DE3201352C2

DE3201352C2 - Verfahren zum induktiven Erhitzen von metallischen Werkstücken mit Abschnitten unterschiedlicher Dicke

Info

Publication number: DE3201352C2
Application number: DE3201352A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Fukuoka Watanabe
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1982-01-19
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS57123917A; US4442331A; JPH0124846B2; DE3201352A1; FR2498407A1; CA1175915A; IT8219188A0; IT1151505B

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum induktiven Erhitzen von langgestreckten metallischen Werkstücken mit verschieden dicken Längsabschnitten, wobei das Werkstück in seiner Längsrichtung mit konstanter Geschwindigkeit durch eine Induktionsspule hindurch vorgeschoben und dabei mittels dieser kontinuierlich induktiv erhitzt wird. Ein gleichmäßiges Erhitzen des Werkstückes über seine ganze Länge wird dadurch erzielt, daß zum gleichmäßigen Erhitzen des Werkstückes über seine ganze Länge beim Durchtritt eines dicken Längsabschnitts des Werkstückes durch die Induktionsspule diese zur Erzielung einer relativ hohen Heizleistung mit einer relativ großen Anzahl stromdurchflossener Windungen betrieben wird und beim Durchtritt eines dünnen Längsabschnitts des Werkstückes durch die Induktionsspule diese zur Erzielung einer relativ niedrigen Heizleistung mit einer relativ kleinen Anzahl stromdurchflossener Windungen betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen induktiven Erhitzen von langgestreckten metallischen Werkstücken mit verschieden dicken Längsabschnitten, insbesondere ein derartiges Verfahren, das unabhängig von der unterschiefilichen Dicke oder dem unterschiedlichen Durchmesser des zu behandelnden Werkstückes eine im wesentlichen gleichmäßige Erhitziing derselben über seine ganze Länge gewährleistet

Aus der Zeitschrift Industrieanzeiger, 83. Jahrgang, Nr. 74 vom U. September 1961 ist aus den Seiten 1421 bis 1425 ein Verfahren zum induktiven Härten in der Serienfertigung bekannt, bei der die unterschiedliche Wärmebeaufschlagung in erster Linie durch die unterschiedliche Geschwindigkeit, mn der die Werkstücke durch den Induktor durchgeführt werden, gesteuert wird.

Aus dem Fachbuch »Wärmöfen für Walzwerke und Schmieden«, VEB-Verlag Technik Berlin, 1959, S. 259—280, ist es bekannt, daß der Wirkungsgrad vom Verhältnis des Durchmessers der Spule zum Durchmesser des Werkstücks abhängt Zum Ausgleich geringer Wirkungsgrade bei geringerem Werkstückdurchmesser werden zusätzliche Ringspulen geschaltet, die jedoch im Unterschied zum Anmeldungsgegenstand, wie insbesondere Bild 176 zeigt, zu Induktionsspulen führen, die nicht wie beim Anmeldungsgegenstand nur nebeneinander liegende Windungen mit gleichem Abstand der Windüngen besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem jeweiligen Querschnitt der Werkstücke angepaßte unterschiedliche Heizleistungen ohne Geschwindigkeitsänderung des Werkstücks in einfacher Weise aufbringen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches gelöst

Die Induktionsspule ist so ausgebildet, daß die Anzahl der stromdurchflossenen Windungen nach Bedarf verändert werden können. Beim Durchtritt eines dicken Längsabschnitts des langgestreckten metallischen Werkstückes durch die Induktionsspule fließt Strom durch eine größere Anzahl von Windungen, so daß eine relativ hohe Heizleistung erzielt wird. Beim Durchtritt eines dünneren Längsabschnitts des Werkstückes durch die Induktionsspule fließt Strom nur durch eine kleinere Anzahl von Windungen, so daß mit einer relativ niedrigen Heizleistung gearbeitet wird. Auf diese Weise kann das langgestreckte metallische Werkstück über seine

ganze Länge gleichmäßig erhitzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert In diesen zeigen

Fig-l(a), (b), (c), (d), (e) und (O unterschiedliche Durchiaufstellungen des Werkstücks durch die Induktionsspule mit einer unterschiedlich eingeschalteten Anzahl von Windungen,

Fig.2 zeigt schemctisch eine nach dem ''erfahren

ίο arbeitende Vorrichtung.

Gemäß Fig. l(a) wird ein Metallrohr A mit konstanter Geschwindigkeit in der Richtung des nach links zeigenden Pfeils vorgeschoben. An die Induktionsspule I wird eine Spannung angelegt, die bewirkt, daß bei einem

li Stromdurchfluß durch die nicht mit den Bezugsziffern 1 bis 10 bezeichneten Windungen der Induktionsspule der dünne Rohrabschnitt λγ auf eine vorherbestimmte Temperatur erhitzt wird. Während des Vorschubes des Metallrohrs A wird dieses erhitzt Wenn gemäß Fig. l(b) der Punkt b des dicken Rohrabschnitts ζ sich bis zu den stroüuosen Windungen bewegt hat, werden die Windungen 1 bis 5 in dieser Reihenfolge nacheinander eingeschaltet Wenn sich der Punkt a des dicken Rohrabschnitts y gemäß der F i g. l(c) bis zu der Windung 6 bewegt hat, wird diese eingeschaltet Während des weiteren Vorschubes des Metallrohrs A werden die Windungen 7 bis 10 nacheinander eingeschaltet Wenn dann gemäß F i g. 2(d) der hintere Endpunkt c des dicken Rohrabschnitts ζ die Windung 1 verlassen hat werden die Windungen 1 bis 5 in dieser Reihenfolge nacheinander ausgeschaltet Wenn gemäß Fig. l(e) der hintere Endpunkt d des dicken Rohrabschnitt* ydie Windung 6 verlassen hat, werden die Windungen 6 bis 10 in dieser Reihenfolge nacheinander ausgeschaltet Nach dem Er hitzen des Metallrohrs A unter Verwendung der in der vorstehend angegebenen Weise ein- und ausgeschalteten Windungen 1 bis 10 wird das Metallrohr A nur mit Hilfe der nicht mit 1 bis 10 bezeichneten Windungen weiter erhitzt Dies ist in der Fig. l(f) dargestellt Mit dem vollständigen Austritt des Metallrohrs aus der Induktionsspule ist ein Zyklus des induktiven Erhitzens beendet Durch Wiederholung der vorstehend angegebenen Arbeitsschritte kann man gewährleisten, daß mehrere Metallrohre mit verschieden dicken Längsab schnitten über ihre ganze Länge gleichmäßig induktiv erhitzt werden.

Der dünne Rohrabschnitt χ wird mittels des Spulenabschnitts mit 10 Windungen erhitzt, daß jeder der dikken Rohrabschnitte y mittels der Spulenabschnitte mit

so insgesamt 15 Windungen erhitzt wird und daß jeder der dicken Rohrabschnitte ζ mittels der Spulenabschnitte mit insgesamt 20 Windungen erhitzt wird, wenn die Induktionsspule I insgesamt 20 Windungen hat. In der Zeichnung ist die Induktionsspule I durch 20 kleine Kreise dargestellt, wobei die schwarz ausgefüllten Kreise stromdurchflossene Windungen und die nicht ausgefüllten Kreise stromlose Windungen darstellen. Mit den Bezugsziffern 1 bis 10 ist je eine Windung bezeichnet, die zum Erhitzen der dicken Rohrabschnitte y und ζ herangezogen werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens wird nun anhand der F i g. 2 beschrieben. Ein von Treibwalzensätzen 2a, 26 zugeführtes Rohr 1 wird mit Hilfe von Richtwalzensätzen 3d-3a geführt. Den Richtwalzensätzen 3a-3a ist eine Induktionsspule 4 nachgeschaltet, deren Windungszahl veränderbar ist und mit der das Rohr gleichmäßig erhitzt werden kann,

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auch wenn in der' Wandstärke beträchtliche örtliche Veränderungen auftreten oder sich der Außendurchmesser des Rohrs ändert

Die genannten Treib- und Richtwalzen sind so angeordnet, daß der Achsabstand zweier einander gegen-Oberliegender Walzen zur Anpassung an das Rohr verstellbar ist Dabei soll jedoch eine plötzliche Veränderung des Außendurchmessers des zwischen den Walzen hindurchtretenuen Rohrs 1 vermieden werden.

Zum Verändern der Anzahl der stromdurchflossenen Windungen sind in diesem Fall acht Schalter 8 und eine Steuereinrichtung 9 für diese Schalter vorgesehen. Trotz der starken elektrischen Ströme sind diese Schalter ziemlich kompakt, weil die Spannungsdifferenzen nur klein sind. Daher kann man normale EIN-AUS-Schalter in Form von Magnetschaltern oder Halbleiterschaltem. verwenden. Gemäß der F i g. 4 sind der Induktionsspule 4 weitere Treibwalzensätze 2c, 2d und Richtwalzen 36-36 und ist diesen eine weitere Induktionsspule 7 nachgeschaltet, die der Induktionsspule 4 ähnelt Zwischen den Treibwalzensätzen 2c und 2d tritt das Metallrohr durch einen Wasserkühlmantel 3, der mit einer Haube 6 abgedeckt ist die ein Verspritzen von Kühlwasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit verhindert

Uni eine Verformung des Rohrs 1 zu verhindern, sind vor und nach jeder Induktionsspule 4 oder 7 zwei Richtwalzensätze vorgesehen.

Mittels der Treibwalzensätze 2a, 26 und 2e, 2/, die von einem Motor mit veränderbarer Drehzahl angetrieben werden, wird das Rohr 1 mit konstanter Geschwindigkeit vorgeschoben.

Zur Steuerung der Heizleistung wird die Spannung E\ gesteuert die an den mit konstanter Windungszahl arbeitenden Abschnitt 4/der Induktionsspule 4 angelegt wird, sowie die Anzahl der stromdurchfiossenen Windungen des in seiner Windungszahl veränderbaren Abschnitts Av der Induktionsspule 4. Bei einer Veränderung der Windungszahl der Induktionsspule 4 bleibt die an deren Abschnitt 4/angelegte Spannung E\ konstant Das Rohr 1 wird gleichmäßig auf die Temperatur erhitzt, von der es abgeschreckt werden soli, und wird dann in dem Mantel 5 mittels der Kühlflüssigkeit abgeschreckt Danach wird das Rohr zum Anlassen in der Induktionsspule 7 e-neut erhitzt

Das derart vergütete Rohr 1 wird mit Hilfe von Treibwalzensätzen 2e, 2/ausgetragen.

Dank der zweckmäßigen Ausbildung und Einrichtung der Heizeinheiten 4, 8, 9 und 7, 8, 9 ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung und werden darin bis auf die Walzen keine sich bewegender Teile benötigt Daher ist die Vorrichtung auch relativ billig und sehr langlebig und arbeitet sie einwandfrei. Als zweite Heizeinrichtung 7 kann man auch eii^e normale Heizeinrichtung verwenden, beispielsweise eine Induktionsspule mit konstanter Windungszahl oder einen Ofen, weil die Haltezeit lang ist und die Anlaßtemperatur in einem großen Bereich gewählt werden kann; in diesem Fall wird für die Vorrichtung ein geringerer Aufwand benötigt.

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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch:

Verfahren zum induktiven Erhitzen von mit konstanter Geschwindigkeit durch eine Induktionsspule durchlaufenden langgestreckten metallischen Werkstücken mit Abschnitten unterschiedlicher Dicke dadurch gekennzeichnet, daß in der Induktionsspule mit nebeneinanderliegenden Windungen mit gleichem Abstand ein Teil der Windungen zur Erwärmung der Werkstückabschnitte mit geringstem Querschnitt ständig eingeschaltet ist, während bei Eintritt von Werkstückabschnitten mit größerem Querschnitt in die Spule auf der Einkufseite der Spule nacheinander eine angepaßte Anzahl von Windungen zugeschaltet und nach Durchlauf nacheinander wieder abgeschaltet werden.