DE2417107A1 - Verfahren zur konduktiven erhitzung gekruemmter oder geknickter werkstuecke mittels wechselstrom - Google Patents

Verfahren zur konduktiven erhitzung gekruemmter oder geknickter werkstuecke mittels wechselstrom

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DE2417107A1
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workpiece
kink
heating
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workpieces
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DE2417107A
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English (en)
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Gerhard Prof Dr Ing Seulen
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SMS Elotherm GmbH
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AEG Elotherm GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0004Devices wherein the heating current flows through the material to be heated

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

  • Verfahnen zur konduktiven Erhitzung gckrümmter oder geknickter Werkstücke mittels Wechselstrom.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfin<bing ist ein Verfahren zur konduktiven Beheizung langgestreckter, mindostens eine Krümmung oder einen Knick aufweisender metallischer Werkstücke mittels eines die Werkstücklänge im Werkstückquerschnitt mindestens im Bereich der Krümmung beziehungsweise des Knicks auf unterschiedlich langen Strompfaden durchfließendon Wechselstroms unter Verwendung von im Werkstückquerschnitt der Krümmung beziehungsweise des Knicks lrirksaine Beheizungsunterschilde ausgleichenden Maßnahmen am Werkstück.
  • Die Erwärmung langgestreckter Werkstücke wird mit Erfolg durch direkte Beheizung mit Wechselstrom relativ niedriger Spannung und hoher Stromstärke durchgeführt. Bekanntlich eignet sich ein solches Erwärmungsverfahren gut nur für Werkstücke relativ großer Länge, deren Widerstandswert aufgrund des gegebenen Verhältnisses zwischen der Länge und dem Querschnitt des Werkstücks geniigend groß ist.
  • So ist das Verfahren für Rohre, Stäbe, Vierkantknüppel, Sec1iskantstangen und dergleichen im großen Maßstab in die Industrie eingeführt, wobei allerdings die bisher behandelten langen Werkstücks relativ gerade sein müssen. Sind die Werkstücke geknickt oder weisen sie eine größere Krümmung auf, so läßt sich auf konduktivem Wege, das heißt auf dem Wege der Widerstandserwärmung, eine gleichmäßige Werkstückerwärmung nicht erreichen. Die Werkstücke: nehmen im Bereich der Knickung beziehungsweise der Krümmung ihrer Längsachse an der dem Knick beziehungsweise der Krümmung zugewandten Oberfläche eine höhere Temperatur als auf der anderen Werkstückseite an. Dieses ist darauf zurückzuführen, daß an der Innenseite eines abgeknickten Werkstückteils die Stromweglänge kürzer als an der zugchörigen Außenseite ist, wodurch stärkere Temperaturunterschiede während des Aufheizens beziehungsweise am Ende der Beheizungsperiode eintreten.
  • Je kleiner der Winkel oder Radius des Bogens wird, desto ungünstiger werden die Verhältnisse. Desgleichen spielt bei abgebogenen Werkstücken der Bogendurchmesser beziehungsweise der Krümmungsdurchmesser eine Rolle.
  • Um bei solchen Werkstücken eine gleichmäßige Erwärmung zu erreichen, ist es bereits bekannt, an den gekrümmten Innenseiten der Oberfläche des Werkstückes zu kühlen Die Oberflächenkühlung wird durch Druekluft, vernebelte Flüssigkeitsströme oder durch Flüssigkeitsstöße, die in gesteuerter Folge den zu kühlenden Teilen der Oberfläche zugefithrt werden, Vorgenommen.
  • Dabei zeigt sich, daß diese Art der Vergieichmäßigung der Temperatur am Werkstück nicht nur aufwendig sondern technisch auch nicht einwandfrei ist, da die Oberflächenbeschaffenheit der einzelnen Werkstücke sehr stark in die Kühlung eingeht.
  • Bei Stücken mit stärkerer Walzhaut oder einer Zunderschicht ist bei gleicher Kiihleinstellung der Abkühlungs effekt geringer als bei solchen Werkstücken, die walzhautfrei oder zunderfrei sind. Auch zeigt sich, daß eine einwandfreie Brmittlung der Oberflächeutemperatur der zu kühlenden Werkstücke zum Zwecke der geregelten Zuführung des Kühlmittels wegen der unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit der einzelnen Werkstücke nicht möglich ist.
  • Zur Reduzierung des Aufwands derartiger Anordnungen und zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beheizung entsprechender Werkstücke wird ein Verfahren der eingangs näher bezeichneien Art vorgeschlag@n, das sich orfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des anliegenden Anspruchs 1 näher erläuterten Maßnahmen kennzeichnet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt dadurch ausgeführt, daß am Werkstück angeordnete, aus magnotisch leitfähigem Material, insbesondere aus Eisenblechen bestehende Dämpfungsvorrichtungen zur Beeinflussung der induktiven Widerstandskompunenten in Strompfaden des Werkstücks zur Vergleichmäßigung der Werkstückbeheizung verwendet werden.
  • Es ist jedoch auch denkbar, das Verfahren unter Verwendung von das Werkstück umfassenden Kurzschlußringen unsymmetrischer Ausbildung auszuführen, die den Stromfluß durch das Werkstück an betroffenen Werkstückteilen auf dem Wege der Gegeninduktion beeinflussen.
  • Die anliegende Zeichnung dient zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Erläuterung geeigneter Anordnungen zur Ausführung des Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 2 erläutert eine Einzelheit der Fig. 1.
  • Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In Fig. 1 bezeichnen 1 einen gckrümmten, aus Stahl bestehenden Rundstab, der über die Anschlüsse 2 und 3 an seinen Stabenden an eine Wechselstromquelle 4 angeschlossen und von dort aus mit einem Wechse] strom hoher Stromstärke der Frequenz f = 2000 Hz speisbar ist.
  • Wie in der Zeichnung angedentet, fließt der Wechselstrom auf der der Krümmung des Werkstücks abgewandten Seite über einen Strompfad 1 dessen Länge aufgrund der Werkstückkrümmung und der zugehörigen Werkstückdicke länger ist als auf der 5 i te der Werkstückkrümmung selbst, wobei dies er zugehörige Strompfad mit 6 bezeichnet ist. Die Wegdifferenz zwischen den beiden Stromflußpfaden hängt auch von der Krümmung des Werkstücks 1 ab. Das Werkstück wird deshalb in Teilen seincr Oberfläche, die dem Strompfad 6 benachbart angeordnet sind, wesentlich stärker erhitzt als in den übrigen Teilen der Werkstückoberfläche.
  • Zum Ausgleich dieser inhomogenen Erwärmung des Werkstücks, die unerwünscht ist, ist im Bereich der Werkstückkrümmung eine im wesentlichen auf die induktiven Widerstandskomponenten im Stromflußpfad 6 einwirkende Dämpfungsvorrichtung 7 angeordnet.
  • Die Vorrichtung 7 besteht aus einer Halterung 8, die zur Aufnahme und Lagerung einzelner Bleche 9, 10, 11 ... aus ferromagnetischem Material dient.
  • Die Bleche, zum Beispiel 9, weisen (vergleiche Fig. 2) eine halbkreisförmige Ausnehmung 12 auf, mit der sie die Oberfläche 13 des Werkstücks 1 im Luftabstand und in einem Überlappungswinkel von l80° umfassen. Die Bleche sind dabei in ausreichender Anzahl und in geeignetem Abstand voneinander im Bereich der Krümmung des Werkstücks im Abstand vom Werkstück angeordnet, und sie sorgen dafür, daß. der über den Stromflußpfad 6 (beziehungsweise über Nachbarpfade) fließende Wechselstrom derart gedämpft wird, daß die zugehörige Werkstückerwärmung im Querschnitt des Werkstücks und im Bereich der Krümmung vergleichmäßigt wird.
  • Die dazu geeignete Anzahl der Bleche, ihre Ausbildung und der Ort ihrer Anordnung im Bereich der Kriimmung beziehungsweisc in den übrigen Bereichen der Werkstücklänge wird dabei zweckmäßig experimentell ermittelt. Die experimentell ermittelte Ausbildung der Dämpfungsvorrichtung 7 gilt dann für sämtliche Werkstücke gleicher Ausbildung und Krümmung.
  • Zur Homogenisierung der thermischen Verhältnisse im Querschnitt des Werkstücks kann es dabei zweckmäßig sein, den Überlappungswinkel, mit dem die Bleche, zum Beispiel 9, das Werkstück 1 umfassen, abweichend von 1800 zu wählen.
  • Die Bleche können dann das Werkstück zum Beispiel über ein Drittel oder ein Viertel seines Umfanges umfassen.
  • Um die Bleche 9, 10, 11 ... vor übermäßiger Erwärmung zu bewahren, werden die Bleche über eine Kühlvorrichtung 15 mit Kühlluft oder einem nebligen Wasser-Luft-Gemisch gekühlt.
  • Die Fig. 3 zeigt eine entsprechende Anordnung zum Durchwärmen eines geknickten eisernen Vierkantstabes. Hier besteht die Dämpfungsvorrichtung aus Blechlamellen geschichteten Kernen 20 und 21, die mit entsprechenden Ausnehmungen den Stab 22 im Abstand von seiner Knickstelle 23 an zvei benachbarten Seiten seiner Oberfläche umfassen. Die Anordnung kann wieder derart getroffen sein, daß eine Kiihlung der Blechkerne 20 und 21 stattfindet.
  • Im Regelfall sind die Dämpfungsvorrichtungen, die zur Beeinflussung der induktiven Komponenten des elektrischen Widerstandes in den betroffenen Stromflußpfaden dienen, in bezug auf die Oberfläche des Werkstücks und seine Länge unsymmetrisch ausgebildet. Ist ihre Form jedoch, zum Beispiel durch Versuche, befriedigend festgelegt, so führt die Anordnung entsprechender Dämpfungsvorrichtungen am zu erwärmenden Werkstück zu einer wesentlichen Vergleichmäßi gung des gesamten Erwärmungsvorganges am Werkstück. Die Mtsbildung der Dämpfungsvorrichtungen ist dabei selbstverstündlich auch von der Wahl der Frequenz des Erwärmungsstroms abhängig. Die Wahl dieser Speisefrequenz, die zwischen 10 Hz und ooo IIz etwa gelegen ist, ist auch in Abhängigkeit von der Längenerstreckung und dem Querschnitt der Werkstücke passend zu wählen, wobei die Dämpfungskörper eine geeignete Permeabilität und Formgehung sowie einen passendèn Abstand zum erwärmten Werkstück aufweisen müssen.
  • Dabei geht die Form der zu erwärmenden Werkstücke in starkem Maße in die Ausbildung und den Abstand der Dämpfungskörper ein.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ist deshalb an Werkstücken unterschiedlicher Formgebung im Regelfall nur bei Anwendung beziehungsweise Verwendung unterschiedlich geformt er Dämpfungskörper beziehungsweise Dämpfungsvorrichtungen ausführbar. Es eignet sich jedoch ausgezeichnet zur Wärmebehandlung von Werkstücken, die in ständig gleicher Ausbildung in großen 5 tückzahlen einer entsprechenden Wärmebehandlung zu unterziehen sind.
  • 1 Zeichnung 6 Ansprüche

Claims (6)

  1. A n s p r ü c h e 1. Verfahren zur konduktiven Beheizung langgestreckt@r, mindestens eine Krümmung oder einen Knick aufweisender metallischer Werkstücke mittels eines die Werks tücklänge im Werkstückquerschnitt mindestens im Bereich der Kriimniung bezichungsweise des Knicks auf unterschiedlich langen Strompfaden durchfließenden Wechselstroms unter Verwendung von im Werkstückquerschnitt der Krümmung beziehungsweise des Knicks. wirksame Beheizungsunterschiede ausgleichenden Maßnahmen am Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkstück (1) Maßnahmen (7) zur induktiven Beeinflussung des elektrs chen Werkstückwiderstands im Bereich der kürzeren Strompfadteile (6) im Sinne der Vergleichmäßigung der Werkstückheheizung über den Querschnitt des Werkstücks und über seine Länge getroffen sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnct, daß am Werkstück (1) angeordnete, aus magnetisch leitfähigern Material (zum Beispiel 9), insbesondere aus Eisenblechen bestehende Dämpfungsvorrichtungen (7;20,21) zur Beeinflussung der induktiven Widerstandskomponenten in Strompfaden (6) des Werkstücks zur Vergleich mäßigung der Werkstückbeheizung verwendet werden.
  3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekenntzeichnet, daß im Bereich der Krümmung oder des Knicks des Werkstücks mindestens eine Dämpfungsvorrichtung (7;20,21) im Luftabstand von der Werkstückoberfläche (13) angeordnet ist und die Oberfläche des Werkstücks partiell umfaßt.
  4. 4. Ano@dnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung aus einem Bündel von mit ihrer Ebene senkrecht zur Längsachse des Werkstücks ausgerichteten Blechen (9, 10, 11) besteht.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das Mittel (15) zur Kühlung der Dämpfungsvorrichtung (7) vorgesehen sind.
  6. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung(en) (20,21) der Krümmung beziehungsweise dem Knick (23) des Werkstücks (22) benachbart im geraden Teil des Werkstücks angeordnet und/oder im Bereich der Krümmung beziehungsweise des Knicks angeordnet sind.
DE2417107A 1974-04-08 1974-04-08 Verfahren zur konduktiven erhitzung gekruemmter oder geknickter werkstuecke mittels wechselstrom Pending DE2417107A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202020001079U1 (de) 2019-05-23 2020-04-16 Itg Induktionsanlagen Gmbh Anlage zur konduktiven Erwärmung von gekrümmten metallischen Werkstücken, sowie Feldführungselement als Teil der Anlage
EP3742865A1 (de) 2019-05-23 2020-11-25 ITG Induktionsanlagen GmbH Verfahren zur konduktiven erwärmung von gekrümmten metallischen werkstücken, anlage zur ausführung des verfahrens, sowie feldführungselement zur ausführung des verfahrens oder als teil der anlage

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DE202020001079U1 (de) 2019-05-23 2020-04-16 Itg Induktionsanlagen Gmbh Anlage zur konduktiven Erwärmung von gekrümmten metallischen Werkstücken, sowie Feldführungselement als Teil der Anlage
EP3742865A1 (de) 2019-05-23 2020-11-25 ITG Induktionsanlagen GmbH Verfahren zur konduktiven erwärmung von gekrümmten metallischen werkstücken, anlage zur ausführung des verfahrens, sowie feldführungselement zur ausführung des verfahrens oder als teil der anlage
DE102019003647A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26 ITG lnduktionsanlagen GmbH Verfahren zur konduktiven Erwärmung von gekrümmten metallischen Werkstücken, Anlage zur Ausführung des Verfahrens, sowie Feldführungselement zur Ausführung des Verfahrens oder als Teil der Anlage

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