DE3705085A1 - Einrichtung zum erwaermen von langgestreckten metallwerkstuecken mittels mehrerer induktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Er­ wärmen von langgestreckten Metallwerkstücken mittels mehrerer Induktoren, wobei das Werkstück sich innerhalb einer oder mehrerer Induktorspulen befindet und im Durchlauf oder bei Stillstand des Werkstückes erwärmt wird.

Die induktive Erwärmung von Knüppeln, Brammen, Rohren oder Profilwerkstücken aus Metall ist bekannt. Diese Erwärmung erfolgt mittels zylindrischer Spulen, durch die das Werkstück hindurchbewegt wird oder in denen das Werkstück sich im Stillstand befindet.

Bei Profilwerkstücken, z. B. bei V-Profil, wird der Quer­ schnitt nicht immer gleichmäßig erwärmt. Das Gleiche gilt auch für Kantenvollprofile, bei denen die Kanten nicht immer auf den gewünschten Wert erwärmt werden kön­ nen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum in­ duktiven Erwärmen zu schaffen, mit der es möglich ist den genannten Querschnitt so zu erwärmen, daß sich eine optimale Temperaturverteilung einstellt.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei Profil-Werkstücken mit unterschiedlichen Wandstärken bzw. mit Verdickungen oder dünnwandigen Stegen und der­ gleichen (z.B. V-Profil oder Kantenvollprofil) zusätz­ lich zu den das Werkstück umgebenden Induktorspule (Hauptspule) eine zweite Induktorspule derart angeordnet ist, daß das elektromagnetische Feld senkrecht zum Feld der Hauptspule verläuft (Querfeldspule).

Soll ein V-Profil-Werkstück erwärmt werden, so ist es vorteilhaft, die zusätzliche Induktorspule nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen den beiden Schenkeln des V-Profils anzuordnen. Die zusätzliche In­ duktorspule und die Hauptspule können an der selben Stelle oder an verschiedenen Stellen der Längsachse des Werkstückes angeordnet sein.

Bei der Erwärmung von Kantenvollprofilen werden zweck­ mäßig mehrere kleinere Querfeldspulen derart angeordnet, daß jeweils einer Kante zwei Stromleiter zugeordnet sind.

Bei der Erwärmung von Hohlkörpern mit ungleichförmiger Wandstärke wird der Querfeldinduktor im Bereich der dicksten Wandstärke des Hohlprofils angeordnet.

Die Erfindung ist an schematischen Ausführungsbeispielen nachfolgend erläutert.

Die Anwendung der Erfindung zeigen:

Fig. 1-3 Zur Erwärmung von Werkstücken mit V-Profil;

Fig. 4, 5+8 zur Erwärmung von Kantenvollprofilen und

Fig. 6+7 zur Erwärmung von Hohlkörpern mit verschiede­ nen Wandstärken.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Anordnung der Hauptin­ duktorspule 1 und der Querfeldinduktorspule 2 unabhängig voneinander, d. h. die Spulen werden nacheinander bei der Durchlauferwärmung von dem Werkstück durchfahren, wobei die Reihenfolge des Durchfahrens beliebig ist. Bei der stationären Erwärmung wird das Werkstück zuerst in der einen Spule und dann in die zweite Spule transportiert. Hier wird das Werkstück von der zweiten Spule erwärmt. Die Reihenfolge der Spulen ist wählbar. Die Fig. 3 zeigt dagegen eine Anordnung, bei der die Querfeldspule 12 innerhalb der Hauptinduktorspule 11 angeordnet ist.

Bei der Fig. 2 ist der Induktor 1 innen mit einer Kera­ mikauskleidung 3 versehen. Das zu erwärmende Werkstück 4 mit V-Profil wird in nicht dargestellter Weise derart geführt, daß es nicht gegen die keramische Auskleidung stoßen kann.

Aus Fig. 1 ergibt sich die Anordnung des Querinduktors 2. Das V-Profil-Werkstück 4 ist von einer keramischen Wärmeisolation 5 umgeben, um z. B. die Wärmeverluste zu verringern. Gleichzeitig kann diese keramische Wärmeiso­ lation als Führung für das V-Profil-Werkstück 4 dienen. An den Stellen 6 liegt der Profilkörper auf der kerami­ schen Wärmeisolation auf. Innerhalb der Schenkel des Werkstückes 4 ist der Querfeldinduktor 2 angeordnet und ebenfalls von keramischem Material derart umgeben, daß eine Beschädigung durch das Werkstück nicht erfolgen kann und gleichzeitig durch die Außenflächen 8 dieses Keramikteils das Werkstück 4 geführt wird.

Fig. 3 zeigt die Anordnung des Querfeldinduktors 12 innerhalb der Hauptinduktorspule 11. Diese ist ebenfalls mit einer keramischen Auskleidung 13 versehen. Es sind zwei Auflageflächen 16 zur Führung des V-Profil-Werks­ tückes 14 vorgesehen. Der Querfeldinduktor 12 ist eben­ falls von keramischen Material 17 umgeben und besitzt ebenfalls Außenflächen 18 zur Führung des Profilwerks­ tückes.

Die Fig. 4, 5 und 8 zeigen die Anwendung der Erfin­ dung zur Erwärmung der Kanten eines Kantenvollprofils. Innerhalb des Hauptinduktors 21 ist eine keramische Aus­ kleidung 23 vorgesehen, die die QuerfeIdinduktorspulen 22 a bis 22 d enthält und deren inneres Profil dem Profil des Werkstückes 24 angepaßt ist. Bei den Induktorleitun­ gen der einzelnen Spulen 22 a bis 22 d sind jeweils die Stromrichtungen angedeutet, so daß hieraus entnommen werden kann, daß der von den einzelnen Spulen erzeugte magnetische Fluß jeweils abwechselnd ist. Das heißt, wenn von den Spulen 22 a und 22 c ein Fluß erzeugt wird, der in den Profilkörper 24 gerichtet ist, so wird von den Spulen 22 b und 22 d ein magnetischer Fluß erzeugt, der aus dem Körper hinausgerichtet ist. Die Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung der Fig. 4. Unterschied­ lich sind die in den jeweiligen Spulen 25 a bis 25 d fließenden Ströme. Diese sind hier derart gerichtet, daß von den Spulen 25 a bis 25 d immer ein Feld gleicher Rich­ tung erzeugt wird, d. h. entweder sind die erzeugten ma­ gnetischen Durchflüsse in das Werkstück 24 oder aus die­ sem heraus gerichtet. Wenn der magnetische Fluß in das Werkstück gerichtet ist, tritt der austretende Fluß an den Seitenflächen aus dem Werkstück 24 hinaus.

Auch die Fig. 8 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die Fig. 4 und 5. Unterschiedlich ist hier der elektri­ sche Durchfluß durch die Spulen. In dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 8 sind die Spulen 26 a und 25 b derart von Strom durchflossen, daß ein magnetischer Fluß entwe­ der in das Werkstück 24 oder aus diesem heraus erzeugt wird. Wenn der magnetische Fluß in den Körper hin­ einfließt, so tritt der magnetische Fluß an den beiden Seitenflächen aus dem Werkstück 24 heraus.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Anwendung der Erfindung zur Erwärmung von rohrförmigen Werkstücken mit unter­ schiedlicher Wanddicke. In Fig. 6 ist die zylindrische Hauptspule mit 61 bezeichnet, die mit einer keramischen Auskleidung 63 innen versehen ist. Das Werkstück 64 be­ sitzt an der Stelle a eine größere Wanddicke als an der Stelle b. Um auch die dickeren Wandteile richtig zu er­ wärmen, ist gemäß der Erfindung der Querfeldinduktor 62 vorgesehen, der in einem Keramikteil 65 angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist besonders für eine Erwärmung im Stand geeignet, während die Ausführungsform nach Fig. 7 für eine Durchlauferwärmung vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Querfeldinduktor 67 in der keramische Auskleidung 66 der Hauptspule 61 vorgese­ hen. Durch diesen Querfeldinduktor 67 wird eine zusätz­ liche Erwärmung in dem dickeren Wandteil bewirkt.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Erwärmen von langgestreckten Metallwerkstückem mittels mehrerer Induktoren, wobei das Werkstück sich innerhalb einer oder mehrerer Induktor­ spulen befindet und im Durchlauf oder bei Stillstand des Werkstückes erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Profil-Werkstücken (4, 14, 24, 64) mit unterschiedli­ chen Wandstärken bzw. mit Verdickungen oder dergleichen (z. B. V-Profil oder Kantenvollprofil) zusätzlich zu der das Werkstück umgebenden Induktorspule (1, 11, 21, 61, Hauptspule) eine zweite Induktorspule (2, 12, 22, 24, 25, 26, 62, 67) derart angeordnet ist, daß die Spulenachse senkrecht zur Hauptspule verläuft (Querfeld­ spule).

2. Induktor nach Anspruch 1 zum Erwärmen von V-Pro­ fil-Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätz­ liche Induktorspule (2, 12; Querfeldspule) zwischen den beiden Schenkeln des V-Profil-Werkstückes (4, 14) ange­ ordnet ist.

3. Induktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Haupt-Induktorspule (1) und die Quer­ feldspule (2) bei Durchlauferwärmung an verschiedene Stellen der Längsachse auf das Werkstück einwirken.

4. Induktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querfeldinduktor (12) innerhalb des Hauptinduktors (11) angeordnet ist.

5. Induktor nach Anspruch 1 zum Erwärmen von Kan­ tenvollprofil, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere kleinere Querfeldspulen (26 a bis 26 b) im Bereich der Kanten angeordnet sind, und daß die Stromrichtungen im Bereich einer Kante gleich sind.

6. Induktor nach Anspruch 1 zum Erwärmen von Kan­ tenvollprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ feldspulen (22 a bis 22 d, 25 a bis 25 d) derart angeordnet sind, daß die Stromrichtungen entgegengesetzt gerichtet sind.

7. Induktor nach Anspruch 1 zum Erwärmen von Hohl­ körpern mit ungleichmäßiger Wandstärke, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querfeldinduktor (62, 67) an der Stelle mit der stärksten Wandstärke angeordnet ist.

8. Induktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Querfeldinduktor (62) innerhalb des Hohl­ körpers (64) angeordnet ist.

9. Induktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Querfeldinduktor (67) außerhalb des Hohl­ körpers angeordnet ist.