DE4234406A1

DE4234406A1 - Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut

Info

Publication number: DE4234406A1
Application number: DE4234406A
Authority: DE
Inventors: Hans Werner Mauve; Wolfgang Dr Ing Andree
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2012-10-14
Also published as: GB2271701B; GB9321103D0; GB2271701A; US5401941A; DE4234406C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur induk tiven Querfelderwärmung von Flachgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut ist aus der EP 02 46 660 bekannt. Dort wird eine aus Hauptspulen und Hilfsspulen bestehende Gesamtan ordnung vorgeschlagen. Die Hauptspulen sind senkrecht zur Bewegungsrichtung des Flachgutes angeordnet und überragen die beiden äußeren Kanten des Flachgutes. Die Hilfsspulen verlaufen parallel zur Bewegungsrichtung des Flachgutes und sind in der Nähe der Kanten des Flachgutes angeordnet, ohne diese jedoch zu überragen. Durch die Kombination von Haupt- und Hilfsspulen wird ein gleichmäßiges Temperaturprofil über die gesamte Breite des Flachgutes erzielt. Die Hauptspulen erwärmen insbesondere den Mittelbereich sowie die beiden unmittelbaren Kantenbereiche des Flachgutes, je doch entstehen in der Nähe der Kanten und parallel zu die sen Zonen geringerer Temperatur. Diese Zonen in der Nähe der Kanten werden durch die Hilfsspulen nacherwärmt, so daß sich die geforderte gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Breite des Flachgutes einstellt.

Da die Haupt- und insbesondere auch die Hilfsspulen an die Breite des zu erhitzenden Flachgutes anzupassen sind, müs sen mechanische Einrichtungen zur Verstellung der Spulen breite vorgesehen sein. Insbesondere die Hilfsspulen müssen der Breite des Flachgutes exakt anzupassen sein, um die Zo nen geringerer Temperaturen in der Nähe der Kanten und pa rallel zu diesen in gewünschter Art und Weise nachzuerwär men. Die Anpassung der Haupt- und Hilfsspulen an die Flach gut-Breite ist umständlich und arbeitsaufwendig. Wird wäh rend der Querfelderwärmung ein ungleichmäßiges und nicht befriedigendes Temperaturprofil über die Breite des Flach gutes gemessen, ist keine Nachjustierung während des Be triebes möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut der eingangs genannten Art anzugeben, die universell für Flachgut unter schiedlicher Breite einsetzbar ist und eine rasche Anpas sung an die gewünschte Flachgut-Breite und geforderte Erwärmungsleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß die Vorrichtung zur induktiven Querfeld erwärmung von Flachgut sehr flexibel an unterschiedliche Parameter des Flachgutes und des Induktionsprozesses - wie Breite, Dicke, Einlauftemperatur und Durchlaufgeschwindig keit des Flachgutes - angepaßt werden können. Die Indukti onsmoduln sind jeweils gleichartig aufgebaut und derart di mensioniert, daß jeweils ein Induktionsmodul zwischen zwei zur Auflage des Flachgutes dienenden Tragrollen einge schoben werden kann. Die Anpassung an die Breite des Flach gutes wird durch Verschieben der Moduln senkrecht zur Durchlauf-Bewegungsrichtung des Flachgutes derart vorgenom men, daß die Basisschenkel der Induktionsschleifen über den Zonen in der Nähe der Kanten des Flachgutes angeordnet sind, bei denen bei alleiniger Aufheizung mittels der die Kanten des Flachgutes überragenden Seitenschenkel eine zu geringe Temperatur auftreten würde. Die Induktionsschleifen der Moduln müssen dabei in ihrer geometrischen Anordnung nicht verändert werden. Vorteilhaft greifen alle Indukti onsmoduln nur von einer Seite aus über das Flachgut, so daß eine Zuführung des Flachgutes in die Vorrichtung zur induk tiven Querfelderwärmung und eine Entnahme hieraus sehr ein fach möglich sind. Die mechanische Lagerung der die Induk tionsschleifen tragenden Baukomponenten und die elektrische Energieversorgung der Induktionsschleifen erfolgen von ei ner Seite aus. Durch die gleichartige Ausbildung der Induk tionsmoduln ergeben sich Preisvorteile bei der Herstellung und bei der Ersatzteilbevorratung. Es ist nur ein Typ eines Induktionsmoduls für unterschiedliche Anwendungen zu kon struieren, herzustellen und zu bevorrätigen.

Die Anzahl der bei einer induktiven Flachgut-Erwärmungs-An lage eingesetzten Induktionsmodulenpaare ist abhängig von der Dicke, Breite, Einlauftemperatur und Durchlaufgeschwin digkeit des Flachgutes und von der im Flachgut zu erzielen den Temperatur.

Die mit der Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut erzielbaren Vorteile bestehen ferner darin, daß die Positionen der Induktionsschleifen während des Betriebes zum Zwecke der Optimierung unabhängig voneinander im Sinne einer Feinjustierung verändert werden können, um ein möglichst gleichförmiges Temperaturprofil über die Breite des Flachgutes zu erhalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Flachgut mit zwei Induktionsschleifen,

Fig. 2, 3 Schnitte durch die Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 4, 5 Schnitte durch Induktionsmoduln,

Fig. 6 eine Aufsicht auf ein Flachgut mit zwei Induktionsmoduln,

Fig. 7 eine prinzipielle Regelungseinrichtung für die Induktionsmoduln.

In Fig. 1 ist eine Aufsicht auf ein Flachgut mit zwei In duktionsschleifen dargestellt (bei abgenommenen Blechpake ten). Es ist ein zu erhitzendes Flachgut 1 - vorzugsweise ein Band aus einem induktiv beeinflußbaren Material - zu erkennen, über dem zwei Induktionsschleifen 2, 8 mit je weils unveränderlicher geometrischer Form angeordnet sind. Die obere Induktionsschleife 2 eines ersten Induktionsmo duls besteht aus zwei parallelen, senkrecht zur Bewegungs richtung y des Flachgutes 1 gerichteten Seitenschenkeln 3 und 4 mit einem Polabstand a und einem beide Seitenschenkel rechtwinklig verbindenden Basisschenkel 5. Wesentlich ist, daß sich der Basisschenkel 5 mit einem vorgegebenen Abstand c von der ersten Kante 6 des Flachgutes 1 oberhalb des Flachgutes befindet, d. h. das Flachgut selbst keinesfalls überragt. Die Seitenschenkel 3, 4 überragen jedoch die zweite Kante 7 des Flachgutes 1 mindestens um eine vorgege bene Überragungsstrecke d, d. h. die tatsächliche Überragung kann diese Strecke d über-, jedoch keinesfalls unterschrei ten.

Die in einem Abstand b von der oberen Induktionsschleife 2 des ersten Induktionsmoduls befindliche obere Induktions schleife 8 eines zweiten Induktionsmoduls besteht ebenfalls aus zwei parallelen, senkrecht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes 1 gerichteten Seitenschenkel 9 und 10 mit einem Polabstand a und einem beide Seitenschenkel 9, 10 recht winklig verbindenden Basisschenkel 11. Dabei befindet sich der Basisschenkel 11 im Abstand c von der zweiten Kante 7 des Flachgutes 1 oberhalb des Flachgutes, ohne dieses selbst zu überragen. Die Seitenschenkeln 9, 10 überragen jedoch die erste Kante 6 des Flachgutes mindestens um die Überragungsstrecke d.

Wie zu erkennen ist, überragt jede Induktionsschleife nur eine Kante des Flachgutes 1. Die Seitenschenkel 3, 4 erhit zen den Mittelbereich des Flachgutes 1 sowie dessen Kante 7. Die Seitenschenkel 9, 10 erhitzen die Kante 6 des Flach gutes sowie ebenfalls den Mittelbereich. Der Basisschenkel 5 dient zur Erwärmung der Zone in der Nähe und parallel zur Kante 6. Der Basisschenkel 11 erhitzt die Zone in der Nähe und parallel zur Kante 7.

In den Fig. 2 und 3 sind Schnitte durch die Anordnung gemäß Fig. 1 dargestellt. Bei einem Schnitt längs der Li nie A gemäß Fig. 1 ergibt sich die Anordnung gemäß Fig. 2 und bei einem Schnitt längs der Linie B gemäß Fig. 1 er gibt sich die Anordnung gemäß Fig. 3.

In beiden Fig. 2, 3 ist das Flachgut 1 mit seinen beiden Kanten 6, 7 zu erkennen. In Fig. 2 ist ferner der Seiten schenkel 3, der Basisschenkel 5 und das Blechpaket 17 der oberen Induktionsschleife 2 des ersten Induktionsmoduls dargestellt. Unterhalb der oberen Induktionsschleife befin det sich eine gleichartig ausgebildete untere Induktions schleife, deren erster Seitenschenkel 13, Basisschenkel 14 und Blechpaket 18 zu erkennen sind. Die für die obere In duktionsschleife 2 definierten Abstände a, c, d sind auch für die untere Induktionsschleife zutreffend.

In Fig. 3 sind der Seitenschenkel 9, der Basisschenkel 11 und das Blechpaket 19 der oberen Induktionsschleife 8 des zweiten Induktionsmoduls dargestellt. Unterhalb dieser obe ren Induktionsschleife befindet sich eine gleichartig aus gebildete untere Induktionsschleife, deren erster Seiten schenkel 15, Basisschenkel 16 und Blechpaket 20 zu erkennen sind. Die für die obere Induktionsschleife 8 definierten Abstände a, c, d sind auch für die untere Induktions schleife zutreffend. Die Induktionsschleifen sind vorzugs weise fest mit den zugeordneten Blechpaketen verbunden.

In den Fig. 4 und 5 sind Schnitte durch zwei Induktions moduln dargestellt. Das in Fig. 4 gezeigte Induktionsmodul C weist die in den Fig. 1 und 2 detailliert beschriebe nen Induktionsschleifen mit den Blechpaketen 17, 18 auf, während das in Fig. 5 gezeigte Induktionsmodul D die in den Fig. 1 und 3 im einzelnen beschriebenen Induktions schleifen mit den Blechpaketen 19, 20 besitzt. Jedes Induk tionsmodul besteht aus einem Gerüst mit je einem oberen und einem unteren Tragarm zur Befestigung der Induktionsschlei fe/Blechpaket/Anordnungen. Die Positionierung der Induk tionsmoduln bezüglich des Flachgutes 1 ist in Richtung x senkrecht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes in einfa cher Weise möglich. Für die Grobpositionierung sind die Ge rüste der Induktionsmoduln beispielsweise mit arretierbaren Rollen versehen, wodurch die Positionseinstellung der In duktionsschleifen in Bezug zum Flachgut durch Verschieben der Induktionsmoduln selbst erfolgen kann. Zur Feinpositio nierung sind Antriebseinrichtungen an den oberen und unte ren Tragarmen der Gerüste vorgesehen, die eine stufenlose Verstellung der Blechpakete und damit der Induktionsschlei fen in Bezug zum Flachgut ermöglichen, wobei die Lage der Induktionsmoduln gegenüber dem Flachgut unverändert bleibt und lediglich eine Positionsveränderung zwischen Tragarmen und Blechpaketen/Induktionsschleifen erfolgt.

Im einzelnen weist das Induktionsmodul C gemäß Fig. 4 ein Gerüst 21 mit einem oberen Tragarm 22, einem unteren Trag arm 23 und Rollen 24 zur Grobpositionierung auf. Die am oberen Tragarm 22 befestigte Antriebseinrichtung 25 dient zur Feinpositionierung des Blechpakets 17 und damit der oberen Induktionsschleife. Die am unteren Tragarm 23 befe stigte Antriebseinrichtung 26 dient zur Feinpositionierung des Blechpakets 18 und damit der unteren Induktionsschlei fe.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das Induktionsmodul D ein Gerüst 27 mit einem oberen Tragarm 28, einem unteren Trag arm 29 und Rollen 30 zur Grobpositionierung aufweist. Die am oberen Tragarm 28 befestigte Antriebseinrichtung 31 dient zur Feinpositionierung des Blechpakets 19 und damit der oberen Induktionsschleife. Die am unteren Tragarm 29 befestigte Antriebseinrichtung 32 dient zur Feinpositionie rung des Blechpakets 20 und damit der unteren Induktions schleife.

In Fig. 6 ist eine Aufsicht auf ein zu erhitzendes Flachgut mit zwei Induktionsmoduln dargestellt. Es sind das Induktionsmodul C mit Gerüst 21, oberem Tragarm 22 und Antriebseinrichtung 25 sowie das Induktionsmodul D mit Gerüst 27, oberem Tragarm 28 und Antriebseinrichtung 31 zu erkennen. Zur Befestigung an den Tragarmen sind die Blechpakete 17 bzw. 19 mit Blechpaketaufhängungen 33 bzw. 34 versehen, die in entsprechenden Aufhängeeinrichtungen der Tragarme beweglich gehaltert sind und in die die Antriebseinrichtungen 25 bzw. 31 kraftschlüssig eingreifen.

Wie zu erkennen ist, befindet sich je ein Induktionsmodul C, D zwischen zwei zur Halterung des Flachgutes 1 vorgesehenen Tragrollen 35, 36, 37, so daß der Abstand b zwischen den Induktionsschleifen von zwei benachbarten In duktionsmoduln durch den Abstand zwischen diesen Tragrollen vorgegeben ist. Die beiden Induktionsmoduln C, D bilden ein erstes Induktionsmodulpaar 12.

In Fig. 7 ist eine prinzipielle Positions-Regelungsein richtung für die Induktionsmoduln dargestellt. Im Beispiel sind zwei Induktionsmodulpaare 12, 40 vorgesehen, wobei das Induktionsmodulpaar 12 die Induktionsmoduln C und D sowie das Induktionsmodulpaar 40 die Induktionsmoduln E und F umfaßt. Es ist der Einsatz von weiteren Induktionsmodulpaaren möglich, wobei jedes Induktions modulpaar in gleicher Art und Weise gestaltet ist, wie vorstehend unter den Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Die beispielsweise elektrischen oder hydraulischen Antriebseinrichtungen 25, 26, 41, 42 der Induktionsmoduln C, D, E, F sind schematisch gezeigt. Wesentlich ist, daß die Induktionsmoduln bei einer Induktionsanlage stets paarweise eingesetzt werden, wobei unter anderem in Abhängigkeit der im Flachgut zu erzielenden Temperatur und der Durchlaufgeschwindigkeit des Flachgutes wahlweise lediglich ein Induktionsmodulpaar vorgesehen sein kann oder mehrere Induktionsmodulpaare verwendet werden können. Das Temperaturprofil T des durch die Induktionsmoduln erhitzten Flachguts 1 wird mit Hilfe einer Temperaturprofil-Meßein richtung 43 erfaßt und einem Positionsregler 44 zugeleitet. Weicht das ermittelte Temperaturprofil T vom vorgegebenen - Sollwertprofil T_soll ab, d. h. ist die Temperatur senkrecht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes ungleichmäßig, so gibt der Positionsregler 44 während des Betriebes entsprechende Ansteuersignale S1, S2, S3, S4 an die Antriebseinrichtungen 25, 26, 41, 42 der Induktionsmoduln C, D, E, F ab, wodurch eine Änderung der Feinpositionierung der einzelnen Induktionsschleifen der Moduln mit dem Ziel einer Vergleichmäßigung des Temperaturprofils über die Breite des Flachgutes erfolgt. Dabei werden die Ansteuersignale S1 . . . S4 nicht nur den Antriebseinrichtun gen für die oberen Induktionsschleifen, sondern selbstver ständlich in gleicher Weise den Antriebseinrichtungen für die unteren Induktionsschleifen (siehe z. B. Antriebsein richtungen 26, 32 gemäß Fig. 4 und 5) zugeleitet.

Claims

1. Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut (1), wobei mehrere, sich gegenüberliegende Induk tionsschleifen (2, 8) oberhalb und unterhalb des Flachgutes angeordnet sind und einige Induktionsschleifen die Kanten (6, 7) des Flachgutes (1) überragen, während andere Indukti onsschleifen innerhalb der Flachgut-Breite enden, dadurch gekennzeichnet,

- daß mindestens ein aus zwei unabhängig voneinander in ihrer Position bezüglich des Flachgutes einstellbaren Induktionsmoduln (C, D, E, F) bestehendes Induktionsmo dulpaar (12, 40) vorgesehen ist,
- daß jedes Induktionsmodul (C, D, E, F) zwei sich gegen überliegende, in ihrer Geometrie und ihren Abmessun gen nicht veränderbare U-förmige Induktionsschleifen (2, 8) aufweist, deren Basisschenkel (5, 11, 14, 16) der art positionierbar sind, daß sie mindestens eine vor gebbare Strecke (c) vor der einen Kante (6, 7) des Flachgutes (1) und innerhalb der Flachgut-Breite en den und deren beide Seitenschenkeln (3, 4, 9, 10, 13, 15) derart positionierbar sind, daß sie mindestens eine vorgebbare Strecke (d) über die andere Kante (7, 6) des Flachgutes ragen,
- und daß die Induktionsschleifen (2, 8) der beiden In duktionsmoduln (C, D, E, F) eines Induktionsmodulpaares (12, 40) nach entgegengesetzt gerichteten Seiten hin geöffnet sind, wodurch jede Kante (6, 7) des Flach gutes (1) von den Seitenschenkeln lediglich einer In duktionsschleife überragt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß jedes Induktionsmodul (C, D, E, F) ein Gerüst (21, 27) mit einem oberen Tragarm (22, 28) und einem unteren Tragarm (23, 29) zur Halterung der beiden Induktionsschleifen (2, 8) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Halterung der Induktionsschleifen (2, 8) über zugeordnete Blechpakete (17, 18, 19, 20) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerüste (21, 27) der Induktionsmo duln (C, D, E, F) mit Mitteln (24, 30) zur Positionsveränderung gegenüber dem Flachgut (1) versehen sind.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleifen (2, 8) verstellbar bezüglich der Tragarme (22, 23, 28, 29) aus gebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Blechpaketaufhängungen (33, 34) an den Tragar men (22, 23, 28, 29) gleichzeitig als Führungsmittel zur Ver stellung der Induktionsschleifen (2, 8) dienen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß Antriebseinrichtungen (25, 26, 31, 32, 41, 42) zur Ver stellung der Induktionsschleifen (2, 8) dienen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß eine Temperaturprofil-Meßeinrichtung (43) vorgese hen ist, die das Temperaturprofil (T) des Flachgutes (1) nach erfolgter induktiver Querfelderwärmung erfaßt und ei nem Positionsregler (44) vorgibt, der die Antriebseinrich tungen (25, 26, 31, 32, 41, 42) zur Positionsverstellung der Induktionsschleifen (2, 8) in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen dem erfaßten Temperaturprofil (T) und dem vorgege benen Sollwertprofil (T_soll) ansteuert.