte Abschnitt von 34 zeigt Rotoren 3410, die unmittelbar stromauf eines Coil-Aufwicklers positioniert sind. Da der Metallstreifen 3402 zum Coil-Aufwickler ausgerichtet ist, kann die Spannung anfänglich relativ gering sein und braucht nicht erhöht zu werden, bevor der Metallstreifen 3402 auf den Coil gewickelt wird. Zusätzlich kann es erwünscht sein, die Temperatur des Metallstreifens 3402 unmittelbar vor dem Aufwickeln zu erhöhen, insbesondere dann, wenn der Metallstreifen 3402 zuvor auf eine niedrige Temperatur abgeschreckt worden ist. Daher kann ein magnetischer Rotor 3410, wie hierin beschrieben, besonders nützlich sein, um sowohl die Temperatur des Metallstreifens 3402 anzuheben als auch die Spannung in dem Metallstreifen 3402 anzuheben, ohne Kontakt mit dem Metallstreifen 3402 zu benötigen. Durch Drehung der magnetischen Rotoren 3410 in stromabwärtiger Richtung können die Rotoren 3410 die Spannung in dem Metallstreifen 3402 erhöhen, während sie gleichzeitig die Temperatur des Metallstreifens 3402 erhöhen.
35 ist eine Vorderansicht eines Rotors 3508 mit einem Paar von Rotorhülsen 3592, die für ein Magnetflussprofil 3509 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung sorgen. Wie hierin offenbart, können verschiedene Techniken in der Lage sein, unterschiedliche Magnetflussmengen durch einen Metallstreifen hindurchtreten zu lassen, der benachbart einem magnetischen Rotor läuft. Eine Technik zum Steuern der über die Breite eines Metallstreifens eingebrachten Wärmemenge ist es, einen Rotor 3508 mit einem zugeschnittenen Magnetflussprofil 3509 bereitzustellen. Das zugeschnittene Magnetflussprofil 3509 kann so ausgestaltet sein, dass es die gewünschte Wärmemenge auf den Metallstreifen ausübt, wenn der Rotor 3508 benachbart einem sich bewegenden Metallstreifen rotiert. Der Rotor 3508 kann ein beliebiger der hierin beschriebenen Rotoren sein, wie etwa der Rotor 108 of 1.
Wie in 35 dargestellt, kann ein zugeschnittenes Magnetflussprofil 3509 mittels Rotorhülsen 3592 erzeugt werden, die an oder um einen magnetischen Rotor 3504 herum an verschiedenen Orten positioniert werden können. Die Rotorhülsen 3592 können ausgestaltet sein, um den Magnetfluss kurzzuschließen und/oder zu fokussieren, um hierdurch ein Magnetflussprofil 3509 zu erzeugen, das ähnlich einem magnetischen Rotor mit veränderlicher Breite wäre, ohne aber die Breite des Rotors tatsächlich verändern zu müssen. Die Hülse 3592 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, um einen Magnetfluss kurzzuschließen und/oder zu fokussieren, wie etwa ferromagnetischen Materialien (z.B. Stahl).
Die Hülse 3592 kann sich über die volle Breite des Rotors 3508 oder weniger als die volle Breite des Rotors 3508 erstrecken. Wie dargestellt, wird eine 2-Hülsen-Anordnung dazu benutzt, ein Magnetflussprofil 3509 bereitzustellen, das um eine Mittellinie 3509 des Rotors 3508 symmetrisch ist. In anderen Fällen kann eine Hülse oder können mehr als zwei Hülsen verwendet werden. In einigen Fällen kann, wie in 35 dargestellt, sich eine Hülse 3592 von oder nahe einem Ende des Rotors 3508 zur Mittellinie 3594 über eine Distanz erstrecken, die bei oder angenähert 60 mm bis 140 mm, 70 mm bis 130 mm, 80 mm bis 120 mm oder 90 mm bis 110 mm, oder bei oder angenähert 100 mm beträgt. In einigen Fällen kann sich die Hülse 3592 über eine Distanz erstrecken, die ausreicht, um zwischen angenähert 5% und angenähert 25% der vollen Länge des Rotors 3508 zu bedecken, wie etwa bei oder angenähert 5% - 25%, 8% - 20%, 10% - 18% oder 15%. In einigen Fällen kann ein Paar von Hülsen 3592, die jeweils angenähert 20% der Länge des Rotors 3508 bedecken, gemeinsam 40% der Länge des Rotors 3508 bedecken. In einigen Fällen können die Hülsen 3592 angeordnet sein, um Abschnitte des Rotors 3508 zu bedecken, die sich über die Breite des zu erhitzenden Metallstreifens hinaus erstrecken. In einigen Fällen kann eine Hülse 3592 irgendwo zwischen angenähert 0% und 80% der vollen Länge des Rotors 3508 bedecken.
In einigen Fällen können die Hülsen 3592 automatisch oder manuell einstellbar sein, um mehr oder weniger des Rotors 3508 zu bedecken. In diesen Fällen kann es erwünscht sein, die Position der Hülsen 3592 basierend auf der Breite des zu erhitzenden Metallstreifens einzustellen. Die Hülsen 3592 können mit dem Rotor 3508 gekoppelt sein, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. Um ein Überhitzen der Hülse 3592 durch Induktionsheizung zu vermeiden, insbesondere wenn die Hülse 3592 nicht vollständig mit dem Rotor 3508 drehend gekoppelt ist, kann die Hülse 3592 Laminate oder andere Merkmale enthalten, um die Menge der Induktiven Wärme zu reduzieren, die durch die sich ändernden Magnetfelder induziert wird. In einigen Fällen kann die Hülse 3592 mit dem Rotor 3508 drehbar verbunden sein, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. In einigen Fällen kann eine Lücke zwischen der Hülse 3592 und den magnetischen Quellen innerhalb des Rotors 3508 vorhanden sein. Diese Lücke kann eine Distanz von bei oder angenähert 5 mm - 20 mm, 7 mm - 15 mm oder 10 mm haben.
Eine Hülse 3592 kann eine beliebige geeignete Dicke haben, obwohl in einigen Fällen die Dicke der Hülse bei oder angenähert 1 mm bis 50 mm, 10 mm bis 50 mm, 1 mm bis 30 mm, 15 mm bis 40 mm, 20 mm bis 30 mm, 10 mm bis 20 mm oder bei oder angenähert 10 mm oder 20 mm betragen kann.
Die Hülse 3592 kann die Wirkung haben, die Stärke des Magnetfelds zu reduzieren, das sich von dem Rotor 3508 erstreckt, wo die magnetischen Quellen des Rotors 3508 von der Hülse 3592 bedeckt sind. Die Hülse 3592 kann den Magnetfluss kurzschließen. Die Hülse 3592 kann positioniert werden, um ein erwünschtes Magnetflussprofil 3509 erzeugen, wie etwa ein solches, das einen erhöhten Magnetfluss nahe den Rändern (z.B. etwas einwärts von den Rändern) eines zu erhitzenden Metallstreifens vorsieht.
In einigen Fällen kann die Position und/oder % Überlappung einer Rotorhülse 3592 in Bezug auf den Rotor 3508 gesteuert werden, um das Magnetflussprofil einzustellen, das durch den Metallstreifen hindurchtritt. In diesen Fällen braucht sich das Magnetprofil 3509 des Rotors 3508 selbst nicht dynamisch zu verändern, aber kann das Profil des Magnetflusses durch den Metallstreifen dynamisch eingestellt werden.
36 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor 3608 oberhalb eines Metallstreifens 3602 mit einer Flussführung 3698 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Diagramm von 36 zeigt die Flussführung 3698 und den Metallstreifen 3602 von der Oberfläche des Metallstreifens 3602 aufwärts. In einigen Fällen kann die gleiche Konfiguration und Typ von Flussführung 3698 symmetrisch zu einer Mittelebene des Metallstreifens angeordnet werden (z.B. einer die Dicke des Metallstreifens halbierenden Ebene). Zu Illustrationszwecken ist der von dem Rotor 3608 versteckte Abschnitt der Flussführung 3698 gestrichelt gezeigt.
Die Flussführung 3698 kann benachbart aber mit Abstand von einem Rand des Metallstreifens 3602 positioniert werden. Die Flussführung 3698 kann derart geformt sein, dass ihre Oberseite zu der Form des magnetischen Rotors 3608 konturiert ist, so dass die Flussführung 3698 in enger Nachbarschaft zum Rotor 3608 platziert werden kann. Der Rotor 3608 kann sich an dem Rand des Metallstreifens 3602 vorbei erstrecken. Die Flussführung 3698 kann die Wirkung haben, den Magnetfluss um den Rand des Metallstreifens 3602 umzulenken, um hierdurch ein etwaiges Überhitzen des Rands des Metallstreifens 3602 zu minimieren.
Die Flussführung 3698 kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, wie etwa jenen, die hierin in Bezug auf die Flussführungen beschrieben sind. Die Flussführung 3698 kann beliebige geeignete Dimensionen haben. In einigen Fällen kann die Flussführung 3698 angenähert 100 mm lang und angenähert 30 mm breit sein, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. Die Flussführung 3698 kann angenähert 15 mm vom Rotor 3608 und angenähert 10 mm vom Rand des Metallstreifens 3602 positioniert werden, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht.
37 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor 3708 oberhalb eines Metallstreifens 3702 mit einer stangenförmigen Flussführung 3798 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Diagramm von 37 zeigt die stangenförmige Flussführung 3798 und den Metallstreifen 3702 von der Oberfläche des Metallstreifens 3702 aufwärts. In einigen Fällen kann die gleiche Konfiguration und Typ von Flussführung 3798 symmetrisch zu einer Mittelebene des Metallstreifens angeordnet werden (z.B. eine die Dicke des Metallstreifens halbierende Ebene). Zu Illustrationszwecken ist der von dem Rotor 3708 versteckte Abschnitt der Flussführung 3798 gestrichelt gezeigt.
Die Flussführung 3798 kann benachbart aber mit Abstand von einem Rand des Metallstreifens 3702 positioniert werden. Die Flussführung 3798 kann stangenförmig sein und kann sich über eine Länge erstrecken, die größer ist als der Durchmesser des Rotors 3708. Der Rotor 3708 kann sich am Rand des Metallstreifens 3702 vorbei erstrecken. Die Flussführung 3798 kann die Wirkung haben, den Magnetfluss um den Rand des Metallstreifens 3702 umzulenken, sowie auch einen von dem Metallstreifen 3702 erzeugten sekundären Fluss stören und/oder absorbieren, um hierdurch ein etwaiges Überhitzen des Rands des Metallstreifens 3702 zu minimieren.
Die Flussführung 3798 kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, wie etwa jenem, das hierin in Bezug auf Flussführungen beschrieben ist. Die Flussführung 3798 kann beliebige geeignete Dimensionen haben. In einigen Fällen kann die Flussführung 3798 300 mm lang und angenähert 30 mm breit sein, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. Die Flussführung 3798 kann angenähert 25 mm vom Rotor 3708 und angenähert 10 mm vom Rand des Metallstreifens 3702 positioniert sein, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht.
In einigen Fällen kann eine gewünschte Flussführung 3798 eine geringe Breite haben (z.B. angenähert 10 mm), eine mäßige Dicke (z.B. angenähert 60 mm) und eine relativ lange Breite (z.B. angenähert 400 mm oder länger). Die geringe Breite kann die Magnetkräfte auf den Rotor 3708 minimieren.
38 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, welches einen magnetischen Rotor 3808 oberhalb eines Metallstreifens 3802 mit einer Randabschirmungs-Flussführung 3898 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Diagramm von 38 zeigt die Randabschirmungs-Flussführung 3898 und den Metallstreifen 3802 von der Oberfläche des Metallstreifens 3802 aufwärts. In einigen Fällen kann die gleiche Konfiguration und Typ von Flussführung 3898 symmetrisch zu einer Mittelebene des Metallstreifens angeordnet werden (z.B. eine die Dicke des Metallstreifens halbierenden Ebene). Zu Illustrationszwecken ist der vom Rotor 3808 versteckte Abschnitt der Flussführung 3898 gestrichelt gezeigt.
Die Flussführung 3898 kann benachbart und mit Abstand von dem Metallstreifen 3802 positioniert werden. Die Flussführung 3898 kann zwischen dem Rotor 3808 und dem Metallstreifen 3802 positioniert werden. In einigen Fällen kann sich die Flussführung 3898 über einen Rand des Metallstreifens 3802 hinaus erstrecken. Die Flussführung 3898 kann mit beliebigem geeigneten seitlichen Abstand positioniert werden und kann sich über die volle Breite des Metallstreifens 3802 oder weniger als die volle Breite des Metallstreifens 3802 erstrecken. Die Flussführung 3898 kann allgemein flach und streifenförmig sein und kann sich über eine Länge (z.B. in der stromabwärtigen Richtung) erstrecken, die größer ist als der Durchmesser des Rotors 3808, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. Der Rotor 3808 kann sich am Rand des Metallstreifens 3802 vorbei erstrecken. Die Flussführung 3898 kann die Wirkung haben, ihren eigenen sekundären Magnetfluss zu erzeugen, um hierdurch ein etwaiges Überhitzen des Rands des Metallstreifens 3802 zu minimieren.
Die Flussführung 3898 kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, wie etwa jenem, das hierin in Bezug auf Flussführungen beschrieben ist, wie etwa Kupfer, Aluminium oder beliebigen elektrisch leitfähigen Materialien. Die Flussführung 3898 kann beliebige geeignete Dimensionen haben. In einigen Fällen kann die Flussführung 3898 angenähert 100 mm lang und angenähert 30 mm breit sein, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. Die Flussführung 3898, die den Metallstreifen 3802 vom Rand des Metallstreifens 3802 her überlappt, kann die Intensität steuern, mit der die Flussführung 3898 die Wärmemenge reduziert, die am Rand des Metallstreifens 3802 auftritt. In einigen Fällen kann die Überlappung bei oder angenähert 10 mm bis 70 mm, 20 mm bis 60 mm, 30 mm bis 50 mm oder 40 mm betragen. Zusätzlich kann die Dicke der Flussführung 3898 die Intensität beeinflussen, mit der die Flussführung 3898 die Wärmemenge reduziert, die am Rand des Metallstreifens 3802 auftritt. In einigen Fällen kann die Dicke der Flussführung 3898 bei oder angenähert 1 mm bis 10 mm, 3 mm bis 7 mm oder 5 mm betragen. In einigen Fällen kann die Dicke der Flussführung 3898 dynamisch eingestellt werden, durch Verschieben individueller Metallbleche in und aus der Flussführung 3898. Zusätzlich kann die Lücke zwischen der Flussführung 3898 und dem Rotor 3808 und die Lücke zwischen der Flussführung 3898 und dem Streifen 3802 die Intensität beeinflussen, mit der die Flussführung 3898 die Wärmemenge reduziert, die am Rand des Metallstreifes 3802 auftritt. In einigen Fällen kann die Lücke zwischen der Flussführung 3898 und dem Streifen 3802 bei oder angenähert 5 mm bis 50 mm, 10 mm bis 40 mm oder 20 mm betragen. Zusätzlich kann die Länge der Flussführung 3898 (z.B. in stromabwärtiger Richtung, orthogonal zur Rotationsachse des Rotors 3808) die Intensität beeinflussen, mit der die Flussführung 3898 die Wärmemenge reduziert, die am Rand des Metallstreifens 3802 auftritt. In einigen Fällen kann die Länge der Flussführung 3898 bei oder angenähert 100 mm bis 600 mm, 200 mm bis 500 mm oder 300 mm betragen. Zusätzlich kann die Breite der Flussführung 3898 (z.B. in Richtung parallel zur Rotationsachse des Rotors 3808) die Intensität beeinflussen, mit der die Flussführung 3898 die Wärmemenge reduziert, die am Rand des Metallstreifens 3802 auftritt. In einigen Fällen kann die Breite der Flussführung 3898 bei oder angenähert 40 mm bis 160 mm, 50 mm bis 150 mm oder 100 mm betragen.
In einigen Fällen kann die Flussführung 3898 so positioniert werden, dass sie nur einen bestimmten Abschnitt des Metallstreifens 3802 überlappt, ohne einen Rand des Metallstreifens 3802 zu überlappen. Zum Beispiel kann eine Flussführung 3898 so positioniert werden, dass sie nur einen seitlichen Bereich überlappt, wo sich tendenziell ein kalter Punkt bildet.
39 ist ein axonometrisches, partielles, schematisches Diagramm, das einen magnetischen Rotor 3908 oberhalb eines Metallstreifens 3902 mit einem Flussausrichter 3998 gemäß vorbestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Diagramm von 39 zeigt den Flussausrichter 3998 und den Metallstreifen 3902 von der Oberfläche des Metallstreifens 3902 aufwärts. In einigen Fällen kann die gleiche Konfiguration und Typ des Flussausrichters 3998 symmetrisch zu einer Mittelebene des Metallstreifens angeordnet werden (z.B. einer die Dicke des Metallstreifens halbierenden Ebene). Ein identischer Flussausrichter 3998 kann hinter dem Rotor 3908 angeordnet werden (z.B. gegenüber einer Ebene, die orthogonal zur Oberfläche des Metallstreifens 3902 ist und die die Rotationsachse des Rotors 3908 schneidet). Der Flussausrichter 3998 kann dem Flussausrichter 766 von 7 ähneln.
In einigen Fällen kann sich der Flussausrichter 3998 über eine volle Breite des Metallstreifens 3902 erstrecken, sowie auch weniger als oder mehr als eine volle Breite des Metallstreifens 3902. In einigen Fällen kann jedoch der Flussausrichter 3998 eine Breite haben, die kleiner ist als die Breite des Metallstreifens 3902, und kann positioniert werden, um den Fluss in den Metallstreifen 3902 an seitlichen Bereichen zu lenken, wo andernfalls ein kühler Punkt auftreten könnte. Der Flussausrichter 3998 kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, wie etwa jenem, das hierin in Bezug auf die Flussausrichter und Flussführungen beschrieben ist. der Flussausrichter 3998 kann beliebige geeignete Dimensionen haben.
40 ist eine schematische Illustration einer Härtungskammer 4000 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In einigen Fällen enthält die Härtungskammer 4000 ein Gehäuse 4005, das aus einem nichtmagnetischen Material aufgebaut sein kann. Ein sich in Walzrichtung 4020 bewegender beschichteter Metallstreifen 4010 kann durch eine Eintrittsöffnung 4030 in die Härtungskammer eintreten. Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann aus einem beliebigen geeigneten Material beliebiger Dicke sein, wobei auf eine oder beide der Ober- und Seitenseiten eine Beschichtung aufgetragen ist (z.B. beschichtetes Aluminiumblech, beschichtetes Stahlblech, beschichtete Kupferfolie, beschichtetes rostfreies Stahl-Shate oder ein beschichteter dünner Barren, um nur einige zu nennen). In einem Beispiel ist der beschichtete Metallstreifen 4010 Aluminiumdosenendmaterial oder Aluminiumdosenkörpermaterial, obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. In einigen Beispielen kann der beschichtete Metallstreifen 4010 im Wesentlichen horizontal oder in einer beliebigen anderen geeigneten Bearbeitungsorientierung sein. Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann benachbart einem oder mehreren oberen magnetischen Rotoren 4040 (z.B. über dem beschichteten Metallstreifen 4010 angeordnet) und benachbart einem oder mehreren unteren magnetischen Rotoren 4045 (z.B. unter dem beschichteten Metallstreifen 4010 angeordnet) passieren. In einigen Konfigurationen sind nur die oberen magnetischen Rotoren 4040 vorhanden; in anderen Konfigurationen sind nur die unteren magnetischen Rotoren 4045 vorhanden. Die Härtungskammer 4000 kann eine beliebige geeignete Anzahl von oberen magnetischen Rotoren 4040 und/oder unteren magnetischen Rotoren 4045 enthalten. Jeder magnetische Rotor (z.B. der untere magnetische Rotor 4045 oder obere magnetische Rotor 4040) kann ein magnetischer Rotor sein, wie er hierin offenbart ist, wie etwa die magnetischen Rotoren 108, 110 von 1.
Jeder obere magnetische Rotor 4040 und/oder untere magnetische Rotor 4045 enthält einen oder mehrere Magnete 4050. Der eine oder die mehreren Magnete 4050 können auf/innerhalb jedes Rotors in einer beliebigen geeigneten Weise angeordnet werden. 40 illustriert ein nichteinschränkendes Beispiel, wo vier Magnete 4050 um eine Oberfläche 4055 der magnetischen Rotoren 4040, 4045 angeordnet ist. In einigen nicht-einschränkenden Beispielen sind die Magnete 4050 zumindest teilweise in die magnetischen Rotoren 4040, 4045 eingebettet. In anderen Beispielen sind die Magnete 4050 mit der Oberfläche 4045 verbunden oder daran angebracht. Jeder magnetische Rotor 4040, 4045 kann eine beliebige Anzahl von Magneten 4050 mit einer beliebigen geeigneten Querschnittsform enthalten. Zum Beispiel können die Magnete 4050 rechteckig, dreieckig, quadratisch oder in irgendeiner anderen geometrischen Form sein, oder irgendeine Kombination davon. Die Magnete 4050 können Permanentmagnete und/oder Elektromagnete sein. Obwohl die magnetischen Rotoren 4040, 4045 als zylindrische Trommeln dargestellt sind, können sie auch eine beliebige geeignete Querschnittsform und Dimensionen haben.
In einigen Fällen ist die Härtungskammer 4000 derart konfiguriert, dass ein Großteil des von den magnetischen Rotoren 4040, 4045 erzeugten Magnetflusses auf die Oberfläche des Metallstreifens so ausgerichtet wird, um Wärmeerzeugung nahe der Oberfläche(n) des Metallstreifens zu konzentrieren. In einigen Fällen wird der Magnetfluss derart ausgerichtet, dass die Mitte des Metallstreifens weniger erhitzt wird als die Außenoberfläche(n) des Metallstreifens. In einigen Fällen kann ein beliebiger der oben beschriebenen Flusskonzentratoren oder Ablenker verwendet werden. Durch Konzentrieren der Wärmeerzeugung nahe der Oberfläche des Metallstreifens kann die Wärme dazu benutzt werden, eine Beschichtung zu härten, mit minimalem Einfluss auf die metallurgischen Eigenschaften des Metallstreifens.
Wenn die Härtungskammer 4000 sowohl obere magnetische Rotoren 4040 als auch untere magnetische Rotoren 4045 enthält, können die oberen magnetischen Rotoren 4040 mit den unteren magnetischen Rotoren 4045 vertikal fluchten, wie in 40 gezeigt, oder von den unteren magnetischen Rotoren 4045 vertikal versetzt, um eine Härtungsgruppe 4070 zu bilden. In einigen Beispielen sind zumindest einige der oberen magnetischen Rotoren 4040 zur Drehung in einer ersten Richtung 4060 konfiguriert, während zumindest einige der unteren magnetischen Rotoren 4045 zur Drehung in einer zweiten Richtung 4065 konfiguriert sind, die der ersten Richtung 4060 entgegengesetzt ist. Wie in 40 gezeigt, kann die beispielhafte Härtungskammer 4000 mehrere Härtungsgruppen 4070 enthalten. In einigen Fällen kann jede Härtungsgruppe 4070 oder ein Teilsatz von Härtungsgruppen 4070 individuell angesteuert werden, um für diskrete Heizzonen innerhalb der Härtungskammer 4000 zu sorgen. In Konfigurationen, in denen nur obere magnetische Rotoren 4040 verwendet werden, oder nur untere magnetische Rotoren 4045 verwendet werden, kann jeder obere magnetische Rotor (oder untere magnetische Rotor) oder ein Teilsatz von oberen magnetischen Rotoren (oder unteren magnetischen Rotoren) individuell betrieben werden, um diskrete Heizzonen innerhalb der Härtungskammer 4000 bereitzustellen.
In einigen nicht-einschränkenden Beispielen kann das Ansteuern eines Rotors 4040, 4045 oder einer Härtungsgruppe 4070, um eine diskrete Heizzone bereitzustellen, durch Einstellung von einem oder mehreren der folgenden Parameter durchgeführt werden:

(i) Abstand 4075 zwischen jedem magnetischen Rotor 4040, 4045 und dem beschichteten Metallstreifen 4010 (wenn beide oberen und unteren magnetischen Rotoren 4040, 4045 verwendet werden, bilden die Abstände 4075 zusammen plus der Dicke des Metallstreifens 4010 einen Spalt 4076 zwischen jedem magnetischen Rotor 4040, 4045). Das Positionieren der magnetischen Rotoren 4040, 4045 näher an dem beschichteten Metallstreifen 4010 kann eine Temperatur erhöhen, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet wird. Das Positionieren der magnetischen Rotoren 4040, 4045 weiter von dem beschichteten Metallstreifen 4010 weg kann eine Temperatur verringern, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und einer auf dem beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet wird. In einigen Beispielen kann das Positionieren der magnetischen Rotoren 4040, 4045 näher zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 eine Erwärmungsrate des beschichteten Metallstreifens 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung erhöhen. In weiteren Beispielen kann das Positionieren der magnetischen Rotoren 4040, 4045 weiter von dem beschichteten Metallstreifen 4010 weg eine Erwärmungsrate des beschichteten Metallstreifens 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung verringern;
(ii) Drehzahl der magnetische Rotoren 4040, 4045. Das Erhöhen der Drehzahl der magnetischen Rotoren 4040, 4045 kann Temperaturen erhöhen, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und einer auf den Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet wird. Das Verringern der Drehzahl des magnetischen Rotoren 4040, 4045 kann Temperaturen senken, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und einer auf den Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet werden;
(iii) Stärke und/oder Richtung des von den magnetischen Rotoren 4040, 4045 erzeugten Magnetflusses. Das Erhöhen der Stärke des von den magnetischen Rotoren 4040, 4045 erzeugten Magnetflusses kann Temperaturen erhöhen, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und einer auf den Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet werden. Ähnlich kann das Ausrichten des von den magnetischen Rotoren 4040, 4045 erzeugten Magnetflusses 4040, 4045 zur Außenoberfläche des Metallstreifens hin Temperaturen erhöhen, die zu der auf dem Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet werden; und
(iv) Abstand 4077 zwischen einem ersten magnetischen Rotor 4040, 4045 und einem optionalen zusätzlichen magnetischen Rotor 4040, 4045, der benachbart dem ersten magnetischen Rotor 4040, 4045 auf der gleichen Seite des beschichteten Metallstreifens 4010 angeordnet ist, oder der Abstand 4077 zwischen einer ersten Härtungsgruppe 4070 und einer optionalen Härtungsgruppe 4070. In einigen Beispielen kann das Positionieren des ersten magnetischen Rotors 4040, 4045 näher an dem optionalen zweiten magnetischen Rotor 4040, 4045 eine Erwärmungsrate des beschichteten Metallstreifens 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung erhöhen. In einigen weiteren Beispielen kann das Positionieren des ersten magnetischen Rotors 4040, 4045 weiter von dem optionalen zweiten magnetischen Rotor 4040, 4045 weg eine Erwärmungsrate des beschichteten Metallstreifens 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung verringern. In einigen Fällen kann das Positionieren der ersten Härtungsgruppe 4070 näher an der optionalen zweiten Härtungsgruppe 4070 eine Erwärmungsrate des beschichteten Metallstreifens 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung erhöhen. In einigen weiteren Beispielen kann das Positionieren der ersten Härtungsgruppe 4070 weiter von der optionalen zweiten Härtungsgruppe 4070 weg eine Erwärmungsrate des beschichteten Metallstreifens 4010 und einer auf den beschichteten Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung zu verringern.

In einigen nicht einschränkenden Beispielen kann, in Verbindung mit den oben beschriebenen Parametern zum Bereitstellen einer diskreten Heizzone, das Steuern einer Geschwindigkeit, mit der der beschichtete Metallstreifen jede Heizzone durchläuft (z.B. Streifengeschwindigkeit durch die Härtungskammer) dazu benutzt werden, das Erwärmen des beschichteten Metallstreifens und einer etwaigen aufgetragenen Beschichtung zu steuern. Insbesondere kann in einigen Aspekten die Streifengeschwindigkeit eingestellt werden, um eine Temperatur zu steuern, die von den magnetischen Rotoren 4040, 4045 zu den Metallstreifen und zu auf den Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen geleitet wird. Das Erhöhen der Streifengeschwindigkeit kann die Temperatur verringern, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und der auf den Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet wird, und das Verringern der Streifengeschwindigkeit kann die Temperatur senken, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und zu der auf dem Metallstreifen 4010 aufgetragenen Beschichtung geleitet wird, und ein Verringern der Streifengeschwindigkeit kann die Temperatur Erhöhen, die zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 und die auf den Metallstreifen 4010 aufgetragene Beschichtung geleitet wird (d.h. eine langsamere Streifengeschwindigkeit erhöht eine Verweilzeit der Metallstreifen und der auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen innerhalb der Härtungskammer). Darüber hinaus kann in einigen Beispielen das Steuern der Streifengeschwindigkeit der Metallstreifen und der auf den Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen eine Verweilzeit der Metallstreifen und der auf den Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen steuern, wenn die Metallstreifen neben den magnetischen Rotoren 4040, 4045 oder Härtungsgruppen 4070 vorbeilaufen. In einigen nicht einschränkenden Beispielen können Metallstreifen auf eine Solltemperatur von wenigstens 250°C in weniger als etwa 5 Sekunden mit einer Rate von oberhalb etwa 50 °C pro Sekunde erhitzt werden, wenn eine Geschwindigkeit der magnetischen Rotoren wenigstens 1,300 UpM beträgt.
Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann durch die Härtungskammer 4000 mit einer beliebigen geeigneten Streifengeschwindigkeit laufen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Streifengeschwindigkeit von etwa 20 Meter pro Minute (m/Minute) bis etwa 400 m/Minute betragen (z.B. etwa 20 m/Minute, etwa 30 m/Minute, etwa 40 m/Minute, etwa 50 m/Minute, etwa 60 m/Minute, etwa 70 m/Minute, etwa 80 m/Minute, etwa 90 m/Minute, etwa 100 m/Minute, etwa 110 m/Minute, etwa 120 m/Minute, etwa 130 m/Minute, etwa 140 m/Minute, etwa 150 m/Minute, etwa 160 m/Minute, etwa 170 m/Minute, etwa 180 m/Minute, etwa 190 m/Minute, etwa 200 m/Minute, etwa 210 m/Minute, etwa 220 m/Minute, etwa 230 m/Minute, etwa 240 m/Minute, etwa 250 m/Minute, etwa 260 m/Minute, etwa 270 m/Minute, etwa 280 m/Minute, etwa 290 m/Minute, etwa 300 m/Minute, etwa 310 m/Minute, etwa 320 m/Minute, etwa 330 m/Minute, etwa 340 m/Minute, etwa 350 m/Minute, etwa 360 m/Minute, etwa 370 m/Minute, etwa 380 m/Minute, etwa 390 m/Minute, etwa 400 m/Minute, oder irgendwo dazwischen) oder irgendeine andere geeignete Geschwindigkeit, um eine auf den Metallstreifen vorhandene Beschichtung zu härten.
Ein oder mehrere der obigen Parameter können eingestellt werden, um zumindest eine Oberfläche des Metallstreifens 4010 auf eine Temperatur zu erhitzen, die ausreicht, um eine Beschichtung auf dem Metallstreifen 4010 zu härten. In einigen Fällen sind die obigen Parameter vorbestimmt, um eine Oberfläche des Metallstreifens 4010 auf eine Temperatur zu erhitzen, die ausreicht, um eine Beschichtung auf dem Metallstreifen 4010 innerhalb einer gewünschten Distanz zu härten (wie etwa der Länge der Härtungskammer 4000) und/oder innerhalb einer gewünschten Zeit.
Die oberen magnetischen Rotoren 4040 und/oder die unteren magnetischen Rotoren 4045 können vertikal einstellbar sein, um den Abstand 4075 zwischen jedem magnetischen Rotor (oder Teilsatz von magnetischen Rotoren) 4040, 4045 und dem beschichteten Metallstreifen 4010 zu steuern. Wie oben erwähnt, kann das Positionieren der magnetischen Rotoren 4040, 4045 näher an dem beschichteten Metallstreifen 4010 eine Stärke von Magnetfeldern innerhalb des beschichteten Metallstreifens 4010 erhöhen und wiederum eine Stärke von Wirbelströmen innerhalb des beschichteten Metallstreifens erhöhen, um hierdurch mit dem beschichteten Metallstreifen mehr Wärme zu erzeugen. Ähnlich kann in einigen Fällen das Positionieren der magnetischen Rotoren 4040, 4045 weiter von dem beschichteten Metallstreifen 4010 weg die Stärke der Magnetfelder innerhalb des beschichteten Metallstreifens 4010 verringern und wiederum die Stärke von Wirbelströmen innerhalb des beschichteten Metallstreifens verringern, und somit innerhalb des beschichteten Metallstreifens weniger Wärme erzeugen. In einigen Fällen kann der Abstand 4075 von dem magnetischen Rotor 4040, 4045 zu dem beschichteten Metallstreifen 4010 von etwa 15 mm bis etwa 300 mm betragen (z.B. etwa 15 mm, etwa 16 mm, etwa 17 mm, etwa 18 mm, etwa 19 mm, etwa 20 mm, etwa 25 mm, etwa 30 mm, etwa 35 mm, etwa 40 mm, etwa 45 mm, etwa 50 mm, etwa 55 mm, etwa 60 mm, etwa 65 mm, etwa 70 mm, etwa 75 mm, etwa 80 mm, etwa 85 mm, etwa 90 mm, etwa 95 mm, etwa 100 mm, etwa 105 mm, etwa 110 mm, etwa 115 mm, etwa 120 mm, etwa 125 mm, etwa 130 mm, etwa 135 mm, etwa 140 mm, etwa 145 mm, etwa 150 mm, etwa 155 mm, etwa 160 mm, etwa 165 mm, etwa 170 mm, etwa 175 mm, etwa 180 mm, etwa 185 mm, etwa 190 mm, etwa 195 mm, etwa 200 mm, etwa 205 mm, etwa 210 mm, etwa 215 mm, etwa 220 mm, etwa 225 mm, etwa 230 mm, etwa 235 mm, etwa 240 mm, etwa 245 mm, etwa 250 mm, etwa 255 mm, etwa 260 mm, etwa 265 mm, etwa 270 mm, etwa 275 mm, etwa 280 mm, etwa 285 mm, etwa 290 mm, etwa 295 mm, etwa 300 mm, oder irgendwo dazwischen). In einigen Fällen ist der Abstand 4045 kleiner als 15 mm; in anderen Fällen ist er größer als 300 mm. Auf diese Weise kann die Härtungskammer 4000 als Flotationskammer konfiguriert sein, wo der beschichtete Metallstreifen 4010 durch die Härtungskammer 4000 hindurchtritt, ohne die magnetischen Rotoren 4040, 4045 zu kontaktieren. Nach dem Härten verlässt der beschichtete Metallstreifen 4010 die beispielhafte Härtungskammer 4000 durch eine Austrittsöffnung 4080.
In einigen Fällen kann die Verwendung von rotierenden Magneten, welche Metallstreifen erhitzen (z.B. Aluminiumblech, Aluminiumdosenkörpermaterial, oder Aluminiumdosenendmaterial (CES)), und auf Oberflächen der Metallstreifen aufgetragene Beschichtungen für eine einfache und schnelle Temperatursteuerung des Metallstreifens, der auf den Metallstreifen aufgetragenen Beschichtung und einer Umgebung innerhalb der Härtungskammer sorgen.
Zum Beispiel kann zumindest eine oder können mehrere Oberflächen der Metallstreifen und der auf eine oder mehrere Oberflächen der Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen auf eine beliebige geeignete Temperatur erhitzt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann zumindest eine oder können mehrere Oberflächen der Metallstreifen und der auf die eine oder mehreren Oberflächen der Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen auf von etwa 100°C bis etwa 600°C erhitzt werden (z.B. auf etwa 100°C, etwa 125°C, etwa 150 °C, etwa 175°C, etwa 200°C, etwa 225°C, etwa 250°C, etwa 275°C, etwa 300°C, etwa 325°C, etwa 350°C, etwa 355°C, etwa 375°C, etwa 400°C, etwa 425°C, etwa 450°C, etwa 475°C, etwa 500°C, etwa 525°C, etwa 550°C, etwa 575°C, etwa 600°C, oder irgendwo dazwischen), oder eine andere Temperatur, die ausreicht, um die Beschichtung des Metallstreifens 4010 zu härten (zum Beispiel weniger als 100 °C oder höher als 600°C). Die Härtungskammer 4000 kann derart konfiguriert sein, dass die Metallstreifen und die auf den Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen auf eine Solltemperatur in etwa 1 Sekunde bis etwa 10 Sekunden erhitzt werden können (z.B. in etwa 1 Sekunde, etwa 2 Sekunden, etwa 3 Sekunden, etwa 4 Sekunden, etwa 5 Sekunden, etwa 6 Sekunden, etwa 7 Sekunden, etwa 8 Sekunden, etwa 9 Sekunden, etwa 10 Sekunden oder irgendwo dazwischen), oder irgendeiner anderen gewünschten Zeit. In einigen Fällen können die Metallstreifen und die auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen auf die Solltemperatur mit einer Rate von etwa 1°C/Sekunde bis etwa 150°C/Sekunde oder höher erhitzt werden (z.B. etwa 1°C/Sekunde oder höher, etwa 2°C/Sekunde oder höher, etwa 3°C/Sekunde oder höher, etwa 4°C/Sekunde oder höher, etwa 5°C/Sekunde oder höher, etwa 10°C/Sekunde oder höher, etwa 15°C/ Sekunde oder höher, etwa 20°C/Sekunde oder höher, etwa 25°C/Sekunde oder höher, etwa 30°C/Sekunde oder höher, etwa 35°C/ Sekunde oder höher, etwa 40°C/Sekunde oder höher, etwa 45°C/Sekunde oder höher, etwa 50°C/Sekunde oder höher, etwa 55°C/Sekunde oder höher, etwa 60°C/Sekunde oder höher, etwa 65°C/Sekunde oder höher, etwa 70°C/Sekunde oder höher, etwa 75°C/ Sekunde oder höher, etwa 80°C/Sekunde oder höher, etwa 85°C/Sekunde oder höher, etwa 90°C/ Sekunde oder höher, etwa 95°C/Sekunde oder höher, etwa 100°C/Sekunde oder höher, etwa 105°C/Sekunde oder höher, etwa 110°C/Sekunde oder höher, etwa 115°C/Sekunde oder höher, etwa 120°C/ Sekunde oder höher, etwa 125°C/Sekunde oder höher, etwa 130°C/Sekunde oder höher, etwa 135°C/Sekunde oder höher, etwa 140°C/Sekunde oder höher, etwa 145°C/Sekunde oder höher, etwa 150°C/Sekunde oder höher, oder irgendwo dazwischen). In einigen Fällen können die Metallstreifen und die auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen auf die Solltemperatur mit einer Rate größer als 150°C/Sekunde erhitzt werden.
In einigen Aspekten können die oben beschriebenen Temperaturen, Zeiten und Raten durch Steuern der Drehzahl der magnetischen Rotoren 4040, 4045 gesteuert werden. Zum Beispiel kann eine Erhöhung der Drehzahl des magnetischen Rotors 4040, 4045 eine Oszillation von Magnetfeldern innerhalb der Metallstreifen und der auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen erhöhen, um hierdurch die Wirbelstromstärke innerhalb der Metallstreifen und der auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen zu erhöhen, um hierdurch mehr Wärme in den Metallstreifen und den auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen zu erzeugen. Ähnlich kann eine Verringerung der Drehzahl des magnetischen Rotors 4040, 4045 die Oszillation der Magnetfelder innerhalb der Metallstreifen und der auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen verringern, um hierdurch die Wirbelstromstärke innerhalb der Metallstreifen und der auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen zu verringern, um hierdurch weniger Wärme innerhalb der Metallstreifen und der auf die Metallstreifen aufgetragenen Beschichtungen zu erzeugen. Der magnetische Rotor kann mit einer beliebigen geeigneten Geschwindigkeit rotieren. In einigen Fällen kann jeder magnetische Rotor mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 UpM bis etwa 3500 UpM (e.g., etwa 200 UpM, etwa 250 UpM, etwa 300 UpM, etwa 350 UpM, etwa 400 UPM, etwa 450 UpM, etwa 500 UpM, etwa 550 UpM, etwa 600 UPM, etwa 650 UpM, etwa 700 UpM etwa 750 UpM, etwa 800 UpM, etwa 850 UpM, etwa 900 UpM, etwa 950 UpM, etwa 1000 UpM, etwa 1100 UpM, etwa 1200 UpM, etwa 1300 UpM, etwa 1400 UpM, etwa 1500 UpM, etwa 1600 UpM, etwa 1700 UpM, etwa 1800 UpM, etwa 1900 UpM, etwa 2000 UpM, etwa 2100 UpM, etwa 2200 UpM, etwa 2300 UpM, etwa 2400 UpM, etwa 2500 UpM, etwa 2600 UpM, etwa 2700 UpM, etwa 2800 UpM, etwa 2900 UpM, etwa 3000 UpM, etwa 3100 UpM, etwa 3200 UpM, etwa 3300 UpM, etwa 3400 UpM, etwa 3500 UpM, oder irgendwo dazwischen). In einigen Fällen können die magnetischen Rotoren mit einer geringeren Geschwindigkeit als 200 UpM oder einer höheren Geschwindigkeit als 3500 UpM rotieren.
Jeder der oberen magnetischen Rotoren 4040 und/oder jeder der unteren magnetischen Rotoren 4045 kann mit der gleichen Geschwindigkeit oder unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zu anderen magnetischen Rotoren in dem System rotieren.
41 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors 4040, 4045 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In einigen Konfigurationen sind einer oder mehrere Magneten 4050 zumindest teilweise in den magnetischen Rotor 4040, 4045 eingebettet.
42 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors 4040, 4045 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der magnetische Rotor 4040, 4045 kann einen oder mehrere Magneten 4050 enthalten, die zumindest teilweise in dem magnetischen Rotor 4040, 4045 eingebettet sind.
43 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors 4040, 4045 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In einigen Fällen kann einer oder können mehrere Magneten 4050 an dem magnetischen Rotor 4040, 4045 angebracht oder anderweitig damit verbunden sein, so dass sie von der Oberfläche 4055 des magnetischen Rotors 4040, 4045 vorstehen.
44 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines magnetischen Rotors 4040, 4045 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In einigen Fällen kann ein Teilsatz der Magnete 4050 in den magnetischen Rotor 4040, 4045 eingebettet sein, während ein anderer Teilsatz von Magneten von der Oberfläche 4055 des magnetischen Rotors 4040, 4045 vorstehen kann. Es kann auch eine beliebige andere geeignete Anordnung oder Konfiguration von Magneten relative zu den Rotoren verwendet werden als jene, die in den 42-44 dargestellt sind.
45 ist ein Graph eines Beispiels eines Härtungskammer-Temperaturprofils einer vergleichsweisen Gasbrenner-Härtungskammer. Die y-Achse bezeichnet die Temperatur (°C) und die x-Achse bezeichnet die Verweilzeit (Sekunden) in der vergleichsweisen Härtungskammer. Die Temperatur eines Metallstreifens und dessen Beschichtung kann mit der Zeit zunehmen, die er in der vergleichsweisen Härtungskammer verbringt. In einigen Fällen kann das hierin beschriebene beispielhafte System zum Härten einer Beschichtung das vergleichsweise Gasbrenner-Härtungskammer-Temperaturprofil nachahmen. Gestrichelte Linien geben an, wie die Positionierung der Magnetrotoren/Härtungsgruppen 4070 in der beispielhaften Härtungskammer 4000 für ein Temperaturprofil sorgen können, das der vergleichsweisen Gasbrenner-Härtungskammer ähnelt. Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann in die beispielhafte Härtungskammer 4000 eintreten und einer ersten Temperatur 4500 ausgesetzt werden und mit dem Erhitzen beginnen. Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann anschließend auf eine zweite Temperatur 4045 erhitzt werden, nachdem er eine erste Magnetrotor/Härtungsgruppe passiert hat. Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann weiter auf eine dritte Temperatur 4520 erhitzt werden, nachdem er eine zweite Magnetrotor/Härtungsgruppe passiert hat. Der beschichtete Metallstreifen 4010 kann noch weiter auf eine vierte Temperatur 4530 erhitzt werden, nachdem er eine dritte Magnetrotor/Härtungsgruppe passiert hat.
46 ist ein Graph einer Temperaturanstiegsrate im Vergleich zur Magnetrotorgeschwindigkeit gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Graph zeigt Temperaturänderungsraten (z.B. Temperaturanstieg) einer Oberfläche eines beschichteten Metallstreifens (z.B. des beschichteten Metallstreifens 4010 von 40) in Abhängigkeit von der Magnetrotorgeschwindigkeit (z.B. der Rotoren 4040, 4045) und eines Spalts (z.B. des Spalt 4076) zwischen dem ersten magnetischen Rotor (z.B. magnetischen Rotor 4040) und dem zweiten magnetischen Rotor (z.B. magnetischen Rotor 4045). Der beschichtete Metallstreifen 4010 wurde in dem Spalt 4076 zentriert. Die Temperatur des beschichteten Metallstreifens 4010 wurde aufgezeichnet. Im Graph von 46 ist ersichtlich, dass die Temperaturanstiegsrate mit zunehmender Geschwindigkeit des Magnetrotors 4040, 4045 zunimmt, wie oben beschrieben. In einigen nicht einschränkenden Beispielen lieferte das Einhalten des Spalts 4076 bei 30 mm (durchgehende Linie) die größte Temperaturanstiegsrate. In einigen nicht einschränkenden Beispielen lieferte das Einhalten des Spalts 4076 auf 60 mm (gestrichelte Linie) eine geringere Temperaturanstiegsrate als das Einhalten des Spalts 4076 bei 30 mm. In einigen nicht einschränkenden Beispielen lieferte das Einhalten des Spalts 4076 bei 90 mm (gepunktete Linie) eine geringere Temperaturanstiegsrate als das Einhalten des Spalts 4076 bei 60 mm. In einigen nicht einschränkenden Beispielen lieferte das Einhalten des Spalts 4076 bei 120 mm (Strich-Einpunkt-Linie) eine geringere Temperaturanstiegsrate als das Einhalten des Spalts 4076 bei 90 mm. Wie in dem Graph weiter ersichtlich, erhöht das Verringern des Spalts 4076 zwischen den magnetischen Rotoren 4040 und 4045 (und dementsprechend des Abstands 4075 zwischen dem magnetischen Rotor 4040, 4045 und dem beschichteten Metallstreifen 4010) auch die Temperaturanstiegsrate in dem beschichteten Metallstreifen 4010 and der auf den beschichteten Metallstreifen aufgetragenen Beschichtung. In einigen nicht einschränkenden Beispielen kann das Einhalten eines Spalts 4076 zwischen den magnetischen Rotoren 4040 und 4045 von etwa 30 mm und das Drehen jedes magnetischen Rotors 4040, 4045 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1300 UpM für eine Erhitzungsrate von etwa 55°C/s sorgen.
47 ist ein Graph der Temperaturanstiegsrate im Vergleich zu einem Spalt zwischen magnetischen Rotoren gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Graph zeigt Temperaturanstiegsraten (z.B. Temperaturanstieg) einer Oberfläche eines beschichteten Metallstreifens (z.B. beschichteten Metallstreifens 4010 von 40) in Abhängigkeit vom Spalt (z.B. Spalt 4076) zwischen den magnetischen Rotoren (z.B. Rotoren 4040 und 4045). Die Rotorgeschwindigkeit wurde auf etwa 1500 UpM gehalten. Im Graph von 47 ist ersichtlich, dass eine Vergrößerung des Spalts 4076 zwischen den magnetischen Rotoren 4040 und 4045 (und dementsprechend des Abstands 4075 zwischen dem magnetischen Rotor 4040, 4045 und dem beschichteten Metallstreifen 4010) die Temperaturanstiegsrate im beschichteten Metallstreifen 4010 und der auf den beschichteten Metallstreifen aufgetragenen Beschichtung verringert. In einigen nicht einschränkenden Beispielen kann das Einhalten eines Spalts 4076 zwischen den magnetischen Rotoren 4040 und 4045 von etwa 30 mm und das Drehen jedes magnetischen Rotors 4040, 4045 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1500 UpM für eine Erhitzungsrate von etwa 65°C/s sorgen. In einem anderen Beispiel kann das Einhalten eines Spalts 4076 von etwa 100 mm und ein Magnetrotor 4040, 4045-Geschwindigkeit von 1500 UpM für eine Erhitzungsrate von etwa 15 °C/s sorgen.
In einigen nicht einschränkenden Beispielen kann ein Temperaturprofil einer Härtungskammer auf einen beschichteten Metall- oder anderen Materialstreifen und dessen Beschichtungseigenschaften präzise zugeschnitten werden, indem man Parameter einstellt, einschließlich Streifengeschwindigkeit des beschichteten Metallstreifens, Drehzahl der magnetischen Rotoren, Stärke und/oder Richtung des von den magnetischen Rotoren erzeugten Magnetflusses, Abstand zwischen den magnetischen Rotoren und dem beschichteten Metall- oder anderen Materialstreifen und/oder Abstand zwischen benachbarten magnetischen Rotoren. In einigen Fällen kann das hierin beschriebene System für reduzierte Hochfahr- und Abschaltzeiten für Härtungssysteme sorgen, Härtungskammern mit kleinerem Fußabdruck im Vergleich zu vergleichsweisen Gasbrenner-Härtungskammern bereitstellen, reduzierte Härtungszeiten für auf Metall- und andere Materialstreifen aufgetragene Beschichtungen sorgen und reduzierte fossile Brennstoffemissionen sorgen. Zum Beispiel würde ein beschichteter Metallstreifen mit einer Streifengeschwindigkeit von etwa 200 m/Minute eine beispielhafte Härtungskammer mit einer Länge von etwa 15 m benötigen, während eine vergleichsweise Gasbrenner-Härtungskammer für gleiches Härten 50 m Länge benötigt. Die hierin beschriebene Härtungskammer kann in einigen Fällen etwa 70% kürzer sein als eine vergleichsweise Gasbrenner-Härtungskammer.
48 ist eine schematische Darstellung einer Härtungskammer und eines Wärmeübertragungsmedium-Härtungsofens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In einigen nicht einschränkenden Beispielen können die hierin beschriebenen Systeme dazu benutzt werden, Wärme außerhalb der Härtungskammer 4000 oder anderweitig entfernt von einem magnetischen Rotor (z.B. Rotoren 108, 110 von 1) bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein Gebläse dazu verwendet werden, irgendein erhitztes Gas (z.B. Luft, Stickstoff, Argon, oder irgendein geeignetes Prozessgas) oder eine in der Härtungskammer 4000 enthaltene Flüssigkeit zu einem benachbarten Prozess oder Prozesskammer zu überführen. In einigen Fällen können von Beschichtungen während des Härtens extrahierte flüchtige organische Verbindungen (VOCs) zu einem optionalen regenerativen thermischen Oxidierer (RTO) geleitet werden, um Wärmeenergie von den VOCs aufzufangen. In einigen Beispielen können die von den Beschichtungen während des Härtens extrahierten Gase zu optionalen Gaswäschern geleitet werden, um umweltsichere Emissionen von der Härtungskammer 4000 vorzusehen.
Wie in 48 dargestellt, kann ein hierin beschriebenes beispielhaftes System dazu benutzt werden, Wasser oder irgendein geeignetes Wärmeaustauschmaterial (z.B. Luft, Gas, Flüssigkeit) zur Verwendung in Systemen und Prozessen außerhalb der Härtungskammer 4000 zu erhitzen. Eine Leitung 4810, die neben einem oder mehreren individuellen Rotoren 4040, 4045 oder Härtungsgruppen 4070 angeordnet ist, kann ein Wärmeaustauschfluid 4820 fördern, um Wärme effizient innerhalb der Leitung 4810 zu überführen. In einigen Beispielen ist die Leitung 4810 ein geschlossenes System und/oder ist mit einem Reservoir verbunden, um das Wärmeaustauschfluid 4820 zu speichern und zu filtern. Ein oder mehrere Rohre 4830 können das Wärmeaustauschfluid 4820 durch die Härtungskammer 4000 transportieren, um das Wärmeaustausch 4820 mittels der Magnete der einzelnen Rotoren 4040, 4045 oder Härtungsgruppen 4070 zu erhitzen und dann das erhitzte Wärmeaustauschfluid 4820 zu einem System oder Prozess benachbart der Härtungskammer 4000 zu transportieren. In einigen Fällen kann das eine oder können die mehreren Rohre 4830 die Leitung 4810 kontaktieren oder in enger Nachbarschaft zu der Leitung 4810 positioniert werden, um die Wärmeübertragungsrate und Effizienz zu erhöhen. Zum Beispiel können die mehreren Rohre 4830 Wasser zu einer benachbarten Spülstation transportieren, die heißes und/oder warmes Wasser benötigt, um zum Beispiel nach einem Reinigungsprozess eine Reinigungslösung von einem Metallstreifen zu entfernen (z.B. zu spülen).
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungen, einschließlich der dargestellten Ausführungen, ist nur zum Zwecke der Illustration und Beschreibung präsentiert worden und soll nicht erschöpfend sein oder auf die offenbarten präzisen Formen beschränkt sein. Fachkundigen werden zahlreiche Modifikationen, Anpassungen und Verwendungen davon ersichtlich werden.
Wie unten verwendet, ist ein etwaiger Bezug auf eine Serie von Beispielen als Bezug auf jene Beispiele disjunktiv zu verstehen (z.B. „Beispiele 1 -4“ ist zu verstehen als „Beispiele 1, 2, 3 oder 4“).
Beispiel 1 ist ein Rotationsmagnet-Heizsystem, welches aufweist: einen magnetischen Rotor, der zumindest eine magnetische Quelle enthält und um eine Drehachse herum drehbar ist, um benachbart dem magnetischen Rotor ein sich änderndes Magnetfeld zu erzeugen, wobei der magnetische Rotor benachbart einem sich in stromabwärtiger Richtung bewegenden Metallgegenstand derart positionierbar ist, dass das sich ändernde Magnetfeld durch den Metallgegenstand hindurchtritt, und wobei die Drehachse orthogonal zur stromabwärtigen Richtung ist und innerhalb 10° an parallel zu einer Querbreite des Metallgegenstands liegt; und zumindest einen Motor, der mit dem magnetischen Rotor gekoppelt ist, um den magnetischen Rotor zu drehen. In einigen Fällen ist die Drehachse parallel zur Querbreite des Metallgegenstands.
Beispiel 2 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem von Beispiel 1, wobei die zumindest eine magnetische Quelle zumindest ein Permanentmagnet ist.
Beispiel 3 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem der Beispiele 1 oder 2, das ferner einen zweiten magnetischen Rotor aufweist, der mit Abstand von dem magnetischen Rotor angeordnet ist, um einen Spalt zur Aufnahme des Metallgegenstands zu bilden, wobei der zweite magnetische Rotor zumindest eine magnetische Quelle enthält und um eine zweite Drehachse herum drehbar ist, die parallel zur Drehachse ist.
Beispiel 4 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem der Beispiele 1-3, das ferner einen Tragarm aufweist, der mit dem magnetischen Rotor gekoppelt ist, um einen Abstand zwischen dem magnetischen Rotor und dem Metallgegenstand einzustellen.
Beispiel 5 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem der Beispiele 1-4, das ferner ein Hilfsheizelement aufweist, das benachbart dem Metallgegenstand und zwischen einem Rand des Metallgegenstands und einer Quermittellinie des Metallgegenstands positioniert ist.
Beispiel 6 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem von Beispiel 5, wobei das Hilfsheizelement einen magnetischen Hilfsrotor mit einer Länge enthält, die kürzer ist als die Länge des magnetischen Rotors.
Beispiel 7 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem der Beispiele 1-6, das ferner eine oder mehrere Flussführungen aufweist, die benachbart dem magnetischen Rotor positioniert sind, um zumindest einen Teil des Magnetflusses von dem magnetischen Rotor abzulenken.
Beispiel 8 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem von Beispiel 7, wobei die eine oder die mehreren Flussführungen mit dem magnetischen Rotor gekoppelt sind.
Beispiel 9 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem der Beispiele 1-8, das ferner einen oder mehrere Ablenker aufweist, die positioniert sind, um den Metallgegenstand zu bewegen, um einen Abstand zwischen dem Metallgegenstand und dem magnetischen Rotor einzustellen.
Beispiel 10 ist das Rotationsmagnet-Heizsystem der Beispiele 1-9, das ferner aufweist: einen Sensor, der positioniert ist, um die Temperatur oder Spannung des Metallgegenstands zu messen; sowie ein Steuergerät, das mit dem Sensor gekoppelt ist, um ein Sensorsignal zu empfangen, wobei das Steuergerät mit einem dem magnetischen Rotor zugeordneten Aktuator gekoppelt ist, um für eine Rückkopplungsregelung in Antwort auf das Sensorsignal zu sorgen, wobei der Aktuator konfiguriert ist, um einen Betrag des durch den Metallgegenstand hindurchtretenden Magnetflusses zu steuern.
Beispiel 11 ist ein Verfahren zum magnetischen Erhitzen eines Metallgegenstands, wobei das Verfahren aufweist: Drehen eines magnetischen Rotors um eine Drehachse, um benachbart dem magnetischen Rotor ein sich änderndes Magnetfeld zu induzieren; Passieren eines Metallgegenstands benachbart dem magnetischen Rotor und durch das sich ändernde Magnetfeld, um in dem Metallgegenstand einen Wirbelstrom zu induzieren, wobei das Passieren des Metallgegenstands enthält, den Metallgegenstand in einer stromabwärtigen Richtung zu bewegen, die orthogonal zur Drehachse des magnetischen Rotors ist, und wobei der Metallgegenstand derart orientiert wird, dass eine Querbreite des Metallgegenstands innerhalb 10° parallel zur Drehachse des magnetischen Rotors liegt. In einigen Fällen ist der Metallgegenstand parallel zur Drehachse des magnetischen Rotors.
Beispiel 12 ist das Verfahren von Beispiel 11, wobei das Drehen des magnetischen Rotors um eine Drehachse enthält, zumindest einen Permanentmagnet um die Drehachse herum zu bewegen.
Beispiel 13 ist das Verfahren der Beispiele 11 oder 12, das ferner aufweist, einen zweiten magnetischen Rotor um eine zweite Drehachse herum zu drehen, die parallel zur Drehachse des magnetischen Rotors ist, wobei der zweite magnetische Rotor mit Abstand von dem magnetischen Rotor angeordnet ist, um einen Spalt zu bilden, und wobei das Passieren des Metallgegenstands benachbart dem Metallrotor enthält, den Metallgegenstand durch die Lücke zu passieren.
Beispiel 14 ist das Verfahren der Beispiele 11-13, das ferner aufweist, einen Abstand zwischen dem magnetischen Rotor und dem Metallgegenstand dynamisch zu verändern.
Beispiel 15 ist das Verfahren der Beispiele 11-14, das ferner aufweist, den Metallgegenstand benachbart einem Hilfsheizelement zu passieren; und einen Bereich des Metallstreifens mittels des Hilfsheizelements zu erhitzen, wobei der Bereich zwischen einem Rand des Metallgegenstands und einer Quermittellinie des Metallgegenstands angeordnet wird.
Beispiel 16 ist das Verfahren von Beispiel 15, wobei das Erhitzen des Bereichs des Metallstreifens mittels des Hilfsheizelements enthält, einen magnetischen Hilfsrotor zu drehen, wobei der magnetische Hilfsrotor eine Länge hat, die kürzer ist als eine Länge des magnetischen Rotors.
Beispiel 17 ist das Verfahren der Beispiele 11-16, das ferner aufweist, eine oder mehrere Flussführungen benachbart dem magnetischen Rotor bereitzustellen, wobei das Bereitstellen des einen oder der mehreren Flussführungen aufweist, zumindest einen Abschnitt des Magnetfelds umzulenken.
Beispiel 18 ist das Verfahren von Beispiel 17, wobei das Bereitstellen der einen oder mehreren Flussführungen enthält, den Metallrotor bereitzustellen, mit dem die eine oder die mehreren Flussführungen gekoppelt sind.
Beispiel 19 ist das Verfahren der Beispiele 11-18, das ferner aufweist, den Metallgegenstand abzulenken, um einen Abstand zwischen dem Metallgegenstand und dem magnetischen Rotor einzustellen.
Beispiel 20 ist das Verfahren der Beispiele 11-19, das ferner aufweist, eine Temperatur oder Spannung des Metallgegenstands zu messen; und eine Rückkopplungsregelung basierend auf der gemessenen Temperatur oder gemessenen Spannung dynamisch bereitzustellen, wobei das dynamische Bereitstellen der Rückkopplungsregelung in einer Verstellung des sich ändernden Magnetfelds oder einer Position des Metallgegenstands in Bezug auf das sich ändernde Magnetfeld resultiert.
Beispiel 21 ist ein Rotationsmagnet-Heizer, welcher aufweist: einen oberen magnetischen Rotor, der von einem unteren magnetischen Rotor vertikal versetzt ist, um dazwischen einen Spalt zur Aufnahme eines sich bewegenden Metallstreifens zu definieren; zumindest einen Motor, der mit zumindest einem des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors gekoppelt ist, um den zumindest einen des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors zu drehen, um ein sich änderndes Magnetfeld durch den Spalt hindurch zu induzieren, um den sich bewegenden Metallstreifen zu erhitzen; sowie ein Paar von Tragarmen, deren jeder mit einem des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors gekoppelt ist, um den Spalt einzustellen.
Beispiel 22 ist der Rotationsmagnet-Heizer von Beispiel 21, der ferner einen zusätzlichen oberen magnetischen Rotor aufweist, der von einem zusätzlichen unteren magnetischen Rotor vertikal versetzt ist, um dazwischen einen zusätzlichen Spalt zur Aufnahme des sich bewegenden Metallstreifens zu definieren; sowie ein zusätzliches Paar von Tragarmen, deren jeder mit einem des zusätzlichen oberen magnetischen Rotors und des zusätzlichen unteren magnetischen Rotors gekoppelt ist, um den zusätzlichen Spalt einzustellen.
Beispiel 23 ist der Rotationsmagnet-Heizer von Beispiel 22, der ferner zumindest einen Aktuator aufweist, der mit zumindest einem des Paars von Tragarmen und des zusätzlichen Paars von Tragarmen gekoppelt ist, um in Antwort auf ein Signal den Spalt einzustellen; sowie ein Steuergerät, das mit dem zumindest einen Aktuator gekoppelt ist, um das Signal zu liefern.
Beispiel 24 ist der Rotationsmagnet-Heizer von Beispiel 23, der ferner einen Sensor aufweist, der mit dem Steuergerät gekoppelt ist, um zu dem Steuergerät eine Messung zu liefern, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, um basierend auf der Messung das Signal zu liefern.
Beispiel 25 ist der Rotationsmagnet-Heizer der Beispiele 22-24, wobei der zusätzliche obere magnetische Rotor von dem zusätzlichen unteren magnetischen Rotor seitlich versetzt ist, so dass eine Überlappung zwischen dem oberen magnetischen Rotor und dem unteren magnetischen Rotor kleiner ist als eine Breite des sich bewegenden Metallstreifens.
Beispiel 26 ist der Rotationsmagnet-Heizer der Beispiele 21-25, der ferner eine Freilaufwalze aufweist, die mit einem ausfahrbaren Tragarm gekoppelt ist, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingezogenen Position bewegbar ist, wobei zumindest einer des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors mit dem ausfahrbaren Tragarm gekoppelt ist, und wobei der sich bewegende Metallstreifen neben dem oberen magnetischen Rotor und dem unteren magnetischen Rotor passiert, wenn der ausfahrbare Tragarm in der ausgefahrenen Position ist, und wobei der sich bewegende Metallstreifen mit Abstand von dem oberen magnetischen Rotor und dem unteren magnetischen Rotor passiert, wenn der ausfahrbare Tragarm in der eingezogenen Position ist.
Beispiel 27 ist ein Metallbearbeitungssystem, welches aufweist: ein Metallteil-Bearbeitungsgerät zum Bearbeiten eines sich bewegenden Metallstreifens; und einen Rotationsmagnet-Heizer, der einen ersten magnetischen Rotorsatz enthält, welcher aufweist: einen oberen magnetischen Rotor, der von einem unteren magnetischen Rotor vertikal versetzt ist, um dazwischen einen Spalt zur Aufnahme des sich bewegenden Metallstreifens zu definieren; zumindest einen Motor, der mit zumindest einem des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors gekoppelt ist, um den zumindest einen des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors zu drehen, um ein sich änderndes Magnetfeld durch den Spalt zu induzieren, um den sich bewegenden Metallstreifen zu erhitzen; und ein Paar von Tragarmen, deren jeder mit einem des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors gekoppelt ist, um den Spalt einzustellen.
Beispiel 28 ist das System von Beispiel 27, wobei das Metallteil-Bearbeitungsgerät eine Stranggussmaschine zum Gießen des sich bewegenden Metallstreifens ist.
Beispiel 29 ist das System der Beispiele 27 oder 28, wobei der Rotationsmagnet-Heizer stromauf des Metallteil-Bearbeitungsgeräts positioniert ist, um eine Temperatur des Metallstreifens zu erhöhen.
Beispiel 30 ist das System von Beispiel 29, wobei der Rotationsmagnet-Heizer ferner einen zweiten magnetischen Rotorsatz enthält, welcher aufweist: einen zusätzlichen oberen magnetischen Rotor, der von einem zusätzlichen unteren magnetischen Rotor vertikal versetzt ist, um dazwischen einen zusätzlichen Spalt zur Aufnahme des sich bewegenden Metallstreifens zu definieren; sowie ein zusätzliches Paar von Tragarmen, deren jeder mit einem des zusätzlichen oberen magnetischen Rotors und des zusätzlichen unteren magnetischen Rotors gekoppelt ist, um den zusätzlichen Spalt einzustellen.
Beispiel 31 ist das System der Beispiele 27-30, wobei der Rotationsmagnet-Heizer ferner zumindest einen Aktuator aufweist, der mit zumindest einem des Paars von Tragarmen und des zusätzlichen Paars von Tragarmen gekoppelt ist, um in Antwort auf ein Signal den Spalt einzustellen; sowie ein Steuergerät, das mit dem zumindest einen Aktuator gekoppelt ist, um das Signal zu liefern.
Beispiel 32 ist das System von Beispiel 31, das einen Sensor aufweist, der mit dem Steuergerät gekoppelt ist, um zu dem Steuergerät eine Messung zu liefern, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, um basierend auf der Messung das Signal zu liefern.
Beispiel 33 ist das System der Beispiele 27-32, wobei der zusätzliche obere magnetische Rotor von dem zusätzlichen unteren magnetischen Rotor seitlich versetzt ist, so dass eine Überlappung zwischen dem oberen magnetischen Rotor und dem unteren magnetischen Rotor kleiner ist als eine Breite des sich bewegenden Metallstreifens.
Beispiel 34 ist das System der Beispiele 27-33, das ferner eine Freilaufwalze aufweist, die mit einem ausfahrbaren Tragarm gekoppelt ist, der zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingezogenen Position bewegbar ist, wobei zumindest einer des oberen magnetischen Rotors und des unteren magnetischen Rotors mit dem ausfahrbaren Tragarm gekoppelt ist, und wobei der sich bewegende Metallstreifen neben dem oberen magnetischen Rotor und dem unteren magnetischen Rotor passiert, wenn der ausfahrbare Tragarm in der ausgefahrenen Position ist, und wobei der sich bewegende Metallstreifen mit Abstand von dem oberen magnetischen Rotor und dem unteren magnetischen Rotor passiert, wenn der ausfahrbare Tragarm in der eingezogenen Position ist.
Beispiel 35 ist ein Verfahren, welches aufweist: Passieren eines Metallstreifens durch einen ersten Spalt, der zwischen einem oberen magnetischen Rotor und einem unteren magnetischen Rotor eines ersten Satzes von magnetischen Rotoren definiert ist; Passieren des Metallstreifens durch einen zweiten Spalt, der zwischen einem zusätzlichen oberen magnetischen Rotor und einem zusätzlichen unteren magnetischen Rotor eines zweiten Satzes von magnetischen Rotoren definiert ist; Drehen des ersten Satzes von magnetischen Rotoren mit einer ersten Geschwindigkeit, um ein erstes sich änderndes Magnetfeld in dem ersten Spalt zu induzieren, um den Metallstreifen zu erhitzen; Drehen des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren mit einer zweiten Geschwindigkeit, um ein zweites sich änderndes Magnetfeld in dem zweiten Spalt zu induzieren, um den Metallstreifen zu erhitzen; und Steuern einer Spannung in dem Metallstreifen, wobei das Steuern der Spannung aufweist, zumindest einen/eine des ersten Spalts, des zweiten Spalts, der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit einzustellen.
Beispiel 36 ist das Verfahren von Beispiel 35, das ferner aufweist, eine Messung des Metallstreifens vorzunehmen, wobei die Spannungssteuerung aufweist, eine Einstellung basierend auf der Messung vorzunehmen.
Beispiel 37 ist das Verfahren der Beispiele 35 oder 36, das ferner aufweist, eine Längsposition von zumindest einem des ersten Satzes von magnetischen Rotoren und des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren einzustellen.
Beispiel 38 ist das Verfahren der Beispiele 35-37, das ferner aufweist, eine Querposition von zumindest einem magnetischen Rotor des zumindest einen ersten Satzes von magnetischen Rotoren und des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren einzustellen.
Beispiel 39 ist das Verfahren der Beispiele 35-38, wobei die Spannungssteuerung in dem Metallstreifen enthält, Spannungsänderungen, die durch den ersten Satz von magnetischen Rotoren induziert werden, mittels des zweiten Satzes von magnetischen Rotoren zu versetzen.
Beispiel 40 ist das Verfahren der Beispiele 35-39, wobei die Spannungssteuerung in dem Metallstreifen aufweist, zumindest einen des ersten Spalts und des zweiten Spalts einzustellen.
Beispiel 41 ist ein magnetischer Rotor mit einem zugeschnittenen Magnetfluss, welcher aufweist: eine Drehmittelachse; eine oder mehrere magnetische Quellen, die um die Drehachse herum drehbar sind; und ein Magnetflussprofil basierend auf der einen oder der mehreren magnetischen Quellen, wobei das Magnetflussprofil entlang einer Länge des Rotors ungleichmäßig ist.
Beispiel 42 ist der magnetische Rotor von Beispiel 41, der ferner eine oder mehrere Flussführungen aufweist, wobei die eine oder mehreren magnetischen Quellen ein anfängliches Magnetflussprofil präsentieren, und wobei die einen oder mehreren Flussführungen positioniert sind, um zumindest einen Teil des anfänglichen Magnetflussprofils abzulenken, um das ungleichmäßige Magnetflussprofil zu präsentieren.
Beispiel 43 ist der magnetischer Rotor von Beispiel 41, wobei die eine oder die mehreren magnetischen Quellen über die Länge des Rotors variieren, um das ungleichmäßige Magnetflussprofil zu präsentieren. In einigen Fällen kann Beispiel 43 auch eine oder mehrere Flussführungen enthalten, die positioniert sind, um zumindest einen Teil des ungleichmäßigen Magnetflussprofils abzulenken.
Beispiel 44 ist der magnetischer Rotor der Beispiele 41 oder 42, der ferner eine oder mehrere Hülsen aufweist, die um zumindest einen Abschnitt der einen oder mehreren magnetischen Quellen herum positioniert sind, wobei die eine oder die mehreren magnetischen Quellen ein anfängliches Magnetflussprofil präsentieren, und wobei die eine oder mehreren Hülsen positioniert sind, um zumindest einen Teil des anfänglichen Magnetflussprofils abzulenken, um das ungleichmäßige Magnetflussprofil zu präsentieren.
Beispiel 45 ist der magnetischer Rotor der Beispiele 41-44, wobei das ungleichmäßige Magnetflussprofil eine maximale Flussstärke zwischen einer Mitte der Länge des Rotors und einem Ende des Rotors erreicht.
Beispiel 46 ist der magnetischer Rotor der Beispiele 41-44, wobei das ungleichmäßige Magnetflussprofil maximale Flussstärken an Orten zwischen einer Mitte der Länge des Rotors und jedem Ende des Rotors erreicht.
Beispiel 47 ist ein System zum Härten einer Beschichtung, welches aufweist: eine Härtungskammer, die einen Eingang und einen Ausgang für den Durchtritt eines beschichteten Metallstreifens durch die Härtungskammer aufweist; und zumindest einen Rotor, der zumindest einen Magnet aufweist.
Beispiel 48 ist das System von Beispiel 47, wobei der zumindest eine Magnet eine Mehrzahl von Magneten aufweist.
Beispiel 49 ist das System der Beispiele 47 oder 48, wobei der zumindest eine Rotor eine Mehrzahl von Rotoren aufweist.
Beispiel 50 ist das System von Beispiel 49, wobei ein erster Teilsatz der mehreren Rotoren benachbart einer ersten Seite des beschichteten Metallstreifens positioniert ist und ein zweiter Teilsatz der mehreren Rotoren benachbart einer zweiten Seite des beschichteten Metallstreifens positioniert ist.
Beispiel 51 ist das System von Beispiel 50, wobei zumindest ein Rotor des ersten Rotorteilsatzes der mehreren Rotoren mit zumindest einem der Rotoren des zweiten Teilsatzes der mehreren Rotoren vertikal fluchtet.
Beispiel 52 ist das System der Beispiele 50 oder 51, wobei zumindest ein Rotor des ersten Teilsatzes der mehreren Rotoren von den Rotoren des zweiten Teilsatzes der Rotoren vertikal versetzt ist.
Beispiel 53 ist das System der Beispiele 50-52, wobei zumindest ein Rotor des ersten Teilsatzes der mehreren Rotoren und zumindest ein Rotor des zweiten Teilsatzes der mehreren Rotoren eine Härtungsgruppe bilden.
Beispiel 54 ist das System von Beispiel 53, wobei das System eine Mehrzahl von Härtungsgruppen aufweist und jede Härtungsgruppe eine Heizzone aufweist.
Beispiel 55 ist das System von Beispiel 54, wobei zumindest einige der Heizzonen individuell steuerbar sind.
Beispiel 56 ist das System der Beispiele 54 oder 55, wobei zumindest einige der Heizzonen präzise steuerbar sind.
Beispiel 57 ist das System der Beispiele 54-56, wobei zumindest einige der Heizzonen sofort einstellbar sind.
Beispiel 58 ist das System der Beispiele 54-57, wobei die Härtungsgruppe gegenläufige Rotoren aufweist.
Beispiel 59 ist das System der Beispiele 50-58, wobei zumindest einige der Rotoren des ersten Teilatzes der mehreren Rotoren in einer ersten Richtung rotieren und zumindest einige der Rotoren des zweiten Teilsatzes der mehreren Rotoren in einer zweiten Richtung rotieren, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Beispiel 60 ist das System der Beispiele 47-59, wobei der zumindest eine Magnet einen Permanentmagneten aufweist.
Beispiel 61 ist das System der Beispiele 47-60, wobei der zumindest eine Magnet zumindest teilweise in eine Oberfläche des zumindest einen Rotors eingebettet ist.
Beispiel 62 ist das System der Beispiele 47-61, wobei der zumindest eine Magnet von einer Oberfläche des zumindest einen Rotors vorsteht.
Beispiel 63 ist das System der Beispiele 47-62, wobei der zumindest eine Rotor innerhalb einer Härtungskammer positioniert ist, derart dass der zumindest eine Rotor dem durch die Härtungskammer hindurchtretenden beschichteten Metallstreifens benachbart ist.
Beispiel 64 ist das System der Beispiele 47-63, wobei der zumindest eine Rotor konfiguriert ist, um den beschichteten Metallstreifen durch Induktionsheizen zu erhitzen.
Beispiel 65 ist das System der Beispiele 47-64, wobei der zumindest eine Magnet einen ersten Magnet, der zumindest teilweise in den zumindest einen Rotor eingebettet ist, sowie einen zweiten Magnet, der von einer Oberfläche des zumindest einen Rotors vorsteht, aufweist.
Beispiel 66 ist ein Verfahren, welches aufweist: Drehen von zumindest einem Rotor eines Härtungssystems mit einer Drehzahl, wobei der zumindest eine Rotor zumindest einen Magneten aufweist; und Passieren eines beschichteten Metallstreifens durch das Härtungssystem mit einer Streifengeschwindigkeit, so dass der beschichtete Metallstreifen dem zumindest einen Rotor benachbart ist, um innerhalb des beschichteten Metallstreifens sich bewegende Magnetfelder zu generieren, die Ströme innerhalb des beschichteten Metallstreifens erzeugen, um den beschichteten Metallstreifen zu erwärmen, wobei ein Abstand zwischen dem beschichteten Metallstreifen und dem zumindest einen Rotor, die Drehzahl, eine Stärke des zumindest einen Magneten und die Streifengeschwindigkeit ausgewählt werden, um eine Beschichtung des beschichteten Metallstreifens innerhalb einer vorbestimmten Zeit zu härten.
Beispiel 67 ist das Verfahren von Beispiel 66, wobei der Abstand zwischen dem Metallstreifen und dem zumindest einen Rotor von etwa 15 mm bis etwa 300 mm beträgt.
Beispiel 68 ist das Verfahren der Beispiele 66 oder 67, wobei die Drehzahl zumindest 200 Umdrehungen pro Minute (UpM) beträgt.
Beispiel 69 ist das Verfahren der Beispiele 66-68, wobei die Streifengeschwindigkeit von etwa 20 Meter pro Minute bis etwa 400 Meter pro Minute beträgt.
Beispiel 70 ist das Verfahren der Beispiele 66-69, wobei eine Heizrate des beschichteten Metallstreifens von etwa 1 °C pro Sekunde bis etwa 150 °C pro Sekunde beträgt.
Beispiel 71 ist das Verfahren der Beispiele 66-70, wobei der beschichtete Metallstreifen auf eine Temperatur bis zu 600 °C innerhalb der vorbestimmten Zeit erhitzt wird.
Beispiel 72 ist das Verfahren der Beispiele 66-71, wobei das Drehen des zumindest einen Rotors aufweist, mehrere Rotoren zu drehen, und das Passieren des beschichteten Metallstreifens durch das Härtungssystem aufweist, den beschichteten Metallstreifen benachbart jedem der mehreren Rotoren zu passieren.
Beispiel 73 ist das Verfahren von Beispiel 72, wobei das Drehen der Rotoren aufweist, einen ersten Teilsatz der mehreren Rotoren in einer ersten Richtung zu drehen, und einen zweiten Teilsatz der mehreren Rotoren in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zu drehen, wobei der erste Teilsatz der mehreren Rotoren benachbart einer ersten Oberfläche des beschichteten Metallstreifens positioniert wird, der durch das Härtungssystem hindurch läuft, und der zweite Teilsatz der mehreren Rotoren benachbart einer zweiten Oberfläche des beschichteten Metallstreifens positioniert wird, der durch Härtungssystem hindurch läuft.
Beispiel 74 ist das Verfahren von Beispiel 73, das ferner aufweist, Heizzonen, die einem oder mehreren Teilsätzen der mehreren Rotoren zugeordnet sind, individuell zu steuern.
Beispiel 75 ist das Verfahren von Beispiel 74, wobei das individuelle Steuern von Heizzonen, die einem oder mehreren Teilsätzen der mehreren Rotoren zugeordnet sind, aufweist: Steuern des Abstands zwischen dem einen oder mehreren Teilsätzen der mehreren Rotoren und der ersten Oberfläche des beschichteten Metallstreifens, der durch das Härtungssystem hindurchtritt, sowie zwischen dem zweiten Teilsatz der mehreren Rotoren und der zweiten Oberfläche des beschichteten Metallstreifens, der durch das Härtungssystem hindurchtritt; und Steuern der Drehzahl des einen oder der mehreren Teilsätze der mehreren Rotoren und des zweiten Teilsatzes der mehreren Rotoren.
Beispiel 76 ist das Verfahren der Beispiele 66-75, das ferner aufweist, einen von dem rotierenden Rotor erzeugten Magnetfluss zu einer Oberfläche des Metallstreifens auszurichten, um Wärmeerzeugung an der Oberfläche des Metallstreifens zu konzentrieren.
Beispiel 77 ist ein Verfahren zum Erhitzen eines Wärmeübertragungsmediums, welches aufweist: Drehen eines Rotors einer Härtungskammer, wobei der Rotor zumindest einen Magneten aufweist; Erzeugen von Wärme von dem rotierenden Rotor, wobei das Erzeugen von Wärme von dem rotierenden Rotor durchgeführt wird durch das Erzeugen von sich bewegenden Magnetfeldern innerhalb des Wärmeübertragungsmediums, die Ströme innerhalb des Wärmeübertragungsmediums erzeugen, um das Wärmeübertragungsmedium zu erhitzen; Passieren des Wärmeübertragungsmediums benachbart dem rotierenden Rotor der Härtungskammer, um das Wärmeübertragungsmedium zu erhitzen; und Fördern des erhitzten Wärmeübertragungsmediums von der Härtungskammer zu einem von der Härtungskammer entfernten Bereich.
Beispiel 78 ist das Verfahren von Beispiel 77, wobei das Drehen des rotierenden Rotors aufweist, eine Rotordrehzahl mit einer Geschwindigkeit von zumindest 1300 Umdrehungen pro Minute (UpM) zu drehen.
Beispiel 79 ist das Verfahren der Beispiele 77 oder 78, wobei das Wärmeübertragungsmedium Wasser, flüssiges Silizium, Luft, Gas, Öl oder ein anderes Phasenänderungsmaterial aufweist.
Beispiel 80 ist ein Heizsystem, welches aufweist: eine magnetische Heizvorrichtung zum Erhitzen eines sich in stromabwärtiger Richtung bewegenden Metallstreifens, wobei die magnetische Heizvorrichtung einen oder mehrere Heizer enthält, um in dem Metallstreifen ein zugeschnittenes Temperaturprofil zu induzieren, wobei der eine oder die mehreren Heizer zumindest einen magnetischen Rotor aufweisen, und wobei jeder des zumindest einen magnetischen Rotors zumindest eine magnetische Quelle enthält und um eine Drehachse herum drehbar ist, um ein sich änderndes Magnetfeld durch den Metallstreifen hindurch zu erzeugen.
Beispiel 81 ist das Heizsystem von Beispiel 80, wobei das zugeschnittene Temperaturprofil ein seitlich gleichmäßiges Temperaturprofil ist.
Beispiel 82 ist das Heizsystem der Beispiele 80 oder 81, wobei einer oder mehrere des zumindest einen magnetischen Rotors ein zugeschnittenes Magnetflussprofil hat, um das Induzieren des zugeschnittenen Magnetflussprofils in dem Metallstreifen zu erleichtern.
Beispiel 83 ist das Heizsystem der Beispiele 80-82, wobei der zumindest eine magnetische Rotor einen ersten magnetischen Rotor aufweist, der in Bezug auf einen zweiten magnetischen Rotor positionierbar ist, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallstreifen zu erleichtern.
Beispiel 84 ist das Heizsystem von Beispiel 83, wobei eine Drehachse des ersten magnetischen Rotors parallel zu einer Drehachse des zweiten magnetischen Rotors ist, und wobei zumindest einer des ersten magnetischen Rotors und des zweiten magnetischen Rotors von einer Mittellinie des Metallstreifens durch eine Versatzdistanz seitlich versetzt ist.
Beispiel 85 ist das Heizsystem von Beispiel 84, das ferner ein Steuergerät aufweist, das mit einem die Versatzdistanz steuernden Aktuator betriebsmäßig gekoppelt ist.
Beispiel 86 ist das Heizsystem der Beispiele 80-85, wobei der zumindest eine magnetische Rotor einen ersten magnetischen Rotor und einen zweiten magnetischen Rotor aufweist, wobei der zweite magnetische Rotor stromab des ersten magnetischen Rotors positioniert ist.
Beispiel 87 ist das Heizsystem der Beispiele 80-86, wobei der eine oder die mehreren Heizer ferner ein Hilfsheizelement aufweist, das benachbart dem Metallgegenstand und zwischen einem Rand des Metallgegenstands und einer Quermittellinie des Metallgegenstands positioniert ist, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallstreifen zu erleichtern.
Beispiel 88 ist das Heizsystem der Beispiele 80-87, wobei die magnetische Heizvorrichtung ferner einen Ablenker aufweist, der positionierbar ist, um einen Abstand zwischen zumindest einem Abschnitt des Metallstreifens und dem einen oder den mehreren Heizern einzustellen, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils zu erleichtern.
Beispiel 89 ist das Heizsystem der Beispiele 80-88, wobei die Drehachse von einem oder mehreren des zumindest einen magnetischen Rotors orthogonal zur stromabwärtigen Richtung und parallel zur Querbreite des Metallstreifens ist.
Beispiel 90 ist das Heizsystem der Beispiele 80-89, wobei die magnetische Quelle für einen oder mehrere des zumindest einen magnetischen Rotors einen Permanentmagneten aufweist, der um die Drehachse herum drehbar ist.
Beispiel 91 ist das Heizsystem der Beispiele 80-90, wobei die magnetische Heizvorrichtung zusätzliche eine oder mehrere Flussführungen aufweist, die benachbart dem zumindest einen magnetischen Rotor positioniert sind, um zumindest einen Teil des Magnetflusses von dem zumindest einen magnetischen Rotor umzulenken, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils zu erleichtern.
Beispiel 92 ist das Heizsystem der Beispiele 80-91, das ferner aufweist: einen Sensor, der positioniert ist, um die Temperatur oder Spannung des Metallgegenstands zu messen; sowie ein Steuergerät, das mit dem Sensor gekoppelt ist, um ein Sensorsignal zu empfangen, wobei das Steuergerät mit einem dem magnetischen Rotor zugeordneten Aktuator gekoppelt ist, um für eine Rückkopplungsregelung in Antwort auf das Sensorsignal zu sorgen, wobei der Aktuator konfiguriert ist, um den durch den Metallgegenstand hindurchtretenden Magnetfluss zu steuern.
Beispiel 93 ist ein Verfahren zum Erhitzen von Metall, welches aufweist: Bewegen eines Metallgegenstands in stromabwärtiger Richtung; Induzieren eines zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand durch einen oder mehrere Heizer einer magnetischen Heizvorrichtung, wobei der zumindest eine oder die mehreren Heizer zumindest einen magnetischen Rotor aufweisen, und wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils aufweist, eine magnetische Quelle des zumindest einen magnetischen Rotors um eine Drehachse des zumindest einen magnetischen Rotors herum zu drehen, um sich ändernde Magnetfelder durch den Metallgegenstand hindurch zu erzeugen.
Beispiel 94 ist das Verfahren von Beispiel 93, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils aufweist, ein seitlich gleichmäßiges Temperaturprofil zu induzieren.
Beispiel 95 ist das Verfahren der Beispiele 93 oder 94, wobei der zumindest eine magnetische Rotor einen magnetischen Rotor mit einem zugeschnittenen Magnetflussprofil aufweist, und wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils aufweist, den magnetischen Rotor mit dem zugeschnittenen Magnetflussprofil zu drehen, um zugeschnittene sich ändernde Magnetfelder zu erzeugen.
Beispiel 96 ist das Verfahren der Beispiele 93-95, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils aufweist, einen ersten magnetischen Rotor und einen zweiten magnetischen Rotor zu drehen, wobei der erste magnetische Rotor und der zweite magnetische Rotor in Bezug aufeinander positioniert sind, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand zu erleichtern.
Beispiel 97 ist das Verfahren von Beispiel 96, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils aufweist, einen ersten magnetischen Rotor um eine erste Drehachse zu drehen und einen zweiten magnetischen Rotor um eine zweite Drehachse zu drehen, die parallel zur ersten Drehachse ist, und wobei zumindest einer des ersten magnetischen Rotors und des zweiten magnetischen Rotors von einer Mittellinie des Metallgegenstands um eine Versatzdistanz seitlich versetzt ist.
Beispiel 98 ist das Verfahren von Beispiel 97, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils ferner aufweist, die Versatzdistanz zu steuern.
Beispiel 99 ist das Verfahren der Beispiele 93-98, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils aufweist, einen ersten magnetischen Rotor und einen zweiten magnetischen Rotor zu drehen, wobei der zweite magnetische Rotor stromab des ersten magnetischen Rotors angeordnet ist.
Beispiel 100 ist das Verfahren der Beispiele 93-99, wobei der eine oder die mehreren Heizer ferner ein Hilfsheizelement aufweisen, das benachbart dem Metallgegenstand und zwischen einem Rand des Metallgegenstands und einer Quermittellinie des Metallgegenstands positioniert ist, und wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils ferner aufweist, auf den Metallgegenstand von dem Hilfsheizelement Wärme anzuwenden.
Beispiel 101 ist das Verfahren der Beispiele 93-100, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils ferner aufweist, einen Ablenker zu aktivieren, um einen Abstand zwischen zumindest einem Abschnitt des Metallgegenstands und dem einen oder den mehreren Heizern einzustellen.
Beispiel 102 ist das Verfahren der Beispiele 93-101, wobei die Drehachse des zumindest einen magnetischen Rotors orthogonal zum stromabwärtigen Richtung und parallel zur Querbreite des Metallgegenstands ist.
Beispiel 103 ist das Verfahren der Beispiele 93-102, wobei die magnetische Quelle des zumindest einen magnetischen Rotors einen Permanentmagneten aufweist.
Beispiel 104 ist das Verfahren der Beispiele 93-103, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils ferner aufweist, zumindest einen Teil des Magnetflusses von dem zumindest einen magnetischen Rotor umzuleiten, um das Erzeugen der sich ändernden Magnetfelder durch den Metallgegenstand hindurch zu erleichtern.
Beispiel 105 ist das Verfahren der Beispiele 93-104, das ferner aufweist, eine Temperatur oder Spannung des Metallgegenstands mit einem Sensor zu messen, um ein Sensorsignal zu erzeugen, wobei das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils ferner aufweist, eine Rückkopplungsregelung der magnetischen Heizvorrichtung basierend auf dem Sensorsignal dynamisch bereitzustellen, wobei das dynamische Bereitstellen der Rückkopplungsregelung aufweist, die sich ändernden Magnetfelder zu verstehen und/oder eine Position des Metallgegenstands in Bezug auf die sich ändernden Magnetfelder zu verstellen.
Beispiel 106 ist ein Metallbearbeitungssystem, welches aufweist: ein Metallteil-Bearbeitungsgerät zum Bearbeiten eines sich bewegenden Metallstreifens; sowie eine magnetische Heizvorrichtung zum Erhitzen des sich bewegenden Metallstreifens, wobei die magnetische Heizvorrichtung einen oder mehrere Heizer enthält, um in dem Metallstreifen ein zugeschnittenes Temperaturprofil zu induzieren, wobei der eine oder die mehreren Heizer zumindest einen magnetischen Rotor aufweisen, wobei jeder des zumindest einen magnetischen Rotors zumindest eine magnetische Quelle enthält und um eine Drehachse herum drehbar ist, um sich ändernde Magnetfelder durch den Metallstreifen hindurch zu erzeugen, und wobei die magnetische Heizvorrichtung stromauf, stromab oder innerhalb des Metallteil-Bearbeitungsgeräts positioniert ist.
Beispiel 107 ist das Metallbearbeitungssystem von Beispiel 106, wobei das Metallteil-Bearbeitungsgerät eine kontinuierliche Gießmaschine zum Gießen des sich bewegenden Metallstreifens ist.
Beispiel 108 ist das Metallbearbeitungssystem der Beispiele 106 oder 107, wobei die magnetische Heizvorrichtung stromauf des Metallteil-Bearbeitungsgeräts positioniert ist, um eine Temperatur des sich bewegenden Metallstreifens zu erhöhen.
Beispiel 109 ist das Metallbearbeitungssystem der Beispiel 106-108, wobei das zugeschnittene Temperaturprofil ein seitlich gleichmäßiges Temperaturprofil ist.
Beispiel 110 ist das Metallbearbeitungssystem der Beispiele 106-109, wobei die magnetische Heizvorrichtung, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand zu erleichtern, zumindest eines aus der Gruppe enthält, bestehend aus: einem magnetischen Rotor mit einem zugeschnittenen Magnetflussprofil; einem ersten magnetischen Rotor und einem zweiten magnetischen Rotor, wobei zumindest einer des ersten magnetischen Rotors und des zweiten magnetischen Rotors von einer Mittelinie des Metallstreifens seitlich versetzt ist; eines zweiten magnetischen Rotors, der stromab eines ersten magnetischen Rotors positioniert ist; eines Hilfsheizelements, das benachbart dem Metallstreifen zwischen einem Rand des Metallstreifens und einer Quermittellinie des Metallstreifens positioniert ist; und eines Ablenkers, der positionierbar ist, um einen Abstand zumindest einem Abschnitt des Metallgegenstands und dem einen oder den mehreren Heizern einzustellen
Beispiel 111 ist das Metallbearbeitungssystem der Beispiele 106-110, das ferner eine Freilaufwalze aufweist, die mit einem Träger gekoppelt ist, der zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wobei der sich bewegende Metallstreifen benachbart dem einen oder den mehreren Heizern der magnetischen Heizvorrichtung passiert, wenn der Träger in der ersten Position ist, und wobei der sich bewegende Metallstreifen mit Abstand von dem einen oder mehreren Heizern der magnetischen Heizvorrichtung passiert, wenn der Träger in der zweiten Position ist.
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

US 62400426 [0001]
US 62505948 [0001]
US 62529053 [0001]
US 15716559 f [0002]
US 15716577 [0002]
US 15716608 [0002]
US 15716692 [0002]
US 15/717698 [0002]
US 15716570 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Anthony Gaensbauer, et al., die den Titel „COMPACT CONTINUOUS ANNEALING SOLUTION HEAT TREATMENT“ hat und am 27. September 2017 [0002]
Andrew James Hobbis, et al., die den Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR THREADING A HOT COIL ON A MILL“ hat und am 27. September 2017 [0002]
Julio Malpica, et al., die den Titel „RAPID HEATING OF SHEET METAL BLANKS FOR STAMPING“ hat und am 27. September 2017 [0002]

Claims

Heizsystem, welches aufweist: eine magnetische Heizvorrichtung zum Erhitzen eines sich in stromabwärtiger Richtung bewegenden Metallgegenstands, wobei die magnetische Heizvorrichtung einen oder mehrere Heizer enthält, um in dem Metallgegenstand ein zugeschnittenes Temperaturprofil zu induzieren, wobei der eine oder die mehreren Heizer zumindest einen magnetischen Rotor aufweisen, und wobei jeder des zumindest einen magnetischen Rotors zumindest eine magnetische Quelle enthält und um eine Drehachse herum drehbar ist, um ein sich änderndes Magnetfeld durch den Metallgegenstand hindurch zu erzeugen.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei das zugeschnittene Temperaturprofil ein seitlich gleichmäßiges Temperaturprofil ist.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei einer oder mehrere des zumindest einen magnetischen Rotors ein zugeschnittenes Magnetflussprofil hat, um das Induzieren des zugeschnittenen Magnetflussprofils in dem Metallgegenstand zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei der zumindest eine magnetische Rotor einen ersten magnetischen Rotor aufweist, der in Bezug auf einen zweiten magnetischen Rotor positionierbar ist, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 4, wobei eine Drehachse des ersten magnetischen Rotors parallel zu einer Drehachse des zweiten magnetischen Rotors ist, und wobei zumindest einer des ersten magnetischen Rotors und des zweiten magnetischen Rotors von einer Mittellinie des Metallgegenstands durch eine Versatzdistanz seitlich versetzt ist.
Das Heizsystem von Anspruch 5, das ferner ein Steuergerät aufweist, das mit einem die Versatzdistanz steuernden Aktuator betriebsmäßig gekoppelt ist.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei der zumindest eine magnetische Rotor einen ersten magnetischen Rotor und einen zweiten magnetischen Rotor aufweist, wobei der zweite magnetische Rotor stromab des ersten magnetischen Rotors positioniert ist.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Heizer ferner ein Hilfsheizelement aufweist, das benachbart dem Metallgegenstand und zwischen einem Rand des Metallgegenstands und einer Quermittellinie des Metallgegenstands positioniert ist, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei die magnetische Heizvorrichtung ferner einen Ablenker aufweist, der positionierbar ist, um einen Abstand zwischen zumindest einem Abschnitt des Metallgegenstands und dem einen oder den mehreren Heizern einzustellen, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei die Drehachse von einem oder mehreren des zumindest einen magnetischen Rotors orthogonal zur stromabwärtigen Richtung und parallel zur Querbreite des Metallgegenstands ist.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei die magnetische Quelle für einen oder mehrere des zumindest einen magnetischen Rotors einen Permanentmagneten aufweist, der um die Drehachse herum drehbar ist.
Das Heizsystem von Anspruch 1, wobei die magnetische Heizvorrichtung zusätzliche eine oder mehrere Flussführungen aufweist, die benachbart dem zumindest einen magnetischen Rotor positioniert sind, um zumindest einen Teil des Magnetflusses von dem zumindest einen magnetischen Rotor umzulenken, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 1, das ferner aufweist: einen Sensor, der positioniert ist, um die Temperatur oder Spannung des Metallgegenstands zu messen; sowie ein Steuergerät, das mit dem Sensor gekoppelt ist, um ein Sensorsignal zu empfangen, wobei das Steuergerät mit einem dem magnetischen Rotor zugeordneten Aktuator gekoppelt ist, um für eine Rückkopplungsregelung in Antwort auf das Sensorsignal zu sorgen, wobei der Aktuator konfiguriert ist, um den durch den Metallgegenstand hindurchtretenden Magnetfluss zu steuern.
Magnetischer Rotor mit einem zugeschnittenen Magnetfluss, welcher aufweist: eine Drehmittelachse; eine oder mehrere magnetische Quellen, die um die Drehachse herum drehbar sind; und ein Magnetflussprofil basierend auf der einen oder der mehreren magnetischen Quellen, wobei das Magnetflussprofil entlang einer Länge des Rotors ungleichmäßig ist.
Der magnetischer Rotor von Anspruch 14, der ferner eine oder mehrere Flussführungen aufweist, wobei die eine oder mehreren magnetischen Quellen ein anfängliches Magnetflussprofil präsentieren, und wobei die einen oder mehreren Flussführungen positioniert sind, um zumindest einen Teil des anfänglichen Magnetflussprofils abzulenken, um das ungleichmäßige Magnetflussprofil zu präsentieren.
Der magnetischer Rotor von Anspruch 14, wobei die eine oder die mehreren magnetischen Quellen über die Länge des Rotors variieren, um das ungleichmäßige Magnetflussprofil zu präsentieren.
Der magnetischer Rotor von Anspruch 14, der ferner eine oder mehrere Hülsen aufweist, die um zumindest einen Abschnitt der einen oder mehreren magnetischen Quellen herum positioniert sind, wobei die eine oder die mehreren magnetischen Quellen ein anfängliches Magnetflussprofil präsentieren, und wobei die eine oder mehreren Hülsen positioniert sind, um zumindest einen Teil des anfänglichen Magnetflussprofils abzulenken, um das ungleichmäßige Magnetflussprofil zu präsentieren.
Der magnetischer Rotor von Anspruch 14, wobei das ungleichmäßige Magnetflussprofil eine maximale Flussstärke zwischen einer Mitte der Länge des Rotors und einem Ende des Rotors erreicht.
Der magnetischer Rotor von Anspruch 14, wobei das ungleichmäßige Magnetflussprofil maximale Flussstärken an Orten zwischen einer Mitte der Länge des Rotors und jedem Ende des Rotors erreicht.
Heizsystem, welches aufweist: eine magnetische Heizvorrichtung (500; 600) zum Erhitzen eines sich in einer stromabwärtigen Richtung (524; 224) bewegenden Metallgegenstands (502; 602), wobei die magnetische Heizvorrichtung (500; 600) mehrere Heizer enthält, um in dem Metallgegenstand (502; 602) ein zugeschnittenes Temperaturprofil zu induzieren, wobei die mehreren Heizer zumindest einen ersten magnetischen Rotor (530, 532; 630, 632) und einem zweiten magnetischen Rotor (546, 548; 646, 648) aufweisen, wobei jeder des ersten magnetischen Rotors (530, 532; 630, 632) und des zweiten magnetischen Rotors (546, 548; 646, 648) zumindest eine magnetische Quelle enthält, und um eine Drehachse herum drehbar ist, die orthogonal zu der stromabwärtigen Richtung (524; 224) und parallel zu einer Querbreite des Metallgegenstands (502; 602) ist, um sich ändernde Magnetfelder durch den Metallartikel (502; 602) hindurch zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand (502; 602) zu erleichtern, der erste magnetische Rotor (530, 532; 630, 632) in Bezug auf den zweiten magnetischen Rotor (546, 548; 646, 648) seitlich positionierbar ist, so dass er von einer Mittellinie des Metallgegenstands (502; 602) um eine Versatzdistanz seitlich versetzt wird.
Das Heizsystem von Anspruch 20, wobei das zugeschnittene Temperaturprofil ein seitlich gleichmäßiges Temperaturprofil ist, oder wobei einer oder mehr der magnetischen Rotoren (530, 532, 546, 548; 630, 632, 646, 648) ein zugeschnittenes Magnetflussprofil (2509; 2609; 2709; 3509) hat, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand (502; 602) zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 20, wobei das Heizsystem ferner einen Controller (1080) enthält, der mit einem die Versatzdistanz steuernden Aktuator (1086) betriebsmäßig gekoppelt ist.
Das Heizsystem von Anspruch 20, wobei die magnetischen Rotoren zwei erste magnetische Rotoren (530, 532; 630, 632; 3308, 3312) aufweisen, von denen einer stromab des anderen positioniert ist, oder wobei die mehreren Heizer ferner ein Hilfsheizelement (3391, 3393, 3396) aufweisen, das benachbart dem Metallgegenstand (502; 602; 3302) und zwischen einem Rand des Metallgegenstands (3302) und einer Quermittellinie des Metallgegenstands (502; 602; 3302) positioniert ist, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils in dem Metallgegenstand (502; 602; 3302) zu erleichtern, oder wobei die magnetische Heizvorrichtung ferner einen Ablenker (1092, 1892; 1992; 3296, 3298) aufweist, der positionierbar ist, um einen Abstand zwischen zumindest einem Abschnitt des Metallgegenstands (502; 602; 1802; 1902; 3202) und den mehreren Heizern (1804; 1904; 3208) zu justieren, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 20, wobei die magnetische Quelle (403) für einen oder mehr der magnetischen Rotoren (400) einen Permanentmagneten aufweist, der um die Drehachse (407) herum drehbar ist, oder wobei die magnetische Heizvorrichtung zusätzlich eine oder mehrere Flussleitungen (1094; 766; 2766; 3698; 3798; 3898; 3998) aufweist, die benachbart zumindest einem der magnetischen Rotoren (708; 2708; 3608; 3708; 3808; 3908) positioniert sind, um zumindest einen Teil des Magnetflusses von dem zumindest einen der magnetischen Rotoren (708; 2708; 3608; 3708; 3808; 3908) umzuleiten, um das Induzieren des zugeschnittenen Temperaturprofils zu erleichtern.
Das Heizsystem von Anspruch 20, das ferner aufweist: einen Sensor (1088), der positioniert ist, um eine Temperatur oder Spannung des Metallgegenstands zu messen, und einen Controller (1080), der mit dem Sensor (1088) gekoppelt ist, um ein Sensorsignal zu empfangen, wobei der Controller (1080) mit einem der magnetischen Heizvorrichtung zugeordneten Aktuator (1038, 1082, 1084, 1086) gekoppelt ist, um eine Rückkopplungsregelung in Antwort auf das Sensorsignal vorzusehen, wobei der Aktuator (1038, 1082, 1084, 1086) konfiguriert ist, um den durch den Metallgegenstand (502; 602) hindurchtretenden Magnetfluss zu steuern.