DE903976C

DE903976C - Device for one-sided electro-inductive heating of elongated workpieces

Info

Publication number: DE903976C
Application number: DED10673D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1942-12-23
Filing date: 1942-12-23
Publication date: 1954-02-11

Description

Vorrichtung zum einseitigen elektroinduktiven Erhitzen von langgestreckten Werkstücken Zusatz zum Patent 820 9'46 Das Patent 820 946 bezieht sich u. a. auf das einseitige Erhitzen langgestreckter Werkstücke, wie Platten, Bleche, Schienen od. d-gl., mittels einer das Werkstück umfassenden Spule. Ein solches einseitiges Erhitzen wird vornehmlich angewendet, um eine einseitige Härtung des Werkstückes durch nachfolgendes Abschrecken zu erzielen. Um zu erreichen, da$ einzelne Abschnitte des, Werkstückes 'kalt bleiben oder nicht nennenswert erhitzt werden, wird nach dem Patent 820946 der Heizleiter dieser Stellen gegenüber mit einem größeren Querschnitt versehen als gegenüber den aufzuheizenden Werkstückabschnitten. Der Heizleiter liegt dabei auf seiner gesamten Erstreckung in Kopplung mit dem Werkstück, wodurch besonders günstige elektrische Bedingungen für die Gesamtanlage geschaffen werden.Device for one-sided electroinductive heating of elongated workpieces Addition to patent 820 9'46 The patent 820 946 relates, among other things, to the one-sided heating of elongated workpieces such as plates, sheets, rails or the like by means of a coil surrounding the workpiece. One-sided heating of this kind is primarily used to achieve one-sided hardening of the workpiece by subsequent quenching. In order to ensure that individual sections of the "workpiece" remain cold or are not significantly heated, according to patent 820946 the heating conductor is provided with a larger cross-section opposite these points than opposite the workpiece sections to be heated. The heating conductor is coupled to the workpiece over its entire extension, creating particularly favorable electrical conditions for the overall system.

Eine Vorrichtung dieser Art ist an sich für jede Frequenz brauchbar: indes ergeben sich gewisse Schwierigkeiten, wenn die langgestreckten Werkstücke mit Spulen behandelt werden., die mit Nieder- oder Mittelfrequenzstrom gespeist sind. Es treten erhebliche magneto-mechanische Kräfte zwischen dem Werkstück und dem Heizinduktor auf, und infolge ihrer Länge können die Werkstücke unter Einflug dieser Kräfte im Takt der gewählten Frequenz in beträchtliche Schwingungen geraten, die schließlich die gesamte Maschine, wie beispielsweise Transporteinrichtungen, Schalteinrichtungen für den Heizinduktor, Härtegeräte u. dgl., ebenfalls zu Schwingungen anregen. Zwar kann diesem Übelstand vielfach dadurch begegnet werden, daß die einzelnen Teile der Maschine ver-0 u eichs, weise besonders kräftig ausgeführt werden.A device of this type is inherently useful for any frequency: however, certain difficulties arise when the elongated workpieces treated with coils., which are fed with low or medium frequency current are. There are considerable magneto-mechanical forces between the workpiece and the heating inductor, and due to their length, the workpieces can fly in these forces start to oscillate considerably in time with the selected frequency, which eventually the whole machine like for example transport facilities, Switching devices for the heating inductor, hardening devices and the like, also to vibrations stimulate. It is true that this evil can often be countered by the fact that the individual Parts of the machine are calibrated so that they are made particularly powerful.

wodurch jedoch erhebliche Kosten entstehen, ohne die Ursache des Übelstandes selbst zu beseitigen. Neben den Schwingungen im Takte der Heizfrequenz treten zwischen Heizgerät und Werkstück in einer Richtung wirkende magnetische Kräfte auf, die zu Veränderungen des Kopplungsspaltes und damit zu Unterschieden in der Heizwirkung führen. Außerdem tritt bei der fortschreitenden Behandlung infolge der magnetischen Kräfte ein erhöhter Verschleiß an den Transportgeräten für die Werkstücke und vor allem an den Abstandhaltern ein, die die Größe des Kopplungsspaltes aufrecht erhalten sollen.however, this creates considerable costs without the cause of the problem eliminate yourself. In addition to the oscillations in the cycle of the heating frequency, there are between Magnetic forces acting in one direction on the heater and workpiece lead to Changes in the coupling gap and thus differences in the heating effect to lead. In addition, the progressive treatment occurs as a result of the magnetic Forces an increased wear on the transport equipment for the workpieces and before mainly on the spacers that maintain the size of the coupling gap should.

Die Ursache .der Schwingungen und der einseitig wirkenden Magnetkräfte soll durch vorliegende Erfindung bekämpft werden, damit besondere Vorhehrungen an der eigentlichen Erhitzungs- bzw.-Härtemaschine, wie Verstärkungen od, d@gl., nicht vorgesehen zu werden brauchen und ein übermäßiger Verschleiß an .den Transporteinrichtungen und Heizgeräten vermieden wird. Dies geschieht gemäß .der Erfindung dadurch, daß eine das Werkstück umfassende Spule, die der aufzuheizenden Werkstückoberfläche gegenüber mit kleinerem Ouerschnitt versehen ist, als gegenüber solchen, die nicht oder nicht nennenswert erwärmt werden sollen, für den Betrieb mit Nieder- oder Mitt@elirequenz mit einstellbaren und (oder) auswechselbaren Magnetjochen verschiedener Abmessungen versehen wird. Die Magnetjoche sind ihrer Größe und Lage nach so aufeinander abzustimmen, daß die magneto-mecharniischen Kräfte zwischen Werk- ' stück und Spule aufgehoben werden.The cause of the vibrations and the unidirectional magnetic forces is to be combated by the present invention, so special Vorhehrung on the actual heating or hardening machine, such as reinforcements od, d @ gl., not need to be provided and excessive wear and tear on the transport equipment and heating devices is avoided. According to the invention, this is done in that a coil that surrounds the workpiece and that of the workpiece surface to be heated opposite is provided with a smaller cross section than compared to those that are not or should not be heated significantly, for operation with low or medium frequency with adjustable and (or) exchangeable magnetic yokes of various dimensions is provided. The size and position of the magnet yokes are to be matched to one another in such a way that that the magneto-mechanical forces between the workpiece and the coil are canceled will.

Der der aufzuheizenden Oberfläche gegenüberliegende Heizleiter wird mit einem Magnetjoch versehen, das außerdem in bekannter Weise der Konzentration der Ströme dient und so ein besonders leichtes und rasches Aufheizen der zu erhitzenden Werkstückoberfläche ermöglicht. Auf dem Leiterabschnitt des Induktors, der der gegenüberliegenden Seite .des Werkstückes benachbart ist, die nicht erhitzt werden soll und der daher einen größeren Querschnitt aufweist als der andere Heizleiterteil, wird ebenfalls ein Jochpaket vorgesehen, .das aber andere Abmessungen aufweist als das ersterwähnte Magnetjoch. Zweckmäßig wird dieses zweite Magnetjoch auswechselbar und (oder) einstellbar gestaltet, so daß es, mehr oder minder stark einwirken kann. Die Schichtung dieses 'Magnetjoches und (oder) die Einwirkfläche wird .dann jeweils so gewählt oder eingestellt, daß die magneto-mechanischen Kräfte, die vom eigentlichen Heizleiter und vom Leiter auf der Gegenseite des Werkstückes ausgeübt werden, sieh aufheben. ha gewissen Fällen kann es auch- zweckmäßig sein, auf Magnetjoche auf der einen Seite zu verzichten. Auf :dem Leiterabschnitt des, Induktors, der der nicht aufzuheizenden Fläche des Werk-Stückes gegenüber liegt, ist in diesem Falle ein Magnetjoch anzubringen, das eine verhältnismäßig geringe Rückwirkung auf das Werkstück ausübt.The heating conductor opposite the surface to be heated is provided with a magnetic yoke, which also in a known manner of concentration of the currents and so a particularly easy and rapid heating of the to be heated Workpiece surface enables. On the conductor section of the inductor that is opposite Side of the workpiece is adjacent that should not be heated and therefore has a larger cross-section than the other heat conductor part, is also a yoke package is provided, but has different dimensions than the first mentioned Magnet yoke. This second magnetic yoke is expediently exchangeable and (or) adjustable designed so that it can act more or less strongly. Layering this '' Magnetic yoke and (or) the effective area is then selected or set in such a way that that the magneto-mechanical forces generated by the actual heating conductor and the conductor be exercised on the opposite side of the workpiece, see cancel. ha certain cases It can also be useful to dispense with magnetic yokes on one side. On: the conductor section of the inductor, the area of the Work piece is opposite, a magnetic yoke must be attached in this case, the exerts a relatively small reaction on the workpiece.

Die Wahl der Abmessungen der Magnetjoche bzw. ihre Einstellungen ergibt sich für jeden Einzelfall durch wenige Vorversuche.The choice of the dimensions of the magnet yokes or their settings results for each individual case through a few preliminary tests.

In der Abbildung ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Es ist i das Werkstück, in dem gezeichneten Beispiel eine Platte, die im Längsschnitt dargestellt ist. Die Platte soll, wie bei 2 angedeutet, oberflächengehärtet werden. Hierzu wird das 'Werkstück mittels Transportvorrichtungen in Richtung .des Pfeiles 3 bewegt. Das Heizgerät besteht aus einer das Werkstück umfassenden Spule q.. Gegenüber der aufzuheizeniden Werkstückseite :ist die Spule q. mit einem Hohlraum 5 versehen, aus dem durch Löcher oder Schlitze 6 das gleichzeitig als Abschreckmittel dienende Kühlwasser auf die Werkstückoberfläche austritt. Das aus Masse oder aus Blechpaketen bestehende Joch 7 ist von dem Heizleiter durch eine Isolationsschicht 8 getrennt. Der gegenüber der WerkstückrücIuseite befindliche Spulenalyschnitt besitzt einen größeren Querschnitt als der Spulenabschnitt q..In the figure, a device according to the invention is schematically shown. It is i the workpiece, in the example shown a plate that is shown in longitudinal section. As indicated at 2, the plate should be surface-hardened will. For this purpose, the 'workpiece is moved by means of transport devices in the direction of .des Arrow 3 moves. The heater consists of a coil that encompasses the workpiece q .. Opposite the workpiece side to be heated: is the coil q. with a cavity 5 provided, from which holes or slots 6 simultaneously act as a deterrent serving cooling water escapes on the workpiece surface. That from mass or from Laminated cores existing yoke 7 is from the heating conductor through an insulation layer 8 separated. The bobbin cut opposite the back of the workpiece has a larger cross-section than the coil section q ..

Auf .diesen Spulenabschnitt wird das Magnetjoch io aufgebracht, welches von dem Induktorteil 4' durch eine Isolation 9 getrennt ist. Das Magnetjoch io, welches aus geschichteten Blechen oder aus Masse bestehen kann; ist in Richtung des Pfeiles 1i verstellbar. So kann es beispielsweise in die Stellung io' gebracht werden. Weiterhin ist vorgesehen, in Erstreckungsrichtung des Indu ktorabschni; tes 4.' einzelne Teile des Magnetjoches io herausnehmbar anzuordnen. Durch einige Vorversuche wird jeweils entsprechend der verwendeten Heizfrequenz das Magnetjoch io eingestellt.The magnet yoke io is applied to this coil section, which is separated from the inductor part 4 'by an insulation 9. The magnet yoke io, which can consist of layered sheets or of mass; is towards of the arrow 1i adjustable. For example, it can be brought into position io ' will. It is also provided in the direction of extent of the Indu ktorabschni; tes 4th ' to arrange individual parts of the magnet yoke so that they can be removed. By some Preliminary tests are carried out on the magnet yoke in accordance with the heating frequency used io set.

Claims

PATENT CLAIM: Device for one-sided electroinductive heating of elongated workpieces such as plates, sheets, rails or the like. Like., In particular for the purpose of surface hardening by subsequent quenching, in which the Heating inductor consists of a coil that encompasses the workpiece and that: d it be heated Workpiece surface opposite is provided with a smaller cross-section than opposite those that should not be heated or should not be heated significantly, according to patent 82o 946, characterized in that for operation with low or medium frequency, to compensate for the magneto-mechanical forces between the workpiece and the coil, adjustable and (or) replaceable magnetic yokes of various dimensions are provided on the spool are.