DE4234406C2 - Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut, wobei mehrere Induktionsschleifen oberhalb und unterhalb des Flachgutes angeordnet sind.

Eine solche Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut ist aus der EP 02 46 660 bekannt. Dort wird eine aus Hauptspulen und Hilfsspulen bestehende Gesamtanordnung vorge­ schlagen. Die Hauptspulen sind senkrecht zur Bewegungsrichtung des Flachgutes angeordnet und überragen die beiden äußeren Kan­ ten des Flachgutes. Die Hilfsspulen verlaufen parallel zur Bewe­ gungsrichtung 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, jedoch entstehen in der Nähe der Kanten und parallel zu diesen 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, müssen me­ chanische Einrichtungen zur Verstellung der Spulenbreite vorge­ sehen sein. Insbesondere die Hilfsspulen müssen der Breite des Flachgutes exakt anzupassen sein, um die Zonen geringerer Tempe­ raturen in der Nähe der Kanten und parallel zu diesen in ge­ wünschter Art und Weise nachzuerwärmen. Die Anpassung der Haupt- und Hilfsspulen an die Flachgut-Breite ist umständlich und ar­ beitsaufwendig. Wird während der Querfelderwärmung ein ungleich­ mäßiges und nicht befriedigendes Temperaturprofil über die Breite des Flachgutes gemessen, ist keine Nachjustierung während des Betriebes möglich.

Aus der US 34 44 346 ist eine Vorrichtung zur induktiven Quer­ felderwärmung mit einander gegenüberliegenden Induktionsschlei­ fen bekannt, bei welcher das Temperaturprofil im zu beheizenden Gut durch Flußkonzentratoren auf den Induktionsleitern einstell­ bar ist. Die Flußkonzentratoren ragen jeweils nur über eine Kante des Bandes, um eine Überhitzung der Bandkanten zu vermei­ den. Die Flußkonzentratoren können segmentiert sein, so daß die einzelnen Segmente in unterschiedlicher Höhe über den Leitern anordbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut der eingangs genannten Art anzugeben, die universell für Flachgut unterschiedlicher Breite einsetzbar ist und eine rasche Anpassung an die ge­ wünschte Flachgut-Breite und geforderte Erwärmungsleistung er­ möglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur induktiven Quer­ felderwärmung von Flachgut gelöst,

• - wobei mehrere Induktionsschleifen oberhalb und unterhalb des Flachgutes angeordnet sind,
• - wobei die Induktionsschleifen zu mindestens einen aus zwei unabhängig voneinander in ih­ rer Position bezüglich des Flachgutes einstellbaren, neben­ einander angeordneten Induktionsmoduln bestehenden Induk­ tionsmodulpaar gehören,
• - wobei jedes Induktionsmodul zwei sich gegenüberliegende, in ihrer Geometrie und ihren Abmessungen nicht veränderbare U-förmige Induktionsschleifen aufweist, die derart positio­ nierbar sind, daß deren Basisschenkel mindestens eine vor­ gebbare Strecke vor der einen Kante des Flachgutes und in­ nerhalb der Flachgut-Breite liegen und deren Seitenschenkel mindestens eine vorgebbare Strecke über die andere Kante dem Flachgutes ragen,
• - und wobei jede Kante des Flachgutes lediglich von den Sei­ tenschenkeln der Induktionsschleifen eines Induktionsmoduls aus einem Induktionsmodulpaar überragt wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut sehr flexibel an unterschiedliche Parameter des Flach­ gutes und des Induktionsprozesses - wie Breite, Dicke, Einlauf­ temperatur und Durchlaufgeschwindigkeit des Flachgutes - ange­ paßt werden kann. Die Induktionsmoduln sind jeweils gleichartig aufgebaut und derart dimensioniert, daß jeweils ein Induktions­ modul zwischen zwei zur Auflage des Flachgutes dienenden Trag­ rollen eingeschoben werden kann. Die Anpassung an die Breite des Flachgutes wird durch Verschieben der Moduln senkrecht zur Durchlauf-Bewegungsrichtung des Flachgutes derart vorgenommen, 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 Kantens des Flachgutes überragenden Seitenschenkel eine zu geringe Temperatur auftreten würde. Die Induktionsschleifen der Moduln müssen dabei in ihrer geometrischen Anordnung nicht verändert werden. Durch die gleichartige Ausbildung der Induktionsmoduln ergeben sich Preis­ vorteile bei der Herstellung und bei der Ersatzteilbevorratung. Es ist nur ein Typ eines Induktionsmoduls für unterschiedliche Anwendungen zu konstruieren, herzustellen und zu bevorraten.

Die Anzahl der bei einer induktiven Flachgut-Erwärmungs-Anlage eingesetzten Induktionsmodulnpaare ist abhängig von der Dicke, Breite, Einlauftemperatur und Durchlaufgeschwindigkeit des Flachgutes und von der im Flachgut zu erzielenden Temperatur.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Flachgut mit zwei In­ duktionsschleifen,

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 In­ duktionsmoduln,

Fig. 7 eine prinzipielle Regelungseinrichtung für die Induktionsmoduln.

In Fig. 1 ist eine Aufsicht auf ein Flachgut mit zwei In­ duktionsschleifen dargestellt (bei abgenommenen Blechpaketen). Es ist ein zu erhitzendes Flachgut 1 - vorzugsweise ein Band aus einem induktiv beeinflußbaren Material - zu erkennen, über dem zwei Induktionsschleifen 2, 8 mit jeweils unveränderlicher geo­ metrischer Form angeordnet sind. Die obere Induktionsschleife 2 eines ersten Induktionsmoduls besteht aus zwei parallelen, senk­ recht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes 1 gerichteten Sei­ tenschenkeln 3 und 4 mit einem Polabstand a und einem beide Sei­ tenschenkel rechtwinklig verbindenden Basisschenkel 5. Wesent­ lich 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 über­ ragt. Die Seitenschenkel 3, 4 überragen jedoch die zweite Kante 7 des Flachgutes 1 mindestens um eine vorgegebene Überragungs­ strecke d, d. h. die tatsächliche Überragung kann diese Strecke d über-, jedoch keinesfalls unterschreiten.

Die in einem Abstand b von der oberen Induktionsschleife 2 des ersten Induktionsmoduls befindliche obere Induktionsschleife 8 eines zweiten Induktionsmoduls besteht ebenfalls aus zwei paral­ lelen, senkrecht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes 1 ge­ richteten Seitenschenkel 9 und 10 mit einem Polabstand a und ei­ nem beide Seitenschenkel 9, 10 rechtwinklig verbindenden Basis­ schenkel 11. Dabei befindet sich der Basisschenkel 11 im Abstand c von der zweiten Kante 7 des Flachgutes 1 oberhalb des Flach­ gutes, ohne dieses selbst zu überragen. Die Seitenschenkel 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 erhitzen den Mittelbereich des Flachgutes 1 sowie dessen Kante 7. Die Seiten­ schenkel 9, 10 erhitzen die Kante 6 des Flachgutes sowie eben­ falls 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 Linie A gemäß Fig. 1 ergibt sich die Anordnung gemäß Fig. 2 und bei einem Schnitt längs der Linie B gemäß Fig. 1 ergibt sich die Anord­ nung gemäß Fig. 3.

In beiden Fig. 2, 3 ist das Flachgut 1 mit seinen beiden Kan­ ten 6, 7 zu erkennen. In Fig. 2 ist ferner der Seitenschenkel 3, der Basisschenkel 5 und das Blechpaket 17 der oberen Indukti­ onsschleife 2 des ersten Induktionsmoduls dargestellt. Unterhalb der oberen Induktionsschleife befindet sich eine gleichartig ausgebildete untere Induktionsschleife, deren erster Seiten­ schenkel 13, Basisschenkel 14 und Blechpaket 18 zu erkennen sind. Die für die obere Induktionsschleife 2 definierten Ab­ stände a, c, d sind auch für die untere Induktionsschleife zu­ treffend.

In Fig. 3 sind der Seitenschenkel 9, der Basisschenkel 11 und das Blechpaket 19 der oberen Induktionsschleife 8 des zweiten Induktionsmoduls dargestellt. Unterhalb dieser oberen Indukti­ onsschleife befindet sich eine gleichartig ausgebildete untere Induktionsschleife, deren erster Seitenschenkel 15, Basisschen­ kel 16 und Blechpaket 20 zu erkennen sind. Die für die obere In­ duktionsschleife 8 definierten Abstände a, c, d sind auch für die untere Induktionsschleife zutreffend. Die Induktionsschlei­ fen sind vorzugsweise fest mit den zugeordneten Blechpaketen verbunden.

In den Fig. 4 und 5 sind Schnitte durch zwei Induktionsmoduln dargestellt. Das in Fig. 4 gezeigte Induktionsmodul C weist die in den Fig. 1 und 2 detailliert beschriebenen Induktions­ schleifen mit den Blechpaketen 17, 18 auf, während das in Fig. 5 gezeigte Induktionsmodul D die in den Fig. 1 und 3 im einzelnen beschriebenen Induktionsschleifen mit den Blechpaketen 19, 20 besitzt. Jedes Induktionsmodul besteht aus einem Gerüst mit je einem oberen und einem unteren Tragarm zur Befestigung der Induktionsschleife/Blechpaket-Anordnungen. Die Positionie­ rung der Induktionsmoduln bezüglich des Flachgutes 1 ist in Richtung x senkrecht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes in einfacher Weise möglich. Für die Grobpositionierung sind die Ge­ rüste der Induktionsmoduln beispielsweise mit arretierbaren Rol­ len versehen, wodurch die Positionseinstellung der Induktions­ schleifen in Bezug zum Flachgut durch Verschieben der Induk­ tionsmoduln selbst erfolgen kann. Zur Feinpositionierung sind Antriebseinrichtungen an den oberen und unteren Tragarmen der Gerüste vorgesehen, die eine stufenlose Verstellung der Blechpa­ kete und damit der Induktionsschleifen in Bezug zum Flachgut ermöglichen, wobei die Lage der Induktionsmoduln gegenüber dem Flachgut unverändert bleibt und lediglich eine Positionsverände­ rung zwischen Tragarmen und Blechpaketen/Induktionsschleifen er­ folgt. Die mit dieser Vorrichtung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß die Positionen dem Induktionsschleifen während des Betriebes zum Zwecke der Optimierung unabhängig voneinander im Sinne einer Feinjustierung verändert werden können, um ein mög­ lichst gleichförmiges Temperaturprofil über die Breite des Flachgutes zu erhalten.

Im einzelnen weist das Induktionsmodul C gemäß Fig. 4 ein Ge­ rüst 21 mit einem oberen Tragarm 22, einem unteren Tragarm 23 und Rollen 24 zur Grobpositionierung auf. Die am oberen Tragarm 22 befestigte Antriebseinrichtung 25 dient zur Feinpositionie­ rung des Blechpakets 17 und damit der oberen Induktionsschleife.

Die am unteren Tragarm 23 befestigte Antriebseinrichtung 26 dient zur Feinpositionierung des Blechpakets 18 und damit der unteren Induktionsschleife.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das Induktionsmodul D ein Ge­ rüst 27 mit einem oberen Tragarm 28, einem unteren Tragarm 29 und Rollen 30 zur Grobpositionierung aufweist. Die am oberen Tragarm 28 befestigte Antriebseinrichtung 31 dient zur Feinposi­ tionierung des Blechpakets 19 und damit der oberen Induktions­ schleife. Die am unteren Tragarm 29 befestigte Antriebseinrich­ tung 32 dient zur Feinpositionierung des Blechpakets 20 und da­ mit der unteren Induktionsschleife.

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 so­ wie das Induktionsmodul D mit Gerüst 27, oberem Tragarm 28 und Antriebseinrichtung 31 zu erkennen. Zur Befestigung an den Trag­ armen 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 Antriebs­ einrichtungen 25 bzw. 31 kraftschlüssig eingreifen. Wie zu er­ kennen 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 Induktionsmoduln durch den Abstand zwi­ schen diesen Tragrollen vorgegeben ist. Die beiden Induktions­ moduln C, D bilden ein erstes Induktionsmodulpaar 12. Vorteil­ haft greifen alle Induktionsmoduln nur von einer Seite aus über das Flachgut, so daß eine Zuführung des Flachgutes in die Vor­ richtung zur induktiven Querfelderwärmung und eine Entnahme hieraus sehr einfach möglich sind. Die mechanische Lagerung der die Induktionsschleifen tragenden Baukomponenten und die elek­ trische Energieversorgung der Induktionsschleifen erfolgen von einer Seite aus.

In Fig. 7 ist eine prinzipielle Positions-Regelungseinrichtung für die Induktionsmoduln dargestellt. Im Beispiel sind zwei In­ duktionsmodulpaare 12, 40 vorgesehen, wobei das Induktionsmodul­ paar 12 die Induktionsmoduln C und D sowie das Induktionsmodul­ paar 40 die Induktionsmoduln E und F umfaßt. Es ist der Einsatz von weiteren Induktionsmodulpaaren möglich, wobei jedes Induk­ tionsmodulpaar in gleicher Art und Weise gestaltet ist, wie vor­ stehend unter den Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Die beispielsweise elektrischen oder hydraulischen Antriebs­ einrichtungen 25, 26, 41, 42 der Induktionsmoduln C, D, E, F sind schematisch gezeigt. Wesentlich ist, daß die Induk­ tionsmoduln bei einer Induktionsanlage stets paarweise ein­ gesetzt werden, wobei unter anderem in Abhängigkeit der im Flachgut zu erzielenden Temperatur und der Durchlaufge­ schwindigkeit des Flachgutes wahlweise lediglich ein Induk­ tionsmodulpaar vorgesehen sein kann oder mehrere Induktionsmo­ dulpaare verwendet werden können. Das Temperaturprofil T des durch die Induktionsmoduln erhitzten Flachguts 1 wird mit Hilfe einer Temperaturprofil-Meßeinrichtung 43 erfaßt und einem Posi­ tionsregler 44 zugeleitet. Weicht das ermittelte Temperaturpro­ fil T vom vorgegebenen Sollwertprofil Tsoll ab, d. h. ist die Temperatur senkrecht zur Bewegungsrichtung y des Flachgutes un­ gleichmäßig, so gibt der Positionsregler 44 während des Betrie­ bes 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 ein­ zelnen 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 Antriebseinrichtungen für die oberen Induktions­ schleifen, sondern selbstverständlich in gleicher Weise den An­ triebseinrichtungen für die unteren Induktionsschleifen (siehe z. B. Antriebseinrichtungen 26, 32 gemäß Fig. 4 und 5) zugeleitet.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut (1),

• - wobei mehrere Induktions­ schleifen (2, 8) oberhalb und unterhalb des Flachgutes angeordnet sind,
• - wobei die Induktionsschleifen (2, 8) zu mindestens einen aus zwei unabhängig voneinander in ihrer Position bezüglich des Flachgutes einstell­ baren, nebeneinander angeordneten Induktionsmoduln (C, D, E, F) bestehenden Induktionsmodulpaar (12, 40) gehören,
• - wobei jedes Induktionsmodul (C, D, E, F) zwei sich ge­ genüberliegende, in ihrer Geometrie und ihren Abmes­ sungen nicht veränderbare U-förmige Induktionsschlei­ fen (2, 8) aufweist, die derart positionierbar sind, daß deren Basisschenkel (5, 11, 14, 16) mindestens eine vorgebbare Strecke (c) vor der einen Kante (6, 7) des Flachgutes (1) und innerhalb der Flachgut-Breite liegen und deren Seitenschenkel (3, 4, 9, 10, 13, 15) minde­ stens eine vorgebbare Strecke (d) über die andere Kante (7, 6) des Flachgutes ragen,
• - und wobei jede Kante (6, 7) des Flachgutes (1) ledig­ lich von den Seitenschenkeln der Induktionsschleifen eines Induktionsmoduls (C, D, E, F) aus einem Indukti­ onsmodulpaar (13, 40) 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) bezüglich des Flachgutes (1) positionsverän­ derlich 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 Führung 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.