DE2200473A1

DE2200473A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Blechen

Info

Publication number: DE2200473A1
Application number: DE19722200473
Authority: DE
Inventors: Andre Barbieux
Original assignee: Elphiac SA
Current assignee: Elphiac SA
Priority date: 1971-01-15
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1972-08-24
Also published as: BE761612A; US3766353A; CH559496A5; FR2121611B1; SE369733B; FR2121611A1; DE2200473B2; IT948204B; GB1372318A; JPS5234564B1; DE2200473C3

Description

Dipi.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser ·οοο Mo*«!.·· to, -4. Jan. 1972 Dipl.-lng. Gottfried Leiser ir..k.r.«.i,.... it PoUntanwölte

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IJnaer Zeichen: E 710

ELPHIAC-S.A.

Chaussee de Charleroi, 54

Brüssel, 6, Belgien

Verfahren und Vorrichtung zur Induktionserhitzung

von Blechen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Blechen, mit der in jedem Querschnitt des Blechs eine vollkommen gleichförmige Temperatur erreicht werden kann.

Eb ist bereits bekannt, Bleche in einer Vorrichtung zu erhitzen, bei der ein Niederfrequenz-, Mlttelfrequene- oder Hochfrequenz-Vechoeletromgenerator einen Induktor speist, der von einsr Führungsbahn ftir das zu erhitzende Blech durchquert wird. Bei dieser Vorrichtung liegt die Richtung der. magetischen Kraftlinien des Induktorfelds parallel zu der Führungsbahn für das Blech,und im Innern der Führungsbahn sind die Kraftlinien parallel zueinander. Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht es nicht,im ganzen Querschnitt des Bleche eine vollkommen gleichförmige Temperatur zu erhalten, sondern die Händer sind stets wärmer. Die übermäßige Erhitzung der Ränder nimmt besonders stqrende Ausmaße an, wenn die Bleche aus magnetisierbarem Material bestehen und die Endtemperatur unter dem

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Curie-Punkt bleiben soll. In besonderen .Fällen ist es möglich, diese Schwierigkeit dadurch zu umgehen, daii das Blech bis zu einer Temperatur über dem Curiepunkt erhitzt und anschlicrjsend auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wird. Dieses einfache Verfahren ist aber nicht immer anwendbar, donn entweder die Oberflächenschicht des .Blechs oder die Legierung dea -Blechs in ihrer Gesamtheit kann irreversible Änderungen ( Oxydation, Kornvergrößerung usw.) erleiden, wenn die Temperatur einen gegebenen Schwellenwert übersteigt.

Das Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der Überhitzung der Ränder der Bleche und die Erzielung einer Erhitzung auf eine vollkommen gleichförmige Temperatur ic gaK^^-Quorschnitt des Blechs.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Induktor durch eine abgewinkelte Schleife mit zwei Sohoni;--keln gebildet ist, welche die Führungsbahn für die Bleche umgibt und wenigstens einen Hauptabschnitt aui'weirjt, in dem die sich zwischen den beiden Schenkeln der Schleife erstreckende Fläche von dar Führungsbahn durchquert wird, sowie wenigstens zwei Ansatzabschnitte, die sich parallel zu den seitlichen Rändern der Führungsbahn in e.Viiern vorbestimmten Abstand von diesen Rändern erstrecket;.

Wenn der Induktor zwei Hauptabschnitte aufweint, kann die abgewinkelte Schleife rechteckig gebogen .sein, und wenn die Anzahl der Hauptabschnitte größer ict, kann die abgewinkelte Schleife mäanderförmige gebogen sein.

Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur IuOi¹!; t:i oi:;·.--· erhitzung von blechen geschaffen, das dadurch £okenu:;oiehn.ü t ist, daß ein ?>loch von der Führungobahn durch einen o-lcr;.-mehrere Induktoren der zuvor angegebenen Art goi'uh.v.. v/irJ, und dnß der Abstand zwischen den ficitlj.ch<n Random clea Blecho und den Annatzubüchni.tton des Induktor;·; b::v;. eier

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Induktoren auf einen bestimmten Wert eingestellt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung der prinzipiellen Anordnung der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsforra der Erfindung,

Pig.2 die schematische Darstellung der prinzipiellen Anordnung der Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsforra der Erfindung,

Pig.3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren prinzipiellen Anordnung der Vorrichtung und

Pig.4- eine zum Teil geschnittene perspektivische Ansicht einen Teils der praktischen Ausführung der Vorrichtung von Fi/-;, 3«

Pig.1 zeigt einen Wechselstromgenerator 1, dor einen Induktor mit zwei Schenkeln 2, 2', 2" und 3, 3', 3" speist, der die Fo:ra einer abgewlnkelteu Haarnadel hat. Dieser Induktor besteht aus einem Hauptabschnitt 2, 3 und zwei Ansatzabschnitten 2', 3' und 2", 3". Die oich zwischen den beiden Schenkeln 2, 3 dos Hauptabschnitts erstreckendePläche wird von einer Führungsbahn für die zu erhitzenden Bleche durchsetzt. Die Ansätsabschnitte erstrecken sich parallel zu deu seitlichen Rändern der Führungsbahn 4 in einem vorbestimmten Abstand von dieser.

Bei der Anordnung von Pig.2 speist der Generator 1 gleichfalls einen Induktor mit zwei Schenkeln, von denen nur einer sichtbar ist. Dieser Induktor hat gleichfalls die Form einer abgewinkelten Haarnadel, doch int in diesem Fall der Induktor nicht C-fÖrmig gebogen, wie in Fig,1, sondern in Form eines Mäanders,

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bei dem mehrere Abschnitte 5 bis 13 unterschieden werden können. Die Abschnitte 6, 8, 10 und 12 sind Hauptabschnitte, weiche die Führungsbahn 4 kreuzen, während die Abschnitte 5» 7, 9» 11 und 13 Ansatzabschnitte sind, die sich entlang den Rändern der Führungsbahn 4 erstrecken.

Fig.3 zeigt schematisch einen Induktor, der aus einem oberen Schenkel 15 bis 23 und einem unteren Schenkel 24 bis 32 besteht. Dieser Induktor weist zwei Hauptabschnitte auf, die einerseits von den Teilen 16, 17» 18 , 29, 30, 31 und andrerseits von den Teilen 20, 21, 22 , 25, 26, 27 gebildet sind. Er weist ferner drei Ansatzabschnfifce auf, die von den Teilen 15> 32; 19, 28 bzw. 23, 24 gebildet sind. Die Hauptabschnitte bestehen jeweils aus einem Mittelteil 17, 30 bzw. 21, 26 und aus zwei Endteilen 16, 31; 18, 29 bzw. 27, 33 ; 22, 25. Die Mittelteile der Hauptabschnitte liegen dem Mittelteil der Führungsbahn A für die Bleche gegenüber. Die Endtoile befinden sieb gegenüber· den Rändern der Führungsbahn 4. Die die Endteile der Hauptabschnitte bildenden Teile des oberen Schenkels und des uiucroi: Schenkels befinden sich in einen verhältnismäßig großen vU>str^rI voneinander. Dieser Abstand ist für flie die I'iitteitcilo eier Hauptabschnitte bildenden Teile der Schenkel kleiner, und noch kleiner für die die Ansatzabochnitte bildenden Teile der Schenkel.

Diese Anordnung ergibt die folgenden Wirkungen: Das Streufeld der Änsatzabschnitte hält sich in eincTii Raum, der die Ansatzabschnitte eng umgibt. Die induktive Kopplung ist an der Stelle der Ränder der zu erhitzenden Bleche sehr looo und an der Stelle des Mittelteils der Bleche sehr viel stärker. Der Strom geht von den Ansatzabschnitten zu dou Endteilcnn der Hauptabschnitte und umgekehrt über geneigte Teile 33 der Induktorschenkel und von den Emlteileri zu den Mittelteilen der ^iJauptabschnitte und umgekehrt über geneigte Teile Damit die Verteilung des Stroms in dou Hauptabschnitten gleich-·

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mäßiger gemacht wird, verjüngt sich deren Breite an den Enden infolge der Anbringung von Kerben 35.

Pig.4 zeigt einen Teil einer praktischen Ausführung eines Induktors nach Pig.3 . In Pig.4 sind die Teile 18, 29 von Pig.3 dargestellt. Ein Rahmen 36 aus Kupferblech ist gegenüber einem weiteren Rahmen 37 aus Kupferblech angeordnet. Jeder dieser Rahmen 36 und 37 ist durch ein Wasserrohr 38 gekühlt. Am Rahmen 36 sind eine Kupferplatte 39 und eine Kupferplatte befestigt. Am Rahmen 37 sind eine Kupferplatte 41 und eine Kupferplatte 42 befestigt. Die beiden Kupferplatten 40 und 42. sind voneinander durch eine dünne Isolierschicht 43 getrennt und dicker als die beiden Kupferplatten 39 und 41. Die Kupferplatten 39 und 41 liegen dem mittleren Teil der Pührungebahn 4 gegenüber. Die untere Seite der Kupferpiatte 39 entspricht detn Teil 17 von Pig.3. Die freie Unterseite des Rahmens 36 entspricht dem Teil 18 , und die in Berührung mit der Isolierschicht stehende Unterseite der Kupferplatte 40 entspricht dem Teil 19 von Pig.3. Anstelle der Kerben 35 von Pig.3 sind Schlitze 44 in die Rahmen 36 und 37 eingeschnitten. Wenn an bestimmten Stellen die Intensität der Heizung etwas verändert werden soll, können Löcher 45 durch die Rahmen 36 oder 37 und durch die Platten 39 oder 41 gebohrt werden. Da durch diese Rahmen HochfreciuenzGtröme fließen, tritt der Skin-Effekfc in Erscheinung. Demzufolge bleibt der Strom auf die einander gegenüberliegenden Plächen der Rahmen begrenzt, so daß diese Ausführungoform von Pig.4 der bandförmigen Anordnung von Pig.3 vollkommen gleichgesetzt werden kann.

In allen Figuren 1 bis 4 ist die Führungsbahn der Bleche so dargestellt, als ob sie in einer Ebene liegt. Es 1st offensichtlich, daß sich das -Blech auch in einer gekrümmten Führungsbahn bewegen kann, wobei dann beispielsweise dio Rah- XiXiXi 36 und 37 der Krümmung dor führungsbahn folgen.

Die Heizanordnung braucht nicht Tiur einen Wechselstromgenerator zu enthalten, sondern kann mehrere aufweisen, die jeweils einen Induktor der beschriebenen Art speisen. Die frequenz des Wechselstroms wird in Abhängigkeit von der gewünschten Eindringtiefe der im Blech induzierten Ströme gewählt. .Bei dünnen Blechen wird diese Frequenz also im Hochfrequenzbereich gewählt. In der Führungsbahn können die Bleche entweder kontinuierlich vorwärtsbewegt werden, wenn das ganze Blech erhitzt werden soll, oder absatzweise, wenn nur bestimmte Abschnitte erhitzt werden sollen.

Wenn ein Blech in seiner Gesamtheit erhitzt werden soll, läßt man das Blechband kontinuierlich durch einen oder mehrere Induktoren der beschriebenen Art gehen; man mißt die Temperatur dos Blechs am Austritt der Induktoren, vergleicht diese gemessene Temperatur mit einem Sollwert und regelt die Stärke des Induktorstroras und/oder die Vorschubgeschwindigkeit des Blechs so, daß die Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und der Solltemperatur auf Null gebracht wird. Zu diesem Zweck ist es wichtig, den Abstand zwischen den seitlichen Rändern des Blechs und den Ansatzabschnitten dor Induktoren auf einen Wert einzustellen, der durch vorhergehende Versuche zu beotiinmen ist. Hierzu können einstellbare Induktoren vorgesehen worden, bei denen beispielsweise die Hauptabschnitte längere Tito dt ο i 16, 18, 20, ü2, 25, 27, 29 und 31 aufweisen, an denen die Anaatzabschnitte angeschraubt oder angeklemmt sind.

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Claims

Patentansprüche

1. .'Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Blechen mit einem

Wechselstromgenerator, einem an diesen Generator angeschlossenen Induktor, einer Führungsbahn für die zu erhitzenden Bleche, die in einer solchen Richtung durch den Induktor hindurchgeht, daß die magnetischen Kraftlinien des Induktorfeldes parallel zu der führungsbahn und im Innern der Führungsbahn parallel zueinander liegen,, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor durch eine abgewinkelte Schleife mit zwei Schenkeln gebildet ist, welche die Führungsbahn für die Bleche umgibt und wenigstens einen Hauptabschnitt aufweist, in dem die sich zwischen den beiden Schenkeln der Schleife erstreckende Fläche von der Führungsbahn durchquert wird, sowie wenigstens zwei Ansätzabscunitte, die sich parallel zu den seitlichen Rändern der Führungsbahn in einem vorbestimmten Abstand von diesen Rändern erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelte Schleife rechteckig gebogen ist.

3. Vorrichtung nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelte Schleife mäanderförmig gebogen ist..

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptabschnitt bsw. die Hauptabschnitte durch bandförmige Leiter gebildet sind, deren Breitseiten der Führungsbahn für die Bleche zugewandt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet, daß sich die bandförmigen Leiter an den beiden Enden der Haptabschnitte verjüngen.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Hauptabschnitte gegenüber dem mittleren Teil der Führungsbahn für die Bleche näher beeinander liegen als gegenüber den seitlichen Rändern der Führungsbahn.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Leiter Löcher aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansatzabschnitte durch 'feile der beiden Schenkel des Induktors gebildet sind, die voneinander durch eine dünne Isolierschicht getrennt sind.

9. Verfahren zur Induktionserhitzung von Blecher., bei welchem ein Blech von einer Führungsbahn durch einen oder mehrere Induktoren geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind, und daß der Abstand zwischen den OuXtIiCh-Mi Rändern des Blechs und den Ansatzabschnitten der. Induktoren auf einen' vorbestimmten Wert eingestellt wird.

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