DE2025813C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Flachkörpern - Google Patents

Description

gen der Zusatzinduktoren 3 verlaufen großenteils entlang der Breitseiten des Induktors 1 senkrecht zu dessen Wicklungen. Nur im Bereich der Stirnflächen sind sie zu den Schmalseiten des Induktors 1 parallel angeordnet

Fließt in den Wicklungen der Zusatzinduktoren 3 ein Strom, so entsteht ein Magnetfeld H₂, das im mittleren Bereich den Flachkörper in Querrichtung senkrecht zur Längsachse und parallel zu den Breitseiten durchsetzt

Die Wirkungsweise dieser Induktionserhitzungsvorrichtung, bei der die Speisung der Induktoren 1 und 3 aus getrennten Speisequellen gleicher Frequenz erfolgt, besteht in folgendem.

Obwohl, wie bereits erwähnt, die Stromdichte in den stirnseitigen Zonen und in der mittleren Zone des Induktors verschieden sein können, soll der Einfachheit halber im folgenden der Fall betrachtet werden, daß die Stromdichte in allen Wicklungen des Induktors 1 gleich ist, was beispielsweise beim Ausbleiben vca erhöhten Wärmeverlusten in den stirnseitigen Zonen vorkommen kann. Beim Fließen eines Stromes /1 in den Wicklungen des Induktors 1 entsteht ein Magnetfeld H\, das in dem zu erhitzenden Flachkörper 2 einen Strom 1\ induziert, der am gesamten Umfang des Querschnitts des zu erhitzenden Flachkörpers 2 fließt Gleichzeitig mit 2~-> diesem fließt in den Wicklungen der Zusatzinduktoren 3 jeweils ein Strom I₂, der ein Feld H₂ erregt, welches in dem zu erhitzenden Flachkörper einen Strom I₂ induziert Dieser Strom, der an der einen Stirnseite entlang dieser Fläche mit den kurzen Kanten fließt, addiert sich zu dem durch das Feld H\ induzierten Strom, während er an der anderen Stirnseite mit den kurzen Kanten dem durch das Feld H\ induzierten Strom entgegengerichtet ist

Demzufolge nimmt die Erhitzungsintensität an der einen Stirnseite iim den Betrag 2 H₂ · H\ gegenüber der Erhitzungsintensität in der mittleren Zone zu, während sie an der anderen Stirnseite um den gleichen Betrag abnimmt

Ändert man nach einer gewissen Zeit die Phasenlage des Stromes um eine halbe Periode in den Zusatzinduktoren 3 (in der Zeichnung mit den Pfeilen I'₂ angedeutet), so ändert sich auch die Richtung des Magnetfeldes (mit dem Pfeil H '₂ angedeutet). Hierbei bleibt der Strom im Rechteckinduktor unverändert Dann sind die Ströme an der Stirnfläche des Körpers 2, wo sie sich früher addiert haben, nun entgegengerichtet, so daß die Erhitzungsintensität um den Betrag 2 H\ ■ H₂ abnimmt während sie sich an der entgegengesetzten Stirnseite addieren, so daß hier die Erhitzungsintensität um den Betrag 2 Wi · H₂ zunimmt Dadurch ist die mittlere Erhitzungsintensität an den Enden des Flachkörpers der in der mittleren Zone gleich.

Auf ähnliche Weise kann die Erhitzungsintensität auch durch periodische Änderung der Phasenlage in den Wicklungen des Induktors 1 geregelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Induktionserhitzung von Flachkörpern, bei dem der zu erhitzende Flachkörper, der sich parallel zu seiner Längsachse erstreckende lange Kanten und sich senkrecht zur Längsachse erstreckende kurze Kanten aufweist, von senkrecht zueinander angeordneten, von Induktoren erzeugten, gleichfrequenten magnetischen Wechselfeldern durchsetzt wird, von denen eines den Flachkörper in Richtung seiner Längsachse durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wechselfelder erzeugenden Induktoren von getrennten Stromquellen gespeist werden und dem in dem quaderförmigen Flachkörper in Richtung seiner Längsachse verlaufenden magnetischen Wechselfeld im Bereich der kurzen Kanten ein dazu paralleles und im Bereich dev langen Kanten ein dazu senkrechtes in der gleichen Ebene liegendes magnetisches Wechselfeld überlagert wird, deren Phasenlage periodisch um eine halbe Periode geändert wird.

2. Vorrichtung zur Induktionserhitzung eines Flachkörpers nach Anspruch 1, die aus mehreren Induktoren besteht, welche zueinander senkrechte Magnetfelder erzeugen, von denen ein Teil der axial zueinander angeordneten Induktoren in Form eines Solenoids den zu erhitzenden Körper derart umfaßt, daß die Wicklungen über die breiten Seitenflächen parallel zu diesen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Induktoren (1) mit Magnetleitern versehene Zusatzinduktoren (3) vorgesehen sind, deren Wicklungen senkrecht zur Wicklungsrichtung der Induktoren entlang der gesamten Länge der letzteren mit Ausnahme der Endzonen ausgerichtet sind, an denen sie sich über den Induktorwicklungen parallel zu diesen erstrecken und daß die Induktoren mit zueinander senkrechten Wicklungen an getrennten Speisequellen gleicher F^requenz und jeweils einstellbaren Phasenlagen angeschlossen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Induktionserhitzung von Flachkörpern, bei dem der zu erhitzende Flachkörper, der sich parallel zu seiner Längsachse erstreckende lange Kanten und sich senkrecht zur Längsachse erstreckende kurze Kanten aufweist, von senkrecht zueinander angeordneten, von Induktoren erzeugten, gleichfrequenten magnetischen Wechselfeldern durchsetzt wird, von denen eines den Flachkörper in Richtung seiner Längsachse durchsetzt.

Aus dem DE-Gbm 17 21 330 ist eine Einrichtung zum induktiven Erhitzen von dünnen Werkstücken, die in einer Achse eine wesentlich geringere Ausdehnung als in den beiden anderen Achsen hat, bekannt, bei der das Werkstück bis zur Erhitzung auf annähernd dem Curie-Punkt entsprechende Temperatur in einer das Werkstück axial umfassenden Zylinderspule und beim Weitererwärmen im Feld einer zweiten Spule angeordnet ist, die ein das Werkstück senkrecht durchdringendes Feld erzeugt.

Aus der US-PS 24 68 796 ist eine Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Werkstücken mit unsymmetrischem Querschnitt bekannt, die aus mehreren Induktoren besteht, von denen ein Teil der axial zueinander angeordneten Induktoren in Form eines Solenoids den zu erhitzenden Körper derart umfaßt, daß die

Wicklungen über die breiten Seitenflächen parallel zu diesen verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, das zur gleichmäßig schnellen Erwärmung von Flachkörpern, wie Brammen, auch in den Kantenbereichen des Werkstückes eine der Kernerwärmung annähernd gleiche Erwärmung gleichzeitig zu erzielen gestatten.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die die Wechselfelder erzeugenden Induktoren von getrennten Stromquellen gespeist werden und dem in dem quaderförmigen Flachkörper in Richtung seiner Längsachse verlaufenden magnetischen Wechselfeld im Bereich der kurzen Kanten ein dazu paralleles und im Bereich der langen Kanten ein dazu senkrechtes in der gleichen Ebene liegendes magnetisches Wechselfeld überlagert wird, deren Phasenlage periodisch um eine halbe Periode geändert wird.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die aus mehreren Induktoren besteht, welche zueinander senkrechte Magnetfelder erzeugen, von denen ein Teil der axial zueinander angeordneten Induktoren in Form eines Solenoids den zu erhitzenden Körper derart umfaßt, daß die Wicklungen über die breiten Seitenflächen parallel zu diesen verlaufen, zeichnet sich dadurch aus, daß auf den Induktoren mit Magnetleitern versehene Zusatzinduktoren vorgesehen sind, deren Wicklungen senkrecht zur Wicklungsrichtung der Induktoren entlang der gesamten Länge der lezteren mit Ausnahme der Endzonen ausgerichtet sind, an denen sie sich über den Induktorwicklungen parallel zu diesen erstrecken und daß die Induktoren mit zueinander senkrechten Wicklungen an getrennten Speisequellen gleicher Frequenz und jeweils einstellbaren Pnasenlagen angeschlossen sind.

Bei solcher Anordnung der Magnetfelder und der Änderung von deren Phasenlage periodisch um eine halbe Periode ist es möglich, die resultierende Durchflutung so vorzugeben, daß auch in den Kantenbereichen des Werkstückes eine der Kernerwärmung annähernd gleiche Erwärmung erzielt wird.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Induktionserhitzung mit einem rechteckigen Induktor und zwei Zusatzinduktoren.

Der zu erhitzende Flachkörper 2 ist im Inneren eines Induktors 1 angeordnet, der in Form eines den Flachkörper umgebenden langgestreckten rechteckigen Solenoids ausgebildet ist. Werden die Wicklungen des Induktors 1 von einem Strom I\ durchflossen, so entsteht ein Magnetfeld Ht, das parallel zur Längsachse des Flachkörpers 2 gerichtet ist Die Stromdichte in den Wicklungen des Induktors 1 in der Nähe der Stirnflächen kann etwas höher als die in den Wicklungen der mittleren Zonen sein, um die Wärmeverluste und die ungleichmäßige Verteilung des Magnetfeldes durch den aufzutretenden Randeffekt zu kompensieren. Dementsprechend erfolgt eine separate Speisung der Wicklungen des mittleren und der stirnseitigen Abschnitte des Induktors 1.

Außerhalb des Induktors 1 liegen symmetrisch zu seiner Längsachse zwei Zusatzinduktoren 3 mit Magnetleitern 4, die zur Erhöhung der Magnetflußkonzentration in der Nähe der schmalen Flächen des zu erhitzenden Flachkörpers bestimmt sind. Die Wicklun-