DE4423045C2

DE4423045C2 - Induction heating system and method for induction heating

Info

Publication number: DE4423045C2
Application number: DE4423045A
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl Ing Juergens; Hans-Dieter Dr Ing Schacher; Friedhelm Dipl Ing Boehl
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: DE4423045A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktionserwärmungsanlage für die Erwärmung länglicher metallischer Produkte, insbesondere Blöcke oder Stangen, im Durchlaufbetrieb mit einer Vielzahl von entlang der Durchlaufstrecke angeordneter Induktoren, wobei die einzelnen Induktoren oder die Gruppen von Induktoren durch Zwischenräume voneinander getrennt sind.The invention relates to an induction heating system for heating elongated metallic products, in particular Blocks or bars, in continuous operation with a variety of inductors arranged along the passage, the individual inductors or the groups of Inductors are separated from each other by spaces.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift 39 24 641 bekannt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Induktionserwärmen von länglichen metallischen Produkten, insbesondere Blöcken oder Stangen, im Durchlaufbetrieb, wobei das Produkt sequentiell eine Kette von Induktoren durchläuft, welche einzeln durch Zwischenräume getrennt sind oder welche zu durch Zwischenräume voneinander getrennten Gruppen zusammengefaßt sind.A device of this type is from the German Patent 39 24 641 known. In addition, the Invention a method for induction heating of elongated metallic products, especially blocks or bars, in Continuous operation, the product being sequentially a chain passes through inductors, which individually through spaces are separated or which are separated by spaces separate groups are combined.

Beim Betrieb von Induktionserwärmungsanlagen werden die zu erwärmenden Produkte mit ihren Stirnflächen aneinanderliegend durch die Induktionserwärmungsanlage transportiert. Ein wesentliches Problem besteht darin, daß beim Übergang von einem Produkt auf das nachfolgende die Stirnflächen der benachbarten Produkte miteinander verkleben. Um dies zu vermeiden ist es bekannt, vor der Presse, die der Induktionserwärmungsanlage nachgeordnet ist, eine Greifzange vorzusehen, mittels der das Produkt diskontinuierlich aus der Erwärmungsanlage in die Presse gezogen wird. Die Taktfrequenz bzw. die Vorschubgeschwindigkeit der Greifzange ist dabei so bemessen, daß vor und nach dem diskontinuierlichen Einzugsvorgang die Stirnflächen der benachbarten Produkte zwar möglichst eng benachbart sind jedoch nicht miteinander verkleben. Bei dieser Vorrichtung ist es erforderlich, jeweils genau die Materiallücken zwischen den einzelnen Produkten zu kennen und beim Durchlauf durch die einzelnen Induktoren zu verfolgen, um eine entsprechende Nachregelung zu erreichen. Die Materiallückenerfassung war bislang nur auf empirischem Wege möglich.When operating induction heating systems, they become heating products with their end faces lying against each other transported through the induction heating system. A The main problem is that the transition from one product on the following the end faces of the glue neighboring products together. To do this It is known to avoid before the press that the Subordinate induction heating system, a gripper provide, by means of which the product is discontinuously from the Heating system is pulled into the press. The clock frequency or the feed speed of the gripper is so dimensioned that before and after the discontinuous Feeding the end faces of the neighboring products although they are as closely adjacent as possible, they are not together glue. This device requires each exactly the material gaps between the individual products know and to pass through the individual inductors track to achieve a corresponding readjustment. The material gap detection was previously only empirical Possible ways.

Eine weitere Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren ist aus der DE 3 71 008 A1 bekannt. Bei dieser Einrichtung sind die Induktoren voneinander entkoppelt angeordnet, so daß sie unabhängig voneinander eingestellt werden können. Die Entkopplung erfolgt durch zwischen den Wechselrichtern angeordnete Glättungsdrosseln. Auf diese Weise kann jeder Wechselrichter mit einer von den anderen Wechselrichtern unabhängigen Frequenz betrieben werden.Another device for induction heating a Workpiece by means of several inductors is from the DE 3 71 008 A1 known. With this facility they are Inductors arranged decoupled from each other so that they can be set independently. The Decoupling takes place through between the inverters arranged smoothing chokes. This way everyone can Inverters with one of the other inverters independent frequency.

Aus der DE-AS 25 46 563 ist schließlich ein Induktionsdurchlaufofen bekannt, welcher einen aus einer größeren Anzahl von in Reihe geschalteten Spulenwindungen bestehenden Induktor zum Aufwärmen der Werkstücke aufweist.From DE-AS 25 46 563 is finally a Continuous induction furnace known, which one of a larger number of coil turns connected in series existing inductor for heating the workpieces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die jeweilige Position einer Materiallücke entlang der Erwärmungstrecke sowie die relative Breite der Materiallücke kontinuierlich und sicher erfaßbar ist.The invention has for its object a device or a method of the type mentioned at the outset to further develop that position Material gap along the heating section and the relative Width of the material gap continuously and reliably detectable is.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Induktoren von einer gemeinsamen Spannungsversorgungsquelle gespeist sind, daß an mindestens einem der entlang der Durchlaufstrecke angeordneten einzelnen Induktoren oder einer der Gruppen von in Reihe geschalteten Induktoren jeweils ein Spannungsabgriff entlang einer Teillänge des einzelnen Induktors oder der Gruppe von Induktoren vorgesehen ist, und daß der Spannungsabgriff des einzelnen Induktors oder der Gruppe von Induktoren mit einer Auswerteinrichtung verbunden ist, welche zur Ermittlung einer Lücke zwischen den Produkten mittels einer Vergleichseinrichtung das Spannungsabgriffsignal mit einer festen Bezugsspannung vergleicht, welche das Ergebnis dieses Vergleichs aufzeichnet und welche eine Zuordnung des Vergleichsergebnisses zu der Induktorlängsgeometrie vornimmt.This object is achieved with regard to the device according to the present invention solved in that the inductors of are fed by a common voltage supply source, that on at least one of the along the pass arranged individual inductors or one of the groups of inductors connected in series Tapping along a partial length of the individual Inductor or the group of inductors is provided, and that the voltage tap of the individual inductor or the Group of inductors connected to an evaluation device is used to determine a gap between the Products using a comparison device Voltage tap signal with a fixed reference voltage which compares the result of this comparison records and which an assignment of the Comparison result to the inductor longitudinal geometry makes.

In bezug auf das Verfahren wird die voranstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens an einem einzelnen Induktor oder mindestens an einer Gruppe von in Reihe geschalteten Induktoren ein Spannungsabgriff an einer Teillänge erfolgt, der zur Ermittlung einer Lücke zwischen den Produkten mittels einer Auswerteeinrichtung mit einer festen Bezugsspannung verglichen wird, daß das Meßergebnis kontinuierlich registriert wird, und daß eine Zuordnung des Meßergebnisses zu der Induktorgeometrie vorgenommen wird.With regard to the method, the above is mentioned Task solved in that at least one individual Inductor or at least on a group of in series switched inductors a voltage tap on a Partial length is used to determine a gap between the products by means of an evaluation device with a fixed reference voltage is compared that the measurement result is continuously registered, and that an assignment of the Measurement result is made to the inductor geometry.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Erfassung der Teilspannung an einem einzelnen Induktor bzw. einer Induktorgruppe die durch die Materiallücke hervorgerufene Teilimpedanzänderung im Induktorkreis meßtechnisch erfaßbar ist. Durch den Spannungsabgriff wird nur die an einem Bruchteil der Gesamtlänge des Induktors abfallende Spannung und aufgrund des im Induktor eingeprägten Stromes die entsprechende Teilimpedanz erfaßt. Die Impedanzänderung innerhalb des Induktors aufgrund einer Materiallücke erfolgt dabei selektiv dahingehend, daß für den Fall, daß sich die Materiallücke innerhalb des meßtechnisch überwachten Teilwindungsbereiches befindet, eine Spannungsänderung in einer Richtung, und, wenn die Materiallücke außerhalb des überwachten Bereiches liegt, eine Spannungsänderung in die andere Richtung detektierbar ist. Hierdurch kann innerhalb des Induktors bzw. in den Induktorzwischenräumen die Materiallücke lokalisiert werden, indem die Meßspannung kontinuierlich aufgezeichnet wird und ein Zuordnung zur Induktorlängsgeometrie erfolgt.The invention is characterized in that Detection of the partial voltage on a single inductor or an inductor group through the material gap induced partial impedance change in the inductor circuit is measurable. Through the voltage tap only that at a fraction of the total length of the inductor falling voltage and due to the in the inductor impressed current detected the corresponding partial impedance. The change in impedance within the inductor due to a Material gap occurs selectively in that for the case that the material gap within the part-turn area monitored by measurement technology, a voltage change in one direction, and if the Material gap lies outside the monitored area, a voltage change in the other direction is detectable is. As a result, within the inductor or in the Gap localizes the material gap be recorded continuously by the measuring voltage and an assignment to the longitudinal inductor geometry is made.

Eine genauere meßtechnische Analyse ergibt sich dadurch, daß entlang der Durchlaufstrecke mehrere Einzelinduktoren bzw. Induktorengruppen jeweils einen Spannungsabgriff aufweisen, wobei die Ausgangssignale der einzelnen Spannungsabgriffe getrennten Kanälen einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung zuführbar sind.A more precise measurement analysis results from that several individual inductors along the passage or inductor groups each have a voltage tap have, the output signals of each Voltage taps separate channels of a common Evaluation device can be fed.

Durch die Überlagerung der von den einzelnen Kanälen erfaßten Meßsignale kann ein praktisch lückenloses Protokoll über den Verlauf der Materiallücke während des Durchlaufs durch die induktive Erwärmungsanlage aufgezeichnet werden. Aus den jeweiligen Ausschlägen können Rückschlüsse auf die Position und die Länge der Materiallücke geschlossen werden.By overlaying the individual channels detected measurement signals can be practically complete Protocol on the course of the material gap during the Pass through the inductive heating system to be recorded. From the respective rashes Conclusions about the position and the length of the Material gaps are closed.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Preferred embodiments are in the subclaims featured.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen The invention is described below with reference to a drawing explained in more detail. Show

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Induktionserwärmungsanlage und Fig. 1 is a block diagram of the induction heating system according to the invention and

Fig. 2 ein Meßdiagramm, welches an der in Fig. 1 dargestellten Anlage beim Durchlauf eines Produktes registriert wurde. Fig. 2 is a measurement diagram, which was registered in the system shown in Fig. 1 when passing through a product.

Die in Fig. 1 dargestellte Induktionserwärmungsvorrichtung besteht aus einer Anzahl von sechs Induktoren, die jeweils paarweise 1, 2; 3, 4; 4, 5 zueinander in Reihe geschaltet sind. Die drei Induktorgruppen liegen parallel an einer gemeinsamen Versorgungsspannung. Die Induktoren werden in Pfeilrichtung von dem zu erwärmenden Produkt durchlaufen und gelangen nach der Erwärmung in eine Presse P.The induction heating device shown in Fig. 1 consists of a number of six inductors, each in pairs 1, 2; 3, 4; 4, 5 are connected to one another in series. The three inductor groups are connected in parallel to a common supply voltage. The product to be heated passes through the inductors in the direction of the arrow and, after heating, reaches a press P.

An den mit 2, 4, 6 bezeichneten Induktoren befinden sich Spannungsabgriffe U2, U4, U5, die an einer einzelnen Windung der genannten Induktoren angeschlossen sind. Die an den Spannungsabgriffen gemessenen Signale U2, U4, U6 werden gemeinsam mit dem Meßwert der gemeinsamen Versorgungsspannung U auf eine Auswerteeinrichtung A gegeben. Diese wertet in getrennten Kanälen 1-3 die jeweiligen Meßsignale derart aus, daß diese in Beziehung gesetzt werden zur gemeinsamen Versorgungsspannung U.At the inductors labeled 2, 4, 6 there are voltage taps U2, U4, U5 which are connected to a single turn of the inductors mentioned. The signals U2, U4, U6 measured at the voltage taps are sent to an evaluation device A together with the measured value of the common supply voltage U. This evaluates the respective measurement signals in separate channels 1-3 in such a way that they are related to the common supply voltage U.

Die Normierungen der Meßspannungen U2, U4, U6 auf die Bezugsspannung U erfolgen mittels einer Vergleicherschaltung. Die drei Ausgangssignale entsprechend den drei Kanälen der Vergleicherschaltung werden auf einen nicht dargestellten Dreikanalschreiber gegeben, wobei ein Meßdiagramm aufgezeichnet wird, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist.The measuring voltages U2, U4, U6 are normalized to the reference voltage U by means of a comparator circuit. The three output signals corresponding to the three channels of the comparator circuit are given to a three-channel recorder (not shown), a measurement diagram being recorded, as is shown, for example, in FIG. 2.

Dies wird im folgenden erläutert: Fig. 2 zeigt einen typischen Signalverlauf bei paralleler Registrierung der Ausgangssignale der Kanäle 1-3 in Abhängigkeit von der geometrischen Länge der Erwärmungsstrecke beginnend mit dem Einlauf beim Induktor 6. Die Ordinate zeigt jeweils die relative Änderung der Meßspannungen in Bezug auf die Bezugsspannung U. Von links nach rechts durchläuft das Produkt die Induktorkette und gelangt zunächst in den Meßbereich des Spannungsabgriffs von Induktor 6. Durchläuft nun ein Stangenende die Überwachungsstrecke, so entsteht durch den diskontinuierlichen Transport mittels der Einzugszange eine Materiallücke entsprechend der Arbeitsweise der Zange. Aus der Zunahme des Meßsignals in Fig. 2 ist erkennbar, daß diese Materiallücke den Spannungsabgriffsbereich des Induktors passiert. Der anschließende Abfall der relativen Spannung deutet auf ein Passieren des Zwischenraumes zwischen den Induktoren 6 und 5 hin. Entsprechend läßt sich der Durchlauf der Materiallücke am Induktor 4 und am Induktor 2 (Kanal 2 bzw. Kanal 1) verfolgen.This is explained in the following: FIG. 2 shows a typical signal curve with parallel registration of the output signals of channels 1-3 as a function of the geometric length of the heating section, starting with the inlet at inductor 6 . The ordinate shows the relative change in the measuring voltages in relation to the reference voltage U. From left to right, the product passes through the inductor chain and first reaches the measuring range of the voltage tap of inductor 6 . If one end of the rod now runs through the monitoring section, the discontinuous transport by means of the retracting pliers creates a material gap in accordance with the working method of the pliers. From the increase in the measurement signal in FIG. 2 it can be seen that this material gap passes the voltage tap area of the inductor. The subsequent drop in the relative voltage indicates a passage of the space between the inductors 6 and 5 . The passage of the material gap at inductor 4 and at inductor 2 (channel 2 and channel 1 ) can be followed accordingly.

Durch die Auswertung des Signalverlaufs lassen sich Rückschlüsse über Prozeßstörungen bzw. zu große Materiallücken ziehen, die in einer (nicht dargestellten) Regeleinrichtung einer automatischen Korrektor unterworfen sein können.By evaluating the signal curve, Conclusions about process disturbances or too big Pull material gaps in a (not shown) Control device subjected to an automatic corrector could be.

Claims

1. Induction heating system for heating elongated metallic products, in particular blocks or bars, in continuous operation with a plurality of inductors ( 1-6 ) arranged along the continuous path, the individual inductors ( 1-6 ) or the groups of inductors being separated from one another by spaces are characterized by

1. - that the inductors ( 1-6 ) are fed by a common voltage supply source (U),
2. - that at least one of the individual inductors ( 1-6 ) arranged along the passage or one of the groups of inductors connected in series is provided with a voltage tap (S) along a partial length of the individual inductor or group of inductors, and
3. - that the voltage tap (S) of the individual inductor or the group of inductors is connected to an evaluation device,
- 1. which compares the voltage tap signal (U2, U4, U5) with a fixed reference voltage (U) to determine a gap between the products by means of a comparison device,
- 2. which records the result of this comparison and
- 3. which assigns the comparison result to the inductor longitudinal geometry.

2. induction heating system according to claim 1, characterized in

1. - that have several individual inductors ( 1-6 ) or several groups of inductors each have a voltage tap (S) and
2. - that the output signals of the individual voltage taps separate channels can be fed to a common evaluation device.

3. induction heating system according to claim 2, characterized in that the Output signal of the comparator device Registration device, especially one Multi-channel recorder is fed.

4. A method for induction heating of elongated metallic products, in particular blocks or bars, in continuous operation, the product sequentially passing through a chain of inductors which are individually separated by spaces or which are combined to form groups separated by spaces, characterized in that

1. that at least one individual inductor or at least one group of inductors connected in series is tapped at a partial length, which is compared with a fixed reference voltage by means of an evaluation device to determine a gap between the products,
2. - that the measurement result is registered continuously, and
3. - that the measurement result is assigned to the inductor geometry.

5. The method according to claim 4, characterized in

1. - that several voltage taps on separate individual inductors or on groups of inductors, which are each connected in series, take place and
2. - that the individual measurement signals are jointly calculated in a common evaluation device in separate channels and evaluated as a common signal.