DE69330770T2

DE69330770T2 - Durch Laufanlage zum induktiven Erwärmen eines Metallbandes

Info

Publication number: DE69330770T2
Application number: DE69330770T
Authority: DE
Inventors: Claude Couffet; Jean Hellegouarc'h; Gerard Prost; Jean Camille Uring
Original assignee: CELES EVRY SOC
Current assignee: CELES EVRY SOC
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2013-06-23
Also published as: US5397877A; JP3381966B2; ES2161227T3; EP0576352A1; FR2693071A1; JPH0636867A; EP0576352B1; FR2693071B1; DE69330770D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchlauferwärmung flacher, insbesondere metallischer Erzeugnisse durch Induktion.
Bisher wird die Durchlauferwärmung flacher Erzeugnisse durch Induktion mittels Spulen durchgeführt, die derart angeordnet sind, dass sie das zu erwärmende Erzeugnis umgeben, wobei ein Magnetfeld parallel zur Außenfläche dieses Erzeugnisses in Durchlaufrichtung (Längsfluss) erzeugt wird. In diesen Erwärmungsanlagen durch Induktion sind die Innenabmessungen einer jeden Spule von der Form des Erzeugnisses und dessen möglichen geometrischen Abweichungen abhängig. Bei der Konstruktion von Spulen muss man daher diese Zwänge berücksichtigen, woraus eine innere Überdimensionierung der Spule in Bezug auf das zu erhitzende Volumen resultiert, was sich in einer geringen Effizienz der Erwärmung, einer Verringerung des elektrischen Wirkungsgrades und folglich in einer Erhöhung der Größe der Induktionserwärmungsanlagen ausdrückt. Des Weiteren ist in diesen bekannten Anlagen das Erzeugnis in der Spule "gefangen", vorausgesetzt, dass es durch feststehende Spulen läuft.
Dafür wird in diesen Anlagen eine ringförmige Verteilung der Induktionsströme erhalten, die das sich kontinuierlich vorwärtsbewegende Erzeugnis umhüllen, was sich in einer Erwärmung ausdrückt, deren Verteilungshomogenität im allgemeinen als zufriedenstellend angesehen wird.
Gemäß einer weiteren bekannten Lösung für die Durchlauferwärmung flacher Metallerzeugnisse durch Induktion wird ein Magnetfeld senkrecht zu den großen Flächen des zu erwärmenden Erzeugnisses gemäß dem Verfahren erzeugt, das als "Querphasenfluss" bezeichnet wird. In dieser Ausführungsform werden zwei Spulen auf beiden Seiten des zu erhitzenden Erzeugnisses auf jeder von dessen Seiten angeordnet, wobei diese Spulen mit einer derartigen Frequenz versorgt werden, dass das Magnetfeld hindurchgeht. In Anlagen, in welchen dieses bekannte Verfahren angewendet wird, kann der Abstand der Spulen (die mechanisch voneinander entkoppelt sind) von dem zu erwärmenden Erzeugnis auf ein striktes Minimum verkleinert werden, was es erlaubt, eine erhöhte Effizienz der Erwärmung durch Induktion und eine Verbesserung des elektrischen Wirkungsgrades zu erreichen. Außerdem ist in diesen Anlagen das zu erwärmende Erzeugnis nicht in der Induktionseinrichtung "gefangen", was es erlaubt, bei Störungen problemlos in den Ablauf des Durchlauferwärmungsvorgangs einzugreifen.
Jedoch werden in diesen bekannten Anlagen, die inbesondere im Dokument FR-A-1 034 097 offenbart sind, woraus eine Erwärmungsvorrichtung für großvolumige Teile durch Induktion bekannt ist, die Induktionseinrichtungen von einem hochfrequenten Wechselstrom versorgt, der gegenphasige Magnetfelder erzeugt, was zu einer schleifenförmigen Verteilung der im Teilevolumen induzierten Ströme führt, wobei die schleifenförmige Verteilung der induzierten Ströme es im allgemeinen nicht erlaubt, eine zufriedenstellende Gleichmäßigkeit der Erwärmung zu erreichen.
Ausgehend von diesen Nachteilen der zuvor beschriebenen Lösungen des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine originäre Lösung vorzuschlagen, durch welche ein Induktionserwärmungsverfahren durchgeführt werden kann, das zu einer ringförmigen Verteilung der im zu erwärmenden Erzeugnis induzierten Ströme führt, wodurch eine Erwärmung dieses Erzeugnisses mit, zufriedenstellender Gleichmäßigkeit der Verteilung und die Möglichkeit, die Lage der Spulen der Induktionseinrichtung in Bezug auf das Erzeugnis zu regeln, sichergestellt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Erwärmung sowie die Sicherheit verbessert werden.
Deshalb betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Durchlauferwärmen flacher Metallerzeugnisse durch Induktion wie in dem einzigen Anspruch definiert.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulichen, erläutert, wobei
- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Induktionserwärmungsvorrichtung,
- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht derselben Vorrichtung und
- Fig. 3 eine Abwandlung einer Induktionserwärmungsvorrichtung
zeigt.
Den Zeichnungen, insbesondere den Fig. 1 und 2, ist zu entnehmen, dass die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Induktionserwärmungsvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel zwei Magneteinrichtungen 10 bzw. 12 umfasst, die mit elektrischen Wicklungen 14, 14' versehen sind und auf beiden Seiten der großen Flächen des zu erwärmenden Erzeugnisses 16 angeordnet sind.
Erfindungsgemäß werden die Magneteinrichtungen 10, 12 mit einem einphasigen Wechselstrom versorgt, dessen Frequenz derart gewählt wird, dass die Eindringtiefe der in dem zu erwärmenden Erzeugnis 16 induzierten Ströme kleiner als die Hälfte der Dicke dieses Erzeugnisses ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, erlaubt es dieses Merkmal, eine neutrale Zone zu erhalten, in welcher das Magnetfeld gleich null ist und die sich auf beiden Seiten der Mittenebene P parallel zu den großen Flächen des Erzeugnisses 16 erstreckt und an ihrer Grenze mit der Ebene übereinstimmt, in welcher kein induzierter Strom vorhanden ist, und dies bis in die Nähe der Kanten des Erzeugnisses 16.
Erfindungsgemäß wird eine ringförmige Verteilung der induzierten Ströme derart realisiert, dass eine Erwärmung erhalten wird, deren Gleichmäßigkeit der Verteilung zufriedenstellend ist, Dieser ringförmige Einschluss der induzierten Ströme in den großen Flächen durch die kleinen Flächen des zu erwärmenden Erzeugnisses 16 wird erhalten, indem die Komponente des Magnetfelds beseitigt wird, die an die kleine Fläche angrenzt und senkrecht zur zuvor definierten Mittenebene P ist. Dieses Ergebnis wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Magneteinrichtungen 10, 12, die in Bezug auf die Mittenebene P symmetrisch angeordnet sind, derart versorgt werden, dass die erzeugten Magnetfelder gegenphasig sind.
Dabei ist festzustellen, dass durch die bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale die Verteilung der induzierten Ströme und somit die Gleichmäßigkeit der Erwärmung nicht von der Breite des Erzeugnisses 16 beeinflusst werden, wenn die aktive Fläche der Magneteinrichtung sich über eine Breite erstreckt, die größer als die breiteste des Erzeugnisses ist, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erwärmt werden soll.
In dem bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Induktionserwärmungsverfahren sind die beiden Magneteinrichtungen 10 und 12 mechanisch voneinander unabhängig. Daraus folgt, dass es möglich ist, ihren jeweiligen Abstand in Bezug auf das zu erwärmende Erzeugnis 16 auf einen beliebigen Wert einzustellen, wobei die verwendete Vorrichtung daher außerdem aus einem "offenen" Induktor besteht, der sogar bei Anwesenheit des zu erwärmenden Erzeugnisses zurückgezogen werden kann, was sich in einer beträchtlichen Erhöhung von Wirkungsgrad und Sicherheit ausdrückt.
Auch kann jede der Magneteinrichtungen 10, 12 auch auf ihrer Außenseite (siehe Fig. 3) mit einem Kufensystem 18 versehen sein, das in den Aufbau des Induktors integriert ist und es erlaubt, diesen Induktor und insbesondere die Hitzeschilde vor möglichen Stößen zu schützen, die von Unregelmäßigkeiten der Oberfläche oder Fehlern des zu erwärmenden Erzeugnisses 16 verursacht werden können. Dabei wird die Anzahl der Kufen in Abhängigkeit von der Länge der Magneteinrichtung gewählt.
Außer den bereits genannten Vorteilen, insbesondere gute Gleichmäßigkeit der Verteilung der Wärme im Erzeugnis, hoher elektrischer Wirkungsgrad, erhöhte Effizienz des Erwärmungsvorgangs und bessere Sicherheit, welche die Folgen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, können darüber hinaus folgende Vorteile genannt werden:
- erhöhte spezifische Leistung und
- Kompaktheit der verwendeten Erwärmungsvorrichtung, welche deren Einbau zwischen den Rollen der Bereitstellungstische in einer Behandlungsanlage für bandförmige Metallerzeugnisse erlaubt.

Claims

1. Verfahren zum Durchlauferwärmen flacher Metallerzeugnisse durch Induktion mittels Induktionsspulen, die jeweils aus einer an einer Magneteinrichtung (10, 12) vorgesehenen elektrischen Wicklung (14, 14') bestehen, wobei die aktive Fläche jeder Induktionsspule sich über eine Breite erstreckt, die größer als diejenige des breitesten Erzeugnisses, das erwärmt werden soll, ist, an die Wicklungen (14, 14'), die auf beiden Seiten der großen Flächen des zu erwärmenden Erzeugnisses angeordnet sind, ein Einphasenwechselstrom angelegt ist, die Erzeugnisse sich zwischen diesen Wicklungen kontinuierlich vorwärtsbewegen, die Induktionsspulen voneinander mechanisch unabhängig und in Bezug auf die Mittenebene (P) des Erzeugnisses parallel zu dessen großen Seiten derart symmetrisch angeordnet sind, dass die Magnetfelder, die von diesem Typ einer Stromversorgung und Gestaltung der Wicklungen (14, 14') erzeugt werden, gegenphasig sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen des Einphasenwechselstroms an die Wicklungen (14, 14') mit einer Frequenz erfolgt, die derart festgelegt wird, dass die Eindringtiefe der induzierten Ströme kleiner als die Hälfte der Dicke und gleichzeitig etwa gleich der Hälfte der Dicke des zu erwärmenden Erzeugnisses (16) ist, und dass die gegenphasigen Magnetfelder in dem zu erwärmenden Erzeugnis (16) eine ringförmige Verteilung der induzierten Ströme bewirken.