DE886355C - Verfahren zur Waermebehandlung von Werkstuecken aus magnetisier-baren Werkstoffen und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Waermebehandlung von Werkstuecken aus magnetisier-baren Werkstoffen und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens

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DE886355C
DE886355C DED3914D DED0003914D DE886355C DE 886355 C DE886355 C DE 886355C DE D3914 D DED3914 D DE D3914D DE D0003914 D DED0003914 D DE D0003914D DE 886355 C DE886355 C DE 886355C
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DE
Germany
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furnace
heated
workpieces
hollow
magnetizable
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Expired
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DED3914D
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English (en)
Inventor
Johann Kanderske
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Deutsche Edelstahlwerke AG
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Deutsche Edelstahlwerke AG
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)

Description

  • Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken aus magnetisierbaren Werkstoffen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens Es ist bekannt, das Warmhalten oder das Glühen von Werkstücken aus magnetisierbaren Werkstoffen, wie Eisen oder Stahl, dadurch zu bewerkstelligen, daß .die zu erwärmenden Werkstücke, wie z. B. Hohlkörper, Rohre, Draht od. dgl., in ein elektrisch erzeugtes magnetisches Wechselstromfeld gebracht werden, in welchem sie selbst das Magnetsystem bilden, wobei durch die sie umgebenden, von Erregerwechselstrom durchflossenen Erregerwindungen ein magnetisches Wechselstromfeld erzeugt wird, durch welches die Erwäjrmung dier Werkstücke hervorgerufen wird.
  • Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und bestehtdarin, daß durch ,Anordnung von in sich geschlossenen, den zu erwärmenden Körper entweder gleichfalls umgebenden oder/und in ihm angeordneten vorzugsweise als Innenbewehrung für die Erregerwindungen ausgebildeten Hohlkörpern aus unmagnetisierbarem Werkstoff, wie insbesondere Hartstahl, die durch den Polwechsel der Erregerwindungen hervorgerufene unmittelbare magnetische Erwärmung der zu erwärmenden Werkstücke durch die in den unmagnetischen Hohlkörpern induktiv erzeugte Wärme durch Strahlung mittelbar erhöht wird.
  • Von wesentlicher Bedeutung ist das neue Verfahren zum Erwärmen bzw. Glühen von Werkstücken größerenUmfanges und größerenGewichtes in. ofenartigen Vorrichtungen, welche entweder als Tieföfen oder als Horizontalöfen ausgebildet sein können. Nach der Einbringung der Werkstücke in derartige Ofen, deren Ofenwandung aus vom E.rregerwechselstrom durchflossenenErregerwindungen gebildet werden, werden durch die den Ofenraum beliebiger Hohlform umgrenzendenInnenbewehrungen aus unmagnetisierbarem Werkstoff in diesen Bewehrungen Induktions- und Wirbelströme erzeugt, wodurch die Bewehrungen eine hohe Temperatur annehmen, welche durch Strahlung die magnetische Erwärmung der Werkstücke erhöht, Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch dazu verwendet werden, Werkstücke aus magnetisierbaren Werkstoffen in erwärmtem Zustand mit erwärmten überzugsstoffen zu überziehen, wobei durch besondere Ausbildung des Ofens der Überzugsstoff in diesen auch dann flüssig gehalten wird, wenn sich keime Werkstücke in dem Ofen befinden. Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß innerhalb des von dem zu erwärmenden Werkstück eingeschlossenen Raumes ein weiterer in sich geschlossener, aus magnetisierbarem Werkstoff bestehender Hohlzylinder angeordnet wird, so daß der zwischen den Erregerwindungen bzw. deren Hohlzylimderbewehrung und diesem Hohlzylinder befindliche Füll- bzw. Tauchraum für den Überzugsstoff auch ohne in diesen Füllraum eingebrachten zu überziehenden Körper durch unmittelbare magnetischeErwärmung dieses inneren Hohlzylinders auf entsprechender Temperatur gehalten werden kann.
  • Mittels dieses neuen Verfahrens lassen sich beispielsweise Rohre oder Rohrformstücke großer Abmessungen in einwandfreier Weise mit Überzügen aus Teer, Bitumen oder anderen durch Wärme flüssig werdenden Stoffe überziehen, was bisher infolge der Schwierigkeit einer gleichmäßigen Anwärmung der zu überziehenden Werkstücke auf Schwierigkeiten stieß.
  • In der Zeichnung sind_zur Erläuterung der Erfindung und Veranschaulichung weiterer Einzelheiten derselben drei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen die Abh. i, 3 und 5 Längsschnitte durch Tieföfen, während. die Abb. 2, 4 und 6 Horizontalschnitte durch diese Ofen darstellen.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen ist der als Tiefofen ausgebildete Ofen- in einer unter Werkflur angeordneten ausbetonierten Grube untergebracht.
  • Beim Beispiel gemäß den Abb. i und :2. ist in der Ofenwandung die Erregerspule 2 angeordnet, um welche herum ein Luftraum i bestehen bleibt, der zum -Schutze der Erregerspule 2 .gegen Eindringen von Feuchtigkeit mit einer entsprechenden Isolation ausgefüllt ist. Der eigentliche Ofenraum 5 ist von einer zylindrischen Bewehrung 4 mit Flanschen 7 und 8 umgrenzt, deren äußere Manteloberfläche und inneren Flanschoberflächen mit einer hoch hitzebeständigen elektrischen Isolation 3 versehen sind, über welche die Erregerspule 2 so angeordnet ist, daß eine Berührung mit der aus unmagnetisierbarem Hartstahl hergestellten Bewehrung 4, 7 und 8 vermieden wird. Je nach Einbringung, Größe, Menge, Förm und Art der zu behandelnden Werkstücke kann der Ofenraum in seinem Innern durch eine feste oder auch auswechselbare Anordnung eines hohlen oder massiven, aus unmagnetisierbarem Werkstoff bestehenden Kernkörpers 6 entsprechend begrenzt sein. Bei einer Anordnung eines massiven Körpers kann dieser aus unmagnetisierb arem Werkstoff, z. @B. Beton; bestehen, während bei einem zylindrischen Kernhohlkörper dieser vorzugsweise aus unmagnetisierbarem Metall, wie z. B. unmagnetisierbarem Hartstahl, gebildet werden kann. Um umwirtschaftliche Wärmeverluste vermeiden zu können, ist die für die Einbringung der Werkstücke vorgesehene Ofenöffnung im Betriebszustand des Ofens durch einen Deckel i i geschlossen, der mittels auf dem Deckel vorgesehenen Ösen io mit Offnung9 fortbewegt werden kann.
  • Wird nun in dem für die Aufnahme der zu behandelnden Werkstücke vorgesehenen eigentlichen Ofenraum 5 ein aus einem magnetisierbaren Werkstoff bestehendes Werkstück eingebracht und die für die Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes vorgesehene Erregerspule :2 mittels eines Wechselstroms erregt, dann wird das in dem Ofenraum 5 eingebrachte Werkstück durch den durch die Frequenz bestimmten Polwechsel der in dem Werkstück verlaufenden magnetischen Kraftlinien erwärmt. Dabei bilden sich in der Bewehrung 4, 7 und. 8 und in dem Formkörper 6, falls dieser als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist, Induktions- und Wirbelströme, wodurch die Bewehrung ,4, 7 und 8 und der zylindrische Kernhohlkörper 6 gleichfalls erwärmt werden. Hierdurch wird es erreicht, daß der für die Aufnahme der Werkstücke vorgesehene eigentliche Ofenraum 5 mit Ausnahme der Oberfläche unter dem Deckel i i allseitig zusätzlich durch Wärmestrahlung gleichmäßig aufgeheizt wird, wobei der in -dem zylindrischen Hohlkörper 6 befindliche Hohlraum, um Wärmeverluste zu vermeiden, mit einem unmagnetisierbaren und elektrisch nicht leitenden Werkstoff ausgefüllt sein kann.
  • Die Abb. 3 und 4 veranschaulichen ein Beispiel, bei welchem die Werkstücke nicht nur allein erwärmt werden,, sondern gleichzeitig mit ihrer Erwärmung auch noch mit einem Überzug aus Teer, Bitumen oder anderen durch Wärme flüssig werdenden Stoffen überzogen werden.
  • Hierbei wird so verfahren, daß die Überzugsstoffe in kaltem Zustande stückweise in den eigentlichen Ofenraum 5 eingebracht werden. Sobald nun die Erregerspulen 12 durch einen Wechselstrom erregt werden, wird der innerhalb des eigentlichen Ofenraumes 5 angeordnete zylindrische Hohlkörper 13 mit Flansch i4., der aus einem magnetisierbaren Werkstoff, wie Stahl oder Eisen, hergestellt ist, durch fortwährende Ummagnetisierung erwärmt, wobei in der im Ofenraum 5 vorgesehenen zylindrischen Bewehrung 4 mit Flansch 8 und auch in dem Körper 15, der als zylindrischer Kernhohlkörper ausgebildet den Ofenraum 5 innen begrenzt, Induktions- und Wirbelströme erzeugt werden, durch welche beide Teile .I, 8 und 15 zugleich miterwärmt werden. Von den sich so erwärmenden Teilen .I, 8 und 15 wird die Wärme auf den beispielsweise in kalten Zustand stückweise eingebrachten überzugsstoff Übertragen, wodurch die kalten Überzugsstoffe zu einem tauchfertigen Bad geschmolzen und in diesem Zustand gehalten werden. In dieses so fertig gestellte Tauchbad werden die aus magnetisierbarem Werkstoff bestehenden zu überziehenden Werkstücke 16 in kaltem Zustand eingebracht und so lange in dem Bad gelassen, bis in dem Werkstück durch den Polwechsel der magnetischen Kraftlinien des Wechselfeldes und durch die Wärmeabgabe von den Teilen 4, 8 und 13 sowie 15 die Temperatur erreicht ist, die erforderlich ist, einen einwandfreien überzug herstellen zu können.
  • Das Anwärmen des zylindrischen Hohlkörpers 13 mit Flansch 14 und des Werkstückes 16, die beide aus magnetisierbarem Werkstoff bestehen, gestaltet sich derart, daß, solange das Werkstück 16 nicht in das Bad eingebracht ist, die magnetischen Kraftlinien des Wechselfeldes sich nur auf den zylindrischen Hohlkörper 13 mit Flansch 14 konzentrieren, während sich nach Einbringen des Werkstückes 16 in das Bad der größte Teil der magnetischen Kraftlinien von dem zylindrischen Hohlkörper 13 mit Flansch 14 auf das Werkstück 16 konzentriert wird. Dieser Vorgang erbringt den Vorteil, daß sich hierdurch in dem Bad keine schädlich wirkende übertemperatur bilden kann. Auch kann diese noch durch Parallel- oder @ Serienschaltung an den einzelnen Erregerspulen 12 reguliert werden.
  • Die hoch hitzebeständige elektrische Isolation 3 unterbindet auch bei dieser Ausführung eine direkte Berührung der Erregerspulen 12 mit der aus dem Zylinder 4 und Flansch 8 bestehenden. unmagnetisierbaren Bewehrung, wobei die Erregerspulen 12 durch Anwendung einer entsprechenden Isolation in dem Raum i um die Erregerspule 12 herum gegen Eindringen von Feuchtigkeit geschützt sind.
  • Sobald nun das zu behandelnde Werkstück 16 in dem Tauchbad die erforderliche Temperatur zum Anhaften des überzugsstoffes erhalten hat, wird das Werkstück mittels einer geeigneten Hebevorrichtung aus dem Bad herausgehoben und nach Abtropfen der überschüssig anhaftenden überzugsmasse zum Erkalten und Trocknen abgestellt. Dieser Vorgang wird im ausgeschalteten Zustand des Ofens durchgeführt, da anderenfalls das Werkstück 16 von dem noch magnetisierten zylindrischen Hohlkörper 13 mit Flansch 14 magnetisch Angezogen und festgehalten würde. Um ein Absetzen der dem Bad zugegebenen Füllstoffe zu vermeiden, sind in dem zylindrischen Hohlkörper 13 Öffnungen 17 angeordnet, durch die das flüssige Bad beim Erwärmen sowie auch beim Ein- und Ausbringen der Werkstücke in Bewegung gehalten wird. Vorteilhaft werden diese Öffnungen 17 von nächster Nähe des Flansches 14 aus auf dem ganzen Umfang und der ganzen Länge des Hohlkörpers 13 in reichlicher Anzahl angeordnet, um dadurch das Bad immer in einem einwandfreien Zustand halten zu können. Um auch bei dieser Ausführungsform Wärmeverluste zu vermeiden, ist die zum Einführen der Werkstücke vorgesehene Öffnung am Ofen durch einen mit Osen io und Öffnung 9 versehenen Deckel i i verschlossen, wodurch auch zugleich das Tauchbad in dem Ofen gegen Eindringen von Fremdkörpern geschützt wird.
  • Da Wärme- und Glühöfen gemäß der Erfindung mit höchster Höhe gebaut und betrieben werden können, wobei es gleich ist, ob der eigentliche Ofenraum für die Aufnahme der zu behandelnden Werkstücke runde, quadratische oder rechteckige Querschnittsform erhält und ob die Werkstücke als einzelne große oder als kleinere, in größter Anzahl in Körben oder sonstige Behälter zusammengelegt in die Ofen eingebracht werden, wird die Durchbildung der Ofen im Innern so getroffen, daß selbst bei Einbringung mehrerer Einzelkörper jeder Einzelkörper von der Einwirkung der Ummagnetisierung so getroffen wird, daß sämtliche Stellen des Werkstoffes an den Körpern eine gleichmäßige und gleich hohe Temperatur erhalten.
  • Hierdurch eignen sich derartige Ofen, wie in den Abb. 5 und 6 dargestellt, auch vorteilhaft zum Anwärmen und Glühen von Massenartikeln, wie beispielsweise Geschoßkörpern od. dgl., die in. diesen Ofen bis zu ihrer Unmagn.etisierbarkeit (etwa 700° C) angewärmt bzw. geglüht werden können.
  • Hierbei wird so verfahren, daß die zu behandelnden Körper 18 in nächster Nähe der aus einem unmagnetisierbaren Werkstoff bestehenden und von einer elektrischen Isolation 3 und Erregerspulen 12 und ig umgebenden Bewehrung 4 mit Flanschen 7 und 8 übereinander aufgeschichtet eingebracht werden, um dadurch 7u erreichen, daß jeder Körper 18 einer gleich starken Wirkung des Wechselfeldes der magnetischen Kraftlinien ausgesetzt wird, wobei die in dem fest oder auch auswechselbar angeordneten und aus einem unmagnetisierbaren Werkstoff hergestellten Zylinder 2o durch Induktions- und Wirbelströme sich bildende Wärme ebenfalls auf die in den eigentlichen Ofenraum 5 eingebrachten Körper 18 einwirkt, wodurch der Anwärme- bzw. Glühprozeß noch beschleunigt wird: Um auch hierbei die Erregerspulen 12 und i9 gegen Eindringen von Feuchtigkeit schützen zu können, wird der um die Erregerspulen herum vorgesehene Raum i mit einer diesem Zweck entsprechenden Isolation ausgefüllt. Durch - Anordnung eines Deckels i1 mit Ösen io und Öffnung 9 wird auch hierbei ein Wärmeverlust unterbunden.
  • Gegenüber den bekannten Anwärme- und Glühverfahren, die mittels Gas, Holz, Kohle und ähnlichen Heizmitteln durchgeführt werden, bietet das vorliegende kombinierte Anwärme- oder Glühverfahren folgende wesentliche Vorteile: Alle Stellen des Werkstoffes der Werkstücke werden mit gleichmäßiger Temperatur zugleich erfaßt, wodurch die beim Anwärmen und Glühen sich einstellenden physikalischen Eigenschaften an allen Stellen der Werkstücke gleich werden.
  • Ein Zerspringen von hohlwandigen Werkstücken durch einseitiges Erwärmen kann nicht eintreten, da sämtliche Werkstücke bei einer magnetischen Wirme- oder Glühbehandlung in allen Stellen ihrer Querschnitte gleichmäßig erwärmt werden.
  • -Die den Werkstücken zuzuführende Wärme wird nicht allein wie bei den bisher bekannten Verfahren von einem aufgeheizten Ofenraum her durch Strahlung und Konvektion auf die Oberflächen der Werkstücke übertragen, sondern ein wesentlicher Teil der Wärme wird unmittelbar im Querschnitt der zu behandelnden Werkstücke durch die Ummagnetisierung bewirkt, wobei diese Wärme dann von den Oberflächen der Werkstücke aus nach dem Ofenraum hin abstrahlt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, wie Rohren, Rohrformstücken od. dgl., aus magnetisierbanen Werkstoffen, wie Eisen oder Stahl, mittels eines Wechselstrommagnetfeldes unter Verwendung von als Magnetsystem dienenden, den zu erwärmenden Körper umgebenden und vom Erregerwechselstrom durchflossenen Erregerwindungen, dadurch gekennzeichnet, daß in sich geschlossene, den zu erwärmenden Körper entweder umgebende oder/und in ihm angeordnete, vorzugsweise als Innenbewehrung für die Erregerwindungen ausgebildete Hohlkörper (4, 7, 8) aus unmagnetisierbarem Werkstor, wie insbesondere Hartstahl, vorgesehen sind, die induktiv erhitzt werden und durch ihre Strahlungswärme die durch den Polwechsel der eErregerwindungen (2, 12, z9) hervorgerufene unmittelbare magnetische Erwärmung der Werkstücke mittelbar unterstützen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch r in'Anwendung auf in erwärmtem Zustand mit erwärmten überzugsstoffen zu überziehende Werkstücke aus magnetisierbaren Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in sich. geschlossener, aus magnetisierbarem Werkstoff bestehender Hohlzylinder (r3) in den Füllraum für den Überzugsstoff vorgesehen wird, der auch ohne von in diesen Füllraum eingebrachten zu überziehenden Körper durch seine unmittelbare magnetische Erwärmung auf entsprechende Temperatur gehalten wird.
  3. 3. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch z oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des vorzugsweise als Tiefofen oder als Horizontalofen ausgebildeten Ofenraumes aus einer oder mehreren in axialer Richtung aneinander anschließenden, außen und innen durch hoch hitzebeständigen Isolierstoff 3 abgedeckten Erregerspulen (2, 12, z9) gebildet wird, welche innen mit einem in sich ringförmig geschlossenen, die eigentliche innere Ofenwandung bildenden Bewehrnngshohlzylinder (4) aus unmagnetisierbarem Werkstoff ausgerüstet ist, wobei bei Ausbildung des Ofens als Tiefofen das untere Ende des Bewehrungshohlzylinders mit einem einwärts gerichteten, vorzugsweise die Ofensohle bildenden Flansch (7) und sein oberes Ende mit einem auswärts gerichteten vorzugsweise als Deckelauflager und als Schutzring für die Erregerspulen dienenden Flansch (8) versehen ist.
  4. 4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum innen durch einen als Voll- oder Hohlkern ausgebildeten Kern (6) begrenzt ist, welcher bei Ausbildung als Hohlkern vorzugsweise aus in sich rings geschlossenen unmagnetisierbarem Werkstoff besteht.
  5. 5. Ofen nach Anspruch 3 und 4 zum überziehen von erwärmten Werkstücken mit erwärmten Überzugsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ofenraumes ein vorzugsweise mit Durchbrechungen (r7) versehener Hohlzylinder (r3) aus magnetisierbarem Werkstoff vorgesehen ist, dessen äußere Wandung den Innenraum des Tauchraumes begrenzt, wobei im Innern dieses Hohlzylinders noch ein Kern (i5) oder Hohlkern vorgesehen sein kann. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. r 378 189; britische Patentschrift Nr. 3o6 z72; französische Patentschrift Nr. 663 424; »Stahl und Eisen«, 42. Jahrg., Nr. 34, S. 1335 und r336.
DED3914D 1942-10-03 1942-10-03 Verfahren zur Waermebehandlung von Werkstuecken aus magnetisier-baren Werkstoffen und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens Expired DE886355C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1378189A (en) * 1919-07-30 1921-05-17 Ajax Electrothermic Corp Method and apparatus for melting oxids, &c., without contamination
GB306172A (en) * 1927-11-15 1929-02-15 Emil Friedrich Russ Induction furnaces
FR663424A (fr) * 1928-02-17 1929-08-21 Acieries De Gennevillers Dispositif de chauffage électrique

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