DE2222760A1 - Induction heating coil - Google Patents
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Description
InduktionsheizspuleInduction heating coil
Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizspule, die so gebaut ist, daß sie Vibration und Geräusch auf ein Mindestmaß beschränkto The invention relates to an induction heating coil which is constructed so that it minimizes vibration and noise o
Die erfindungsgemäße Induktionsheizspule eignet sich insbesondere zur Wiedererwärmung von kontinuierlich gegossenen metallenen Werkstücken, bevor diese auf der Walzstraße gewalzt werden« Beim kontinuierlichen Gießen oder Stranggießen wird das teilweise verfestigte Werkstück unbegrenzter Länge gewöhnlich unmittelbar nach Verlassen der Gießform durch eine Reihe Wasserstrahlen geführt, während es abwärts wandert. Danach läuft das Werkstück durch ein Walzengerüst, das seine Laufrichtung aus der senkrechten oder geneigten Lage in die waagerechte Lage überführte DieThe induction heating coil according to the invention is particularly suitable for reheating continuously cast metal workpieces before they are rolled on the rolling train «With continuous casting or Continuous casting is the partially solidified workpiece of unlimited length usually immediately after leaving the Casting mold passed through a series of jets of water as it descends. Then the workpiece runs through Roll stand that moved its direction from the vertical or inclined position to the horizontal position
Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian HerrmannPatent attorneys Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
8 MÖNCHEN 2, THERES I ENSTRASS E 33 · Telefon: 2812 02 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vereinsbank Mönchen, Zweigst. Oikar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto: München Nr. 1633978 MÖNCHEN 2, THERES I ENSTRASS E 33 · Telephone: 2812 02 · Telegram address: Lipatli / Munich Bayer. Vereinsbank Mönchen, Zweigst. Oikar-von-Miller-Ring, account no. 882495 Postal check account: Munich No. 163397
Oppenauer Böro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDTOppenauer Böro: PATENT ADVOCATE DR. REINHOLD SCHMIDT
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Wasserstrahlen schrecken die Werkstückoberflache ziemlich stark ab, wodurch sich das Werkstück letztlich vollständig verfestigt. Aufgrunddessen kühlen die Oberflächenzonen unter die Temperatur ab, bei der das Werkstück warmgewalzt werden kann«. Wenn der Walzvorgang auf einer Walzstraße stattfindet, muß das Werkstück wieder erwärmt werden, um seine Oberflächentemperatur wieder auf 1093° C oder höher zu bringen, bevor es in ein Arbeitswalzengerüst eintritt. Dieser Wiedererwärmungsvorgang geschieht dadurch, daß das Werkstück kontinuierlich durch eine geeignete Erwärmungsvorrichtung geschickt wird, die zwischen dem letzten Walz*· gerüst und den Arbeitswalzen der Walzstraße angeordnet ist. In der Praxis werden bisher gasgefeuerte Öfen oder Induktionsspulenreihen als Heizvorrichtung verwendeteWater jets pretty much frighten the workpiece surface strongly, which ultimately solidifies the workpiece completely. Because of this, the surface zones cool below the temperature at which the workpiece can be hot-rolled «. When the rolling process on a rolling mill takes place, the workpiece must be reheated to bring its surface temperature back to 1093 ° C or higher before it enters a work roll stand. This rewarming process happens because the Workpiece is continuously sent through a suitable heating device, which is placed between the last roll * stand and the work rolls of the rolling train is arranged. In practice, gas-fired ovens or rows of induction coils have been used so far used as a heating device
Wenn das Werkstück einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweist, beispielsweise ein quadratischer Knüppel mit einer Kantenlänge von 19 cm oder ein quadratischer WaIzblook mit einer Kantenlänge von 30,5 cm ist, müssen Induktionsspulen, wenn sie zur Wiedererwärmung des Materials auf Warmwalztemperatur verwendet werden, große Belastungen bei hoher Spannung aushalten. Eine herkömmliche Induktionsspule weist eine Reihe Windungen aus wassergekühltem^ isoliertem Kupferrohr auf, die einen "Tunnel" bilden, durch den das Werkstück wandert. Bei der erforderlichen Belastung bewirkt der ständige Riohtungswechsel des Stroms das Entstehen starker Schwingungen in den Windungen der Spule. Das sich einstellende Geräusch kann die für in der Umgebung sich aufhaltende Betriebspersonen zulässige Grenze Überschreiten» When the workpiece has a relatively large cross-section, for example a square billet with an edge length of 19 cm or a square WaIzblook with an edge length of 30.5 cm, induction coils must be used if they are used to reheat the material to the hot rolling temperature used to withstand large loads at high voltage. A conventional induction coil has a series of turns of water-cooled, insulated copper pipe which form a "tunnel" through which the workpiece travels. At the required load, the constant Change of direction of the current the creation of strong vibrations in the turns of the coil. The sound that sets in the limit permitted for operating personnel in the vicinity can be exceeded »
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine verbesserte Induktionsspule des genannten Typs zu schaffen, die große Belastungen aushalten kann, ohne eine zu starke Schwingung oder Geräusohentwicklung zu bewirken» Dabei sollen die Windungen der Spule durch eine neuartige AnordnungThe object of the invention is therefore to create an improved induction coil of the type mentioned, that can withstand high loads without causing excessive vibration or noise development »thereby the turns of the coil are supposed to be through a novel arrangement
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aus abschnittartigen Metallendplatten und Zugbolzen festgehalten werden, wobei die Endplatten gegen Überhitzung geschlitzt sind» Schließlich soll die erfindungsgemäße Induktionsspule sich auch schnell in eine Anlage einbauen oder aus einer solchen entfernen lassen, wobei nur eine sehr geringe Anzahl Teile gehandhabt werden müssen.are held in place from section-like metal end plates and tension bolts, the end plates against overheating are slotted »Finally, the invention Induction coil can also be quickly installed in a system or removed from such, with only one very small number of parts have to be handled.
Erfindungsgemäß wird somit eine Induktionsheizspule geschaffen, die einen Rahmen und ein isoliertes, elektrisch leitendes Rohr aufweist, das in dem Rahmen angeordnet ist und mehrere Windungen bildet, die einen Tunnel entstehen lassen, durch den ein Werkstück kontinuierlich in Richtung seiner Länge wandern kann. Ferner sind an dieses Rohr Eintritts- und Austrittseinrichtungen für Kühlwasser angeschlossen, und die entgegengesetzten Enden des genannten Tunnels werden von Isolierblöcken abgedeckt. Diese Induktionsheizspule kennzeichnet sich nun erfindungsgemäß durch eine Einrichtung, mit der Vibration und Geräusch auf ein Mindestmaß beschränkt werden können, sobald die Spule bei hoher Spannung stark belastet wird. Die genannte Einrichtung besteht aus metallenen Endplattenabschnitten, die die Blöcke bedecken, ferner aus mehreren Zugschrauben, die sich zwischen den Endplatten von einem Ende der Spule zum anderen erstrecken, Muttern und Federelementen auf den Zugschrauben, die sich anziehen lassen, um Vibration im wesentlichen zu verhindern, und aus einer Einrichtung zur Wasserkühlung der Endplatteno According to the invention, an induction heating coil is thus created which has a frame and an insulated, electrically conductive tube which is arranged in the frame and forms several windings that create a tunnel through which a workpiece can travel continuously in the direction of its length. Furthermore, inlet and outlet devices for cooling water are connected to this pipe, and the opposite ends of said tunnel are covered by insulating blocks. This induction heating coil is now characterized according to the invention by a device with which vibration and noise can be limited to a minimum as soon as the coil is heavily loaded at high voltage. Said means consists of metal end plate sections covering the blocks, a plurality of lag screws extending between the end plates from one end of the spool to the other, nuts and spring elements on the lag screws which can be tightened to substantially prevent vibration , and from a device for water cooling of the end plates o
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläuterto In der Zeichnung zeigen?The invention is described with reference to the embodiment shown in the drawing explained o In the drawing?
Fig« i eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Induktionsheizspule, undFig «i is a partially broken away side view of the Induction heating coil, and
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pig. 2 eine Stirnansicht der Induktionsheizspule0 pig. 2 shows an end view of the induction heating coil 0
Die Spule weist eine Anzahl Windungen 10, und zwar im folgenden Fall ^h Windungen aus Kupferrohr od.dglo auf, die einen Tunnel bilden, durch den ein Werkstück W kontinuierlich in Richtung seiner Länge wandern kann. Bei dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel ist das Werkstück ein Knüppel mit quadratischem Querschnitt, und die Windungen sind ebenfalls quadratisch mit leicht abgerundeten Ecken, jedoch variieren die Größe, Form und Anzahl der Windungen mit dem Querschnitt, der Zusammensetzung und der Temperatur des Werkstücks, für das die Spule verwendet wird«. Das Rohr läuft kontinuierlich vom einen Spulenende zum anderen durch, und seine Windungen sind gegeneinander stark isolierte Die Bohrung des Rohres ist in Abschnitte aus einigen wenigen Windungen unterteilt, von denen jeder Kühlzwecken dient. Das Rohr ist in einem Rahmen 12 befestigt» Wassereintritts- und Ausstrittssammelleitungen 13 und Ik sind in dem unteren Teil des Rahmens angeordnet und erstrecken sich parallel zur Tunnelachse auf entgegengesetzten Seiten dieser Achse,, Die Eintrittssammelleitung 13 weist eine Reihe Entnahmeöffnungen 15 auf, von denen jede mit einem anderen Kühlabschnitt des Rohres über entsprechende Schläuche 16 in Verbindung stehto In ähnlicher Weise sind die Kühlabschnitte durch Schläuche 17 und Eintrittsöffnungen 18 mit der Austrittssammelleitung Ik verbunden. Die Oberseite des Rohres trägt einen Schlauohstützarm 19, durch den hindurch sich die Schläuche 17 erstrecken,. Die Sammelleitungen tragen Schnellkupplungspaßstiicke 20, die unter den Rahmen 12 ragen und durch die das Kühlwasser in die Spule eintritt bzw. die Spule verläßt οThe coil has a number of turns 10, namely in the following case ^ h turns made of copper pipe or the like , which form a tunnel through which a workpiece W can travel continuously in the direction of its length. In the illustrated embodiment, the workpiece is a billet with a square cross-section, and the turns are also square with slightly rounded corners, but the size, shape and number of turns vary with the cross-section, the composition and the temperature of the workpiece for which the coil is used is used". The tube runs continuously from one end of the coil to the other, and its turns are strongly insulated from one another. The bore of the tube is divided into sections of a few turns, each of which is used for cooling purposes. The pipe is fixed in a frame 12. Water inlet and outlet headers 13 and Ik are located in the lower part of the frame and extend parallel to the tunnel axis on opposite sides of this axis with another cooling section of the tube via respective tubes 16 in communication o Similarly, the cooling sections through tubes 17 and inlet openings 18 to the outlet manifold Ik are connected. The top of the tube carries a Schlauohstützarm 19 through which the hoses 17 extend. The collecting lines carry quick coupling fittings 20 which protrude under the frame 12 and through which the cooling water enters the coil or leaves the coil ο
Der Rahmen 12 ist auf einer Stützkonstruktion entfernbar montiert, die einen Grundkörper 22 aufweist«. Die UnterseiteThe frame 12 is removable on a support structure mounted, which has a base body 22 «. The bottom
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des Rahmens ist mit einem Paar nach innen gerichteter U-Profile 23 versehen. Sich in Längsrichtung erstreckende Stangen 2h sind an den unteren Planschen der U-Profile 23 befestigt und mit dem Grundkörper 22 durch Schrauben lösbar verbunden. Der Grundkörper trägt nach oben ragende, abgeschrägte Positionierungszapfen 25, die in entsprechenden Löchern in den Stangen 2h sitzen, so daß sich der Rahmen leicht auf dem Grundkörper anordnen läßt, wenn die Spule installiert wird0 of the frame is provided with a pair of inwardly directed U-profiles 23. Rods 2h extending in the longitudinal direction are fastened to the lower planes of the U-profiles 23 and are detachably connected to the base body 22 by screws. The base body carries upwardly projecting, tapered positioning pins 25 seated in corresponding holes in the rods 2h, so that the frame can be easily arranged on the base body, when the coil is installed, 0
Das Rohr wird durch ein Paar Anschlußpole 26 und 27 mit Energie gespeist, die auf der Unterseite des Rahmens 12 in der Nähe des einen Endes liegen. Flexible Anschlüsse 30 und 31 verbinden die entsprechenden Leiter 28 und 29 mit dem Rohr, so daß eine Unterbrechung des elektrischen Anschlusses vermieden wird, wenn eine gewisse Schwingung auftritt. The pipe is energized through a pair of terminal posts 26 and 27 located on the underside of the frame 12 near one end. Flexible connections 30 and 31 connect the corresponding conductors 28 and 29 with the pipe, so that an interruption of the electrical connection is avoided if a certain vibration occurs.
Der Rahmen 12 trägt Isolierblöoke 3h aus "Transite" oder einem äquivalenten Material, die die entgegengesetzten Enden des Tunnels bedeckeno Die andere Isolierung rund um die Windungen des Rohres wurde nicht beschrieben, da sie herkömmlicher Art sein kann. Tatsächlich ist es so, daß bei der soweit beschriebenen Konstruktion nur die Schnellverblndungspaßstüoke 20, die Positionierungszapfen 25 und die flexiblen Anschlüsse 30 und 31 als nicht bekannt anzusehen sind. The frame 12 carries Isolierblöoke 3h of "transits" or an equivalent material, which cover the o opposite ends of the tunnel The other insulation around the windings of the tube has not been described since they can be conventional. In fact, in the construction described so far, only the Schnellverblndungspaßstüoke 20, the positioning pin 25 and the flexible connections 30 and 31 are not known.
Erfindungsgemäß werden nun Metallplatten, die vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen, über den Blöcken 3^ angeordnet. Jede Platte ist mit einem unteren Abschnitt 35 mit U-förmigem Umriß und einem oberen Abschnitt 36 mit einem Umriß in Form eines umgekehrten U versehene Mehrere Zugschrauben 37 erstrecken sich durch die beiden unteren AbschnitteAccording to the invention are now metal plates, which are preferably made of stainless steel, arranged over the blocks 3 ^. Each plate is provided with a lower section 35 A plurality of lag screws provided with a U-shaped outline and a top portion 36 with an inverted U outline 37 extend through the two lower sections
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35 außerhalb der Windungen 10 von einem Ende der Spule zum anderen sowie parallel zur Tunnelachse„ In ähnlicher Weise erstrecken sich mehrere Zugschrauben 38 durch die beiden oberen Abschnitte 36. Jede Zugschraube trägt Muttern 39 und mehrere Unterlegscheiben oder Pederringe 40o Die Muttern 39 werden so stark angezogen, daß die Unterlegscheiben im wesentlichen flach sind. Durch diese Konstruktion ist es möglich, die Windungen 10 fest genug zusammenzupressen, um die Vibration auf ein Mindestmaß zu beschränken.35 outside the turns 10 from one end of the coil to the other and parallel to the tunnel axis “Similarly, several lag screws 38 extend through the two upper sections 36. Each lag screw carries nuts 39 and several washers or Peder rings 40 o The nuts 39 become so strong tightened so that the washers are substantially flat. This construction makes it possible to press the turns 10 together tightly enough to limit the vibration to a minimum.
Die Endplatten neigen sehr stark dazu, von der Induktionsspule aufgeheizt zu werdena Aus diesem Grunde sind die Platten an jedem Ende der Spule in einen oberen und einen unteren Abschnitt 35 und 36 unterteilt, wie dies bereits gezeigt wurde. Trotzdem ist es möglich, sie auch in anderer Weise aufzuteilen, beispielsweise in eine rechte und eine linke Hälfte. Die unterteilten Platten neigen dann immer noch zur Überhitzung. Deshalb ist ein entsprechendes Rohr hl über der Außenseite jedes Abschnitts angebracht» Die Rohre kl stehen mit den Eintrittsund Austrittssammelleitungen 13 und Ik in Verbindung, so daß Kühlwasser über die Plattenflächen im Kreislauf geführt wird. Auf diese Weise werden die Platten wirksam vor Überhitzung geschützt.The end plates have a strong tendency to become heated by the induction coil a For this reason, the plates are provided at each end of the coil into an upper and a lower portion divided 35 and 36, as has already been shown. Nevertheless, it is possible to divide it up in other ways, for example into a right and a left half. The divided plates then still tend to overheat. A corresponding pipe hl is therefore attached over the outside of each section. The pipes kl are connected to the inlet and outlet manifolds 13 and Ik , so that cooling water is circulated over the plate surfaces. In this way, the panels are effectively protected from overheating.
Aus dem obigen ergibt sich, daß erfindungsgemäß eine Induktionsheizspule geschaffen,wird, die stark belastet werden kann und dennoch frei von zu starker Vibration und Geräuschentwicklung ist„ Obgleich die hier beschriebene Spule sich insbesondere zur Wiedererwärmung von kontinuierlich gegossenen Werkstücken eignet, ist sie selbstverständlich auch überall dort verwendbar, wo analoge Probleme auftreten.From the above it follows that according to the invention a Induction heating coil is created, which can be heavily loaded and yet free from excessive vibration and Noise development is “Although the one described here Coil is particularly suitable for reheating continuously cast workpieces, and of course it is too Can be used wherever analog problems arise.
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