DE3635961A1 - Induktive heizeinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf elektromagnetischer Induktion beruhende Heizeinrichtung und insbesondere eine elektromagnetisch-induktive Heizeinrichtung, die für die elektromagnetisch-induktive Erwärmung eines Metallstreifens geeignet ist.

Von allen bekannten Verfahren zur kontinuierlichen Erwärmung eines flachen Metallstreifens während der Fertigung, ist die induktive Erwärmung in neuerer Zeit besonders bekannt geworden, und zwar infolge ihres hohen Wärmewirkungsgrades und der außerordentlich guten Steuerbarkeit der Heizatmosphäre.

In den Fig. 1 bis 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Heizeinrichtung, die auf der Grundlage elektrischer Induktion arbeitet, gezeigt, wie sie z. B. aus der JP-A-408 40/1983 sowie der Zeitschrift "Light Metal Age" 40 (1982), Nummern 11, 12, Seiten 6-11 bekannt ist.

In die Einrichtung gemäß Fig. 1 bis 4 wird ein zu behandelnder Metallstreifen 2, der eine bestimmte Breite aufweist, eingeführt und wird durch eine Rollenvorrichtung 4 und eine nicht gezeigte Rollenantriebsvorrichtung, die die Rollenvorrichtung 4 antreibt, in Richtung des Pfeiles A transportiert. Elektromagnetisch aktive Teile 6 und 8 sind einander gegenüberliegend durch eine nicht gezeigte Stützeinrichtung oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 2 angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wobei diese Aktivteile 6 und 8 in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, so daß sie einen Durchgang bilden, durch den der zu behandelnde Metallstreifen geführt ist. Die elektromagnetisch aktiven Teile 6 und 8 bestehen jeweils aus vier Elektromagneten 6 A und 8 A, so daß vier Elektromagnetpaare gebildet werden. In Längsrichtung sind die Elektromagneten 6 A oder 8 A in Bewegungsrichtung des Metallstreifens 2 ausgerichtet und die Elektromagneten 6 A und 8 A besitzen jeweils einen Kern 10 bzw. 12. Die Kerne 10 und 12 besitzen in Seitenansicht jeweils eine im wesentlichen kammförmige Konfiguration, sind rechteckig in der Draufsicht und tragen jeweils Wicklungen 14 und 16, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn die Wicklungen 14 und 16 ein Wechselstrom durchfließt, wird ein magnetischer Querfluß Φ eines bestimmten Momentanwertes rechtwinklig zu dem Metallstreifen 2 erzeugt, wie dies durch die unterbrochenen Linien in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Hierdurch werden in dem Metallstreifen 2 Wirbelströme induziert, wie dies z. B. in Fig. 3 angedeutet ist und der Metallstreifen 2 wird infolge der resultierenden Joul'schen Wärme äußerst schnell erwärmt. Zur Abschirmung der von dem erhitzten Metallstreifen 2 abgestrahlten Wärme sind Abschirmungsmaterialien 18 vorgesehen. Jeder der Elektromagneten 6 A und 8 A enthält eine hier nicht dargestellte Kühlröhre, die eine Überhitzung der Elektromagneten 6 A und 8 A vermeidet.

In den auf diese Weise gebildeten Induktionsofen wird als Metallstreifen Wicklungsmaterial aus Aluminium eingeführt, dessen Dicke z. B. 0,25 oder 2,0 mm beträgt, das mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 und 200 m/min. bewegt wird, so daß ein magnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 60 und 400 Hz auf den Aluminiumstreifen einwirkt, um dessen kontinuierliche Erwärmung zu ermöglichen.

Es ist bekannt, daß bei derartigen Induktionsheizeinrichtungen die Verteilung der Stromdichte der Wirbelströme J, die in dem Metallstreifen 2 erzeugt werden und die Temperatur des erwärmten Metallstreifens 2 in komplizierter Weise von der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes, der relativen Differenz zwischen der Breite des Metallstreifens 2 und der Breite der Elektromagneten, der Entfernung der gegenüberliegenden Elektromagneten voneinander, der gewünschten Streifentemperatur, der Dicke des zu erwärmenden Metallstreifens 2 und anderen Faktoren abhängen. Unter all diesen Faktoren spielt die relative Differenz zwischen der Abmessung des Metallstreifens 2 quer zur Bewegungsrichtung des Metallstreifens (nachfolgend als Streifenbreite bezeichnet) und der Abmessung des Elektromagneten in Seitenansicht für die Erzeugung örtlicher Stromdichtespitzen, d. h. für die örtliche Bildung von Gebieten von besonders hoher Wirbelstromdichte J an den zweite Kanten des Metallstreifens 2, die sich parallel in Richtung der Bewegung des Metallstreifens 2 erstrecken (nachfolgend als "Streifenkantenabschnitte" bezeichnet) eine besondere Rolle (siehe schraffierte Abschnitte B in Fig. 3: Diese Abschnitte weisen eine höhere Wirbelstromdichte auf, als sie in den mittleren Teilen des Metallstreifens 2 in den Bereichen B′ herrscht). Diese örtlichen heißen Stellen bedeuten, daß die Temperaturverteilung über den Metallstreifen 2 ungleichmäßig ist, wie dies auch z. B. in Fig. 4(A) gezeigt ist, wobei in dieser Fig. 4 aus Gründen der im wesentlichen symmetrischen Temperaturverteilung in bezug auf die Streifenachse nur eine Seite des Streifens bezüglich der Temperaturverteilung dargestellt ist. Alle übrigen Temperaturverteilungsschaubilder zeigen die gleiche Weise der Darstellung.

Derart extreme Temperaturunterschiede an den Streifenkantenabschnitten können während der Wärmebehandlung zu Materialfehlern führen, die eine Verringerung des Formänderungsvermögens des Metallstreifens infolge ungleichmäßiger Kornorientierung in dem Metallstreifen (bei seitlicher Betrachtung desselben) bewirken, und daher müssen gegen das Auftreten solcher Fehlstellen Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, sind die Elektromagneten 6 A und 8 A in den bekannten Induktionsöfen jeweils mit einem Teil zur Einstellung bzw. Regelung der magnetischen Flußdichte versehen, die im allgemeinen als Flußregler bezeichnet und im Rahmen dieser Anmeldung nachfolgend aus "FM-Teile" 20 bezeichnet werden. Die FM-Teile 20 sind in einem die FM-Teile 20 bewegenden Rahmen (nicht gezeigt) montiert, in denen sie voneinander in bestimmten Abständen getrennt sind, wobei diese Abstände mit jenen der Elektromagneten 6 A und 8 A korrespondieren, und die FM-Teile 20 sind so angeordnet, daß sie durch eine (hier nicht gezeigte) Antriebsvorrichtung, die in dem Rahmen zur Bewegung der FM-Teile 20 gelagert ist, gegen beide Kanten jedes der Elektromagneten 6 A und 8 A, die dem Metallstreifen 2 stärker angenähert sind, bewegt werden können. In Abhängigkeit von unterschiedlichen Streifenbreiten kann eine Entfernung l zwischen den Kanten der FM-Teile 20 und den Kanten der Elektromagneten genau eingestellt werden (s. Fig. 2). Somit kann die Verteilung des magnetischen Flusses an den Streifenkantenabschnitten in Übereinstimmung der jeweiligen Streifenbreite eingestellt werden, um dadurch die Temperaturdifferenzen, die durch die ungleichmäßige Verteilung des magnetischen Flusses hervorgerufen werden, möglichst gering zu halten.

Andere Versuche, die vorbeschriebene ungleichmäßige Temperaturverteilung an den Streifenkantenabschnitten zu verbessern, sind in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 1 339/1978, 1 614/1978 und 92 428/1985 gezeigt.

Das vorerwähnte Verfahren der Verbesserung der ungleichmäßigen Temperaturverteilung an den Streifenkantenabschnitten durch Einstellung der FM-Teile 20, das anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert ist, bereitet jedoch Schwierigkeiten, im Betrieb der Erwärmungseinrichtung, wenn ihre Steuerungsgrenze +10°C oder weniger beträgt, selbst wenn die Entfernung l (s. Fig. 2) des Vorspringens jedes FM-Teiles 20 auf ihren optimalen Wert eingestellt ist. Dieses Verfahren ist daher für eine hochwertige Qualitätssteuerung unbefriedigend. Wenn die Entfernung l auf einen Wert eingestellt ist, der größer ist als das Optimum, so daß jedes FM-Teil zu nahe an dem korrespondierenden Streifenkantenabschnitt angeordnet ist, wird die Temperatur so verteilt, daß die Streifenkantenabschnitte eine extrem hohe Temperatur annehmen, wie dies in Fig. 4(B) gezeigt ist, die sogar zu einem Schmelzen dieser Abschnitten führen kann.

Die anderen Verfahren, die im Stand der Technik in den japanischen Patentanmeldungen 1 339/1978, 1 614/1978 und 92 428/1985 angegeben sind, besitzen keine praktische Bedeutung, entweder wegen ihrer umfänglichen Ausrüstungen oder aus anderen Gründen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Induktionsofen bzw. eine auf elektromagnetischer Induktion beruhende Heizeinrichtung zu schaffen, die es gestattet, durch ein einfaches Verfahren, eine gleichmäßige und genaue induktive Erwärmung durch Beseitigung der ungleichmäßigen Temperaturverteilungen an den Streifenkantenabschnitten zu schaffen.

Zu diesem Zweck ist eine auf elektromagnetischer Induktion beruhende Heizeinrichtung vorgesehen, die Elektromagnetpaare umfaßt, wobei jedes Elektromagnetpaar im wesentlichen symmetrisch in bezug auf einen Durchgang angeordnet ist, durch den in bestimmter Richtung ein zu behandelnder Streifen geführt wird, wobei diese Elektromagnetpaare ein magnetisches Wechselfeld erzeugen, ferner Ableiteinrichtungen für die Ableitung bzw. Ablenkung eines Teiles des wechselnden magnetischen Flusses, der durch den Streifen hindurchgeht, vorgesehen sind, und wobei diese Ablenk- bzw. Ableiteinrichtungen in der Nähe beider Kanten des Streifens vorgesehen sind, die sich parallel zur Bewegungsrichtung des Streifens erstrecken.

Die vorliegende Erfindung schafft daher die Möglichkeit, daß ein Teil des magnetischen Wechselflusses, der durch die Kantenabschnitte des zu behandelnden Streifens geht, im Nebenschluß an diesem vorbei und durch die Ableiteinrichtungen geführt ist, die einen magnetischen Nebenschlußpfad bilden.Es ist daher möglich, die Erzeugung von extrem hohen Temperaturabschnitten an den Kantenabschnitten des zu behandelnden Streifens zu beseitigen, die durch eine hohe magnetische Flußdichte verursacht werden. Somit kann eine gleichmäßige Verteilung der Temperatur über den ganzen zu behandelnden Streifen gesichert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten induktiven Heizeinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Materialstreifens zur Illustration der Verteilung der Wirbelstromdichte in dem Streifen,

Fig. 4(A) und (B) Diagramme, die die Temperaturverteilung über der halben Streifenbreite bei Behandlung in einer bekannten induktiven Heizeinrichtung,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Induktionsofens bzw. einer Erwärmungseinrichtung auf der Grundlage elektromagnetischer Induktion nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI nach Fig. 5,

Fig. 7 ein in einem Experiment ermitteltes Temperaturdiagramm, das die Temperaturverteilung über die halbe Streifenbreite widerspiegelt,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 9(A), (B) und (C) Draufsichten von Abwandlungen des zweiten Ausführungsbeispieles nach Fig. 8.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. In diesen Figuren sind gleiche Teile, wie in der herkömmlichen Einrichtung, die anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert ist, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine Wiederholung der diesbezüglichen Beschreibung kann an dieser Stelle zur Vereinfachung daher entweder verzichtet oder diese kann vereinfacht werden.

Bezugnehmend zunächst auf die Fig. 5 und 6 sind acht Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß durch eine hier nicht gezeigte Lagerungsanordnung zur Ableitung bzw. Ablenkung des magnetischen Flusses an bestimmten Stellen an beiden Seiten des zu behandelnden Metallstreifens angeordnet, und zwar derart, daß sie nahe an den Streifenkantenabschnitten sind. Die Magnetfluß-Ableitteile 30 bestehen aus einem magnetischen Werkstoff. In diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß aus Siliziumstahlblech eines ferromagnetischen Materials, das in im wesentlichen C-förmige Bleche gestanzt ist, die als Lamellen aneinandergereiht sind, wie dies Fig. 5 zeigt, so daß die Teile 30 insgesamt die Länge L _s aufweisen. Die Länge L _s ist gleich der Breite jedes Elektromagneten 6 A oder 8 A, gesehen von der Seite der Einrichtung und des Metallstreifens her. Die Dicke L _o jedes Ableitteiles 30 für den magnetischen Fluß (s. Fig. 6) ist beispielsweise auf einen Wert zwischen 5 und 40 mm festgelegt, je nach Erwärmungsbedingungen. Die Höhe L _e und die Breite L _w dieser Ableitteile 30 (s. Fig. 6) ist ebenfalls in angemessener Weise auf die herrschenden Bedingungen abgestimmt.

Die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß sind von den FM-Teilen 20 durch eine Entfernung l ₁ (s. Fig. 6) derart getrennt angeordnet, daß sie sich in der Mitte zwischen den zwei Teilen jedes der vier Elektromagnetpaare 6 A und 8 A, gesehen in Seitenansicht des Metallstreifens 2 befinden. Außerdem sind die Ableitteile 30 an beiden Kanten des durchlaufenden Metallstreifens 2 so angeordnet, daß die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß an der einen Kante des Metallstreifens 2 den anderen, an der gegenüberliegenden Kante angeordneten Ableitteilen 30 zugewandt sind. Der Abstand l ₁ kann entsprechend der jeweiligen Streifenbreite eingestellt werden. In der Praxis kann diese Einstellung durch Bewegung der Lagerungsvorrichtung für die Fluß-Ableitteile 30 ausgeführt werden.

Die nicht gezeigte Lagerungsvorrichtung für die Abstützung der Ableitteile 30 kann in geeigneterWeise aufgebaut sein, z. B. unter Befestigung der Ableitteile 30 unter Ausrichtung dieser Teile 30 über ein geeignetes Isolationsmaterial auf einer Befestigungsstange und durch feste oder bewegliche Lagerung der Befestigungsstange auf dem Grundkörper der Befestigungsvorrichtung. Wahlweise können die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß mit einem Schneckenradgetriebe gekuppelt sein, so daß sie unabhängig voneinander oder gemeinsam bewegt werden können.

Nachfolgend wird die Funktion des ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung erläutert.

Wenn ein Wechselstrom durch die Wicklungen 14 und 16 jedes Elektromagnetpaares 6 A und 8 A fließt, wechselt die Polarität der Elektromagneten 6 A und 8 A ständig zwischen magnetisch Norden und magnetisch Süden, so daß ein magnetischer Querfluß Φ erzeugt wird, (s. Fig. 6), der rechtwinklig zu dem Metallstreifen 2 innerhalb des Spaltes zwischen den Elektromagneten 6 A und 8 A verläuft. Es wird dafür Sorge getragen, daß dieser magnetische Fluß Φ in benachbarten Elektromagneten 6 A und 8 A in entgegengesetzten Richtungen erzeugt wird. Im Ergebnis dessen werden in dem durchlaufenden Metallstreifen 2 Wirbelströme erzeugt, die den Metallstreifen 2 infolge der Joul'schen Wärme erhitzen.

In diesem Falle werden einige Teile des magnetischen Flusses Φ bzw. einige Feldlinien des Magnetfeldes bzw. der magnetischen Kraft von dem einem Elektromagneten 6 A, der an einer Seite des Metallstreifens 2 angeordnet ist, von den Ableitteilen 30 für den magnetischen Fluß angezogen, und zwar jene, die in der Nähe der Streifenkantenabschnitte und damit in der Nähe der benachbarten Ableitteile 30 verlaufen. Mit anderen Worten wird ein Teil Φ′ des magnetischen Flusses Φ durch die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß geführt, die für diesen Teil Φ′ des magnetischen Flusses einen magnetischen Bypaß bzw. Nebenschluß auf dem Wege zu dem zugehörigen Elektromagneten 8 A an der anderen Seite des Metallstreifens 2 schaffen und die Streifenkantenabschnitte (s. Fig. 6) von dem Teil Φ′ des magnetischen Flusses Φ frei hatten. Dieser Nebenschluß des magnetischen Flusses wird in bestimmtem Maße für jedes Elektromagnetpaar 6 A und 8 A und in entgegengesetzte Richtungen in benachbarten Elektromagnetpaaren 6 A, 8 A ausgeführt. Dies ruft die gleiche Wirkung, wie eine Abschirmung des Teiles Φ′ vom magnetischen Fluß Φ an den Streifenkantenabschnitten des Metallstreifens 2 hervor und der magnetische Wechselfluß kann daher in bestimmtem Maße vermindert werden. Mit anderen Worten kann hierdurch die örtliche Erzeugung von Gebieten mit besonders hoher magnetischer Flußdichte an den Streifenkantenabschnitten (in Fig. 3 als schraffierte Abschnitte B gekennzeichnet) beseitigt werden, wobei diese Gebiete nicht durch die FM-Teile 20 abgedeckt werden können, selbst wenn diese in ihre optimale Lage gebracht sind und im Ergebnis wird die magnetische Flußdichte über die gesamte Breite des Metallstreifens 2 an diejenige im zentralen Abschnitt des Metallstreifens 2 angenähert, der als schraffierte Flächen B′ in Fig. 3 gekennzeichnet ist. Infolgedessen wird die Erzeugung örtlich begrenzter Gebiete sehr hoher Temperaturen an den Streifenkantenabschnitten, die bei Einrichtungen des Standes der Technik auftritt, vermieden und entsprechend eine gleichmäßige und genaue Erwärmung gewährleistet.

Zusätzlich zu ihrer ursprünglichen Aufgabe, einen Teil Φ′ des magnetischen Flusses Φ abzuleiten, wirken die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß zusätzlich als sekundäre FM-Teile, da sie außerdem den magnetischen Fluß anziehen, der durch die FM-Teile 20 hindurch weiterhin durch die Streifenkantenabschnitte verläuft. Es ist daher möglich, Wirbelströme gleichmäßiger durch entsprechende Wahl der Plazierung der FM-Teile 20 und der Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß entsprechend der jeweiligen Streifenbreite des Metallstreifens 2 zu verteilen.

Die Ergebnisse von Versuchen mit der vorbeschriebenen Anordnung werden nachfolgend genauer erläutert.

Nachdem die FM-Teile 20 so lageeingestellt wurden, daß eine Temperaturverteilung während der Erwärmung gesichert wird, wie sie in Fig. 4(B) dargestellt ist, wurde ein Paar Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß am zweiten Elektromagnetpaar vom Einlaß des zu behandelnden Streifens aus angeordnet, wobei jeweils ein Ableitteil 30 für den magnetischen Fluß an jedem Elektromagnet befestigt wurden. Der Metallstreifen 2 aus einer Aluminiumlegierung gemäß dem japanischen Industriestandard JIS A 5052 mit einer Breite von 1520 mm und einer Dicke von 1,5 mm wurde mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min. durch die Einrichtung geführt. Auf den Streifen 2 wirkte ein magnetischer Wechselfluß von 176 Hz ein. Die gewünschte Heiztemperatur betrug 400°C. Die Abmessungen L _o , L _e und L _w der Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß betrugen jeweils 12 mm, 70 mm und 120 mm (s. Fig. 6). Die Länge L _s war genauso groß, wie die Breite jedes Elektromagneten 6 A, 8 A, gesehen von der Seite, d. h. senkrecht zur Bewegungsrichtung des Metallstreifens 2. Die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß wurden aus einem anisotropen Siliziumstahlblech von 0,5 mm Dicke hergestellt, in dem ein Blech über das andere gestapelt wurde. Die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß wurden in bezug auf den Streifen 2 so neben diesem angeordnet, daß die Streifenkantenabschnitte ungefähr 70 mm in Richtung der Mitte dieser Nebenschlußteile für den Magnetfluß hineinragten.

Als der Metallstreifen 2 erhitzt wurde, ergab sich eine Temperaturverteilung, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Aus diesem Bild wird deutlich, daß die Entstehung von Gebieten mit besonders hoher Temperatur an den Streifenkantenabschnitten, wie sie im Stand der Technik auftraten (s. Fig. 4(A) und (B)) beseitigt wurde. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Temperatur gleichmäßig über die ganze Streifenbreite verteilt werden konnte.

In diesem Ausführungsbeispiel kann der Nebenschluß des magnetischen Flusses auf verhältnismäßig einfache Weise erreicht werden. Dies führt zu einer einfach aufgebauten Heizeinrichtung, die verhältnismäßig geringe Abmessungen aufweisen kann und praktisch zu handhaben ist.

Da außerdem in diesem Ausführungsbeispiel die Entstehung von Gebieten mit extrem hohen Temperaturen an den Streifenkantenabschnitten durch Ableiten eines Teiles des magnetischen Flusses vermieden wird, kann die Leitungsaufnahme verringert werden und dadurch ein Beitrag zur Energieeinsparung geleistet werden.

Im ersten Ausführungsbeispiel werden im wesentlichen C-förmige Magnetfluß-Ableitteile 30 verwendet. Diese können jedoch auch eine halbkreisförmige Gestalt besitzen. Die Länge L _s jedes Ableitteiles 30 für den magnetischen Fluß ist nicht auf jene nach diesem Ausführungsbeispiel begrenzt. Die Länge kann auf irgendeinen geeigneten Wert festgelegt werden, z. B. auf eine Größe, die es dem Ableitteil gestattet, sich über zwei oder mehrere Elektromagnetpaare hinweg zu erstrecken. Die Ableitteile 30 für den magnetischen Fluß können in Verbindung mit einem Elektromagnetkreis oder der gewünschten Heiztemperatur auch auf andere Weise angeordnet sein. Zum Beispiel können sie an beiden Kanten des Metallstreifens 2 in bezug auf die Streifenmitte in Bewegungsrichtung des Metallstreifens 2 versetzt angeordnet sein. Es können Ableitteile 30 für den Magnetfluß verschiedener Größen bereitgehalten werden und jene von gerade adäquater Größe können auf ihrer Lagerungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Größe des Metallstreifens 2 und der Zieltemperatur der Erwärmung jedesmal befestigt werden, wenn sie verwendet werden sollen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert, in der die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Teile, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gewählt wurden und auf eine nochmalige Beschreibung dieser Teile verzichtet ist.

In diesem Ausführungsbeispiel sind acht flache, plattenförmige Ableitteile 40 für den Magnetfluß zwischen den benachbarten, an beiden Seiten des Metallstreifens 2 angeordneten Elektromagneten 6 A und 8 A durch eine Lagerungsvorrichtung, die hier nicht gezeigt ist und die Einstellung der Lage der Magnetfluß-Ableitteile 40 gestattet, aufgenommen, wobei die Magnetflußableitteile 40 aus einem Siliziumstahlblech magnetischen Material, gebildet durch lagenweises Übereinanderstapeln dieser Bleche, bestehen. Jedes Ableitteil 40 für den Magnetfluß weist eine Länge L _s auf, die es gestattet, daß sich die Ableitteile 30 in der Nähe der benachbarten Elektromagnete 6 A, 8 A über deren Länge hinweg erstreckt. Eine Dicke L _o und ein Abstand l _k zwischen den Ableitplatten sind jeweils auf bestimmte Werte festgelegt. Der Abstand l _m zwischen jedem FM-Teil 20 und jedem Ableitteil 40 für den Magnetfluß ist auf einen Wert l _m ≦ωτ l _k festgelegt, der es den Ableitteilen 40 für den magnetischen Fluß gestattet, einen Teil des magnetischen Flusses anzuziehen.

Die Arbeitsweise dieses zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.

Die Elektromagneten 6 A und 8 A werden in der gleichen Weise, wie im ersten Ausführungsbeispiel betrieben, um einen magnetischen Fluß zu erzeugen, der senkrecht zu dem Metallstreifen 2 verläuft. Gleichzeitig wird ein Teil des magnetischen Flusses, der durch die FM-Teile 20 erzeugt wird, zu dem benachbarten Elektromagneten geführt, in dem dieser Fluß dem Magnetfluß-Ableitteil 40 folgt und dieser Nebenschluß eines Teiles des magnetischen Flusses kann in jedem Ableitteil 40 ausgeführt werden. Dies kann die gleichen Wirkungen hervorrufen, wie eine Abschirmung eines Teil des magnetischen Flusses, der durch die beiden Streifenkantenabschnitte hindurchläuft oder durch einen äußeren Nebenschluß senkrecht zur Bewegungsrichtung des Metallstreifens 2, um hierdurch gleichmäßige Temperaturverteilungen zu sichern.

Abgesehen davon, daß die Einrichtung nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel die gleichen Wirkungen sichert, wie sie bei der Einrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel auftreten, erlaubt dieses zweite Ausführungsbeispiel einen einfacheren Aufbau der Ableitteile 40 für den Magnetfluß.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Ableitteile 40 für den Magnetfluß in Richtung der Bewegung des zu behandelnden Metallstreifens 2 nicht auf die vorerwähnte Ausführung beschränkt. Diese Anordnung kann entsprechend der Heiztemperatur oder den Umgebungsbedingungen modifiziert werden, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist.

In der Abwandlung, die in Fig. 9(A) gezeigt ist, sind die Ableitteile 40 für den Magnetfluß nur zwei zentral angeordneten Elektromagnetpaaren 6 A, 8 A oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 2 zugewandt. Die Ableitteile 40 für den Magnetfluß können oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 2 auch versetzt angeordnet sein, wie dies in Fig. 9(B) gezeigt ist. Sie können auch so angeordnet sein, daß sie sich über alle vier Elektromagnetpaare 6 A, 8 A an beiden Seiten oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 2 erstrecken, wie dies in Fig. 9(C) gezeigt ist. In jedem Beispiel der Anordnung der Nebenschlußteile für den Magnetfluß, daß in den Fig. 9, 9(A), 9(B), 9(C) gezeigt ist, können die Ableitteile 40 für den Magnetfluß oberhalb oder unterhalb des Metallstreifens an beiden Seiten, bezogen auf die Streifenbreite angeordnet sein. Jedwede Kombinationen der vorbeschriebenen Beispiele sind ebenfalls möglich.

Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele verwenden im wesentlichen C-förmige oder flache, plattenförmige Ableitteile 30, 40 für den Magnetfluß, die jeweils in den Fig. 5 und 8 dargestellt sind. Die Ausführung der Ableitteile 30, 40 für den Magnetfluß ist aber nicht auf diese Ausführungsformen, die hier gezeigt wurden, beschränkt und sie können z. B. durch Kombination dieser zwei Ausführungsformen verändert werden. Die Höhe oder der vertikale Abstand zwischen zwei Ableitteilen 30 bzw. 40 für den Magnetfluß kann etwas größer sein, als derjenige Abstand der FM-Teile 20. Die in Fig. 8 gezeigten Ableitteile 40 für den Magnetfluß haben eine flache, plattenförmige Form, so daß sie den benachbarten FM-Teilen 20 zugewandt sind und die Form eines "U" von der Seite des Metallstreifens 2 her gesehen, und sie bestehen aus aufeinandergeschichteten Siliziumstahlblechen, die von innen nach außen aufeinandergestapelt sind. Die Ableitteile 30, 40 für den magnetischen Fluß können mit einer Kühleinrichtung versehen sein, die ein Kühlgas, wie z. B. Luft, ausbläst, um zu verhindern, daß die Ableitteile 30, 40 eine zu hohe Temperatur annehmen. In beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden vier Elektromagnetpaare 6 A, 8 A angewandt, von denen jedes die gleiche Heizkapazität aufweist. Die vorliegende Erfindung ist auf solche Einrichtungen anwendbar, die eine geeignete Anzahl von Elektromagnetpaaren umfassen, (die Zahl der Elektromagnetpaare bewegt sich zwischen 1 und 10), in Abhängigkeit von der gewünschten Heiztemperatur, oder für eine Einrichtung, in der die Elektromagnetpaare an einer bestimmten Stelle (z. B. am Einlaß, am Auslaß, oder im Mittelabschnitt) positioniert sind. Die vorliegende Erfindung kann auch auf eine Einrichtung angewandt werden, in der der Metallstreifen in vertikaler oder horizontaler Richtung geführt wird.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die Erzeugung von Gebieten extrem hoher Wirbelstromdichte an den Streifenkantenabschnitten durch in Einsatz von Magnetfluß-Ableitmitteln beseitigt. Dies gestattet eine gleichemäßige Temperaturverteilung über den gesamten, zu behandelnden Streifen unter Anwendung eines einfachen Aufbaus und bei einer durch die Ableitmittel erreichten genauen Erwärmung des Streifens.

Claims (12)

1. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung mit Elektromagnetpaaren, wobei jedes Elektromagnetpaar im wesentlichen symmetrisch in bezug auf einen Durchgang angeordnet ist, durch den ein zu behandelnder Streifen in bestimmter Richtung hindurchgeführt werden kann, um ein magnetisches Wechselfeld zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfluß-Ableiteinrichtung (30, 40) vorgesehen ist, die einen Teil des den Streifen (2) quer durchflutenden, wechselnden magnetischen Flusses ableitet und die in der Nähe beider Kanten des Streifens (2), die sich parallel zur Bewegungsrichtung des Streifens (2) erstrecken, angeordnet ist.

2. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableiteinrichtung (30) einen magnetischen Nebenschluß (Bypaß) bildet, der sich zwischen den Elektromagneten (6 A, 8 A) erstreckt, die durch den Streifen (2) voneinander getrennt sind.

3. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableiteinrichtung (30) im wesentlichen C-förmig gestaltete Ableitteile (30) für den Magnetfluß umfaßt.

4. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableitteile (30) Abmessungen aufweisen, die es ihnen gestattet, sich über ein Elektromagnetpaar (6 A, 8 A), das durch den Streifen (2) getrennt ist, zu erstrecken.

5. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableitteile (30) eine Abmessung aufweisen, die es ihnen gestattet, sich über zwei oder mehrere Elektromagnetpaare (6 A, 8 A) zu erstrecken, die durch den Streifen (2) getrennt sind.

6. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableitteile (30) in bezug auf die in Bewegungsrichtung des Streifens (2) verlaufende Mittellinie desselben versetzt angeordnet sind.

7. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableitteile (30) aus lamellierten Siliziumstahlblechen bestehen.

8. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschluß-Ableiteinrichtung einen magnetischen Nebenflußpfad bildet, der sich zwischen den Elektromagneten (6 A bzw. 8 A) erstreckt, die einander an einer Seite des Streifens (2) in bestimmter Richtung benachbart sind.

9. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableiteinrichtung (40) aus flachen, plattenförmigen Magnetfluß-Ableitteilen (40) besteht.

10. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß die Magnetfluß-Ableitteile (40) eine Abmessung aufweisen, die es ihnen gestattet, sich über drei oder mehr Elektromagneten, die an einer Seite des Streifens (2) in bestimmter Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, erstrecken.

11. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableitteile (40) in bezug auf die Mittellinie in Bewegungsrichtung des Streifens (2) versetzt zueinander angeordnet sind.

12. Elektromagnetisch-Induktive Heizeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Ableitteile (40) aus lamellierten Siliziumstahlblechen bestehen.