EP4710715A1 - Produktionslinie zur herstellung und/oder verarbeitung von metallischen werkstücken - Google Patents

Produktionslinie zur herstellung und/oder verarbeitung von metallischen werkstücken

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Publication number
EP4710715A1
EP4710715A1 EP25708733.8A EP25708733A EP4710715A1 EP 4710715 A1 EP4710715 A1 EP 4710715A1 EP 25708733 A EP25708733 A EP 25708733A EP 4710715 A1 EP4710715 A1 EP 4710715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
production line
induction heating
forming device
conveying direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25708733.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Lenz
Matthias Peters
Lutz Kümmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4710715A1 publication Critical patent/EP4710715A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/103—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
    • H05B6/104—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/44—Coil arrangements having more than one coil or coil segment

Definitions

  • induction heating devices are powered by power electronic components such as transformers, Inverters, rectifiers, and capacitors are supplied with electrical energy from an electrical energy source.
  • power electronic components such as transformers, Inverters, rectifiers, and capacitors are supplied with electrical energy from an electrical energy source.
  • transformers transformers, Inverters, rectifiers, and capacitors are supplied with electrical energy from an electrical energy source.
  • This allows induction heating devices to be configured for transverse field induction or longitudinal field induction, whereby more homogeneous heating of metallic workpieces can be achieved by means of longitudinal field induction.
  • Known longitudinal field induction devices typically have coils that are stationary relative to the metallic workpieces.
  • known longitudinal field induction devices have coils that wrap around the metallic workpieces.
  • the object of the present invention is to provide a production line by which the electrical efficiency between the coils and the metallic workpieces is improved and the flexibility for producing metallic workpieces of different dimensions is increased.
  • the object underlying the present invention is achieved by a production line for the manufacture and/or processing of metallic workpieces conveyed in a conveying direction, wherein the production line has at least one first forming device and a second forming device connected to the first forming device by means of a first transport device.
  • the induction heating device has at least one energy supply device electrically connected to the first coil and/or the second coil, wherein the energy supply device is designed to supply the first coil and the second coil with alternating current and/or alternating voltage in such a way that a penetration depth 5 of current induced by means of the first coil and/or the second coil into current-carrying layers of the conveyed metallic workpiece is less than or equal to 0.7 times a thickness extension of the conveyed metallic workpiece.
  • the current density of a current induced by the alternating magnetic fields of the first and/or second coil in a metallic workpiece located in the induction heating device decreases from the respective surface of the metallic workpiece over a thickness extension of the metallic workpiece.
  • the penetration depth 5 of the current induced by the first coil and the second coil into current-carrying layers is defined, starting from the surface of the metallic workpiece, as the penetration depth at which the current density of the induced current has decreased to the e-th part of the current density of the induced current at the surface of the metallic workpiece, where e is Euler's number.
  • the penetration depth 5 is determined according to the following formula (1):
  • the penetration depth 5 increases with decreasing frequency of the induced current. Consequently, the current density of the induced current decreases more slowly across the thickness of the metallic workpiece, starting from the surface of the metallic workpiece, as the frequency of the induced current decreases. As a result, deeper layers of the metallic workpiece, as seen from the surface of the metallic workpiece, are also heated, so that increased heating homogeneity is achieved along the thickness of the metallic workpiece.
  • the energy supply device can be configured to supply the first coil and the second coil with alternating current and/or alternating voltage, so that the penetration depth 5 of current induced by means of the first coil and/or the second coil into current-carrying layers of the conveyed metallic workpiece is ⁇ 0.6 times, ⁇ 0.5 times, ⁇ 0.45 times, ⁇ 0.4 times, ⁇ 0.35 times or ⁇ 0.3 times the thickness extension of the conveyed metallic workpiece. It was shown that a production line designed in this way has the advantage that during the inductive heating of the metallic workpiece, a high electrical efficiency between the coils and the metallic workpiece is achieved and at the same time an increased heating homogeneity of the metallic workpiece, in particular an increased heating homogeneity in the thickness extension of the metallic workpiece, is achieved.
  • the electrical efficiency in the sense of the invention is defined by the ratio between the electrical energy applied to the coils and the heat input generated thereby in the metallic workpiece.
  • the first transport device can be designed as a conveyor belt or as a roller conveyor.
  • the first capacitor device may comprise a single capacitor or a plurality of capacitors. The plurality of capacitors may be connected in parallel.
  • the first coil preferably has at least one turn formed by at least two first conductor profiles connected by a first connecting web.
  • the second coil preferably has at least one turn formed by at least two second conductor profiles connected by a second connecting web.
  • the first connecting web can be connected to the two first conductor profiles such that the first coil has a U-shape.
  • the second connecting web can be connected to the two second conductor profiles such that the second coil has a U-shape.
  • the two first conductor profiles are preferably welded to the first connecting web and further preferably connected monolithically.
  • the two second conductor profiles are preferably welded to the second connecting web and further preferably connected monolithically.
  • the connecting web of the first coil and/or the second coil can have a hollow profile cross-section, preferably a rectangular hollow profile cross-section, in a cross-sectional plane spanned by the first direction and the second direction.
  • the production line may comprise a cooling device for cooling the coils of the induction heating device, wherein the cooling device comprises at least one first cooling circuit having a first inlet and a first outlet fluidly connected to the first inlet via the first cooling fluid channel.
  • the first cooling circuit may extend at least partially through the first cooling fluid channel inside the first coil.
  • the first cooling circuit can further comprise a second inlet and a second outlet fluidly connected to the second inlet through the second cooling fluid channel.
  • the first cooling circuit can extend at least partially through the second cooling fluid channel inside the second coil.
  • the cooling device may have at least one second cooling circuit, which has a second inlet and a second outlet fluidly connected to the second inlet through the second cooling fluid channel.
  • the cooling circuit runs at least partially through the second cooling fluid channel in the interior of the second coil.
  • the cooling device can be configured to provide a cooling capacity of > 500 kW or > 750 kW or > 1000 kW for a period of at least one hour, preferably for a period of 23 hours per day.
  • the cooling device can be configured to provide a cooling capacity of greater than or equal to 20%, preferably greater than or equal to 30%, of the electrical power provided by the energy supply device for the first and/or second coil.
  • the conductor profiles and the connecting web of the first coil and/or the second coil can have a substantially constant wall thickness.
  • the wall thickness can be designed as a function of the electrical penetration depth of the current flowing through the conductor profiles and the connecting webs of the first coil and/or the second coil.
  • the wall thickness can have an amount greater than or equal to 2 times the electrical penetration depth, preferably greater than or equal to 3 times the electrical penetration depth, and particularly preferably greater than or equal to 4 times the electrical penetration depth.
  • a production line designed in this way has the advantage that the induction heating device can heat the metal workpieces with increased efficiency.
  • the wall thickness of the conductor profiles and the connecting web of the coils depending on the electrical penetration depth of the current flowing through the coils, both the power loss within the coils is reduced and a smaller amount of material is required for their manufacture.
  • the conductor profiles and the connecting web of the first coil and/or second coil can have an extension in the first th direction of less than or equal to 40 mm, preferably less than or equal to 35 mm and particularly preferably less than or equal to 30 mm.
  • the conductor profiles of the first coil and/or second coil can have an extension in the conveying direction of less than or equal to 60 mm, preferably less than or equal to 55 mm and particularly preferably less than or equal to 50 mm.
  • the connecting web of the first coil and/or second coil can have an extension in the second direction of less than or equal to 60 mm, preferably of less than or equal to 55 mm and particularly preferably of less than or equal to 50 mm.
  • the production line preferably has an adjusting device for adjusting a position of the first coil and/or the second coil in the first direction and/or in the second direction.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the first coil and/or the second coil in the first direction such that a first normal distance between the first coil and a metallic workpiece located in the induction heating device and/or a second normal distance between the second coil and the metallic workpiece located in the induction heating device of ⁇ 100 mm or ⁇ 50 mm or ⁇ 40 mm or ⁇ 30 mm or ⁇ 20 mm is established.
  • the adjustment device can comprise one or more hydraulic cylinders, rack and pinion drives or toggle levers for adjusting a position of the first coil and/or the second coil in the first direction.
  • the adjustment device can comprise one or more travel units, trolleys, wheel-rail systems and/or sliding systems for adjusting a position of the first coil and/or the second coil in the second direction.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the first coil in the first direction independently of a position of the first coil in the second direction. For example, the adjusting device can adjust a position of the first coil in the first direction and simultaneously in the second direction. Furthermore, for example, the adjusting device can first adjust a position of the first coil in the first direction and, after completing the adjustment in the first direction, adjust a position of the first coil in the second direction.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the second coil in the first direction independently of a position of the second coil in the second direction.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the first coil and a position of the second coil independently of one another.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the first coil and/or the second coil in the second direction such that the first connecting web of the first coil has a first edge distance from a first outer edge of the conveyed metallic workpiece of less than or equal to 5 times the extension of an air gap d between the first coil and the second coil, and/or that the second connecting web of the second coil has a second edge distance from the first outer edge of the conveyed metallic workpiece of less than or equal to 5 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil.
  • An induction heating device designed in this way has the advantage that an increased heating homogeneity , in particular an increased heating homogeneity in the width extension of the metallic workpiece , is achieved during the inductive heating of a metallic workpiece .
  • the currents induced by the first coil in the metallic workpiece run in the opposite direction to the currents induced by the second coil.
  • the currents induced by the first coil in the metallic workpiece run in the direction of the width on the first side of the metallic workpiece and join together at the first outer edge of the metallic workpiece with the currents induced in the metallic workpiece by the second coil.
  • the currents induced by the second coil in the metallic workpiece run on the second side of the metallic workpiece in the opposite direction to the currents induced by the first coil along the width of the metallic workpiece and in turn join together at a second outer edge of the metallic workpiece with the currents induced by the first coil.
  • the first edge distance is the normal distance in the second direction between the first connecting web of the first coil and the first outer edge of a metallic workpiece located in the induction heating device.
  • the second edge distance is the normal distance in the second direction between the second connecting web of the second coil and the first outer edge of a metallic workpiece located in the induction heating device.
  • the air gap d between the first coil and the second coil is the absolute distance between the first coil and the second coil in the first direction.
  • the extent of the air gap d corresponds to the absolute sum of the first normal distance between the first coil and a metallic workpiece located in the induction heating device, the thickness extent of the metallic workpiece, and the second normal distance between the second coil and the metallic workpiece.
  • the air gap d between the first coil and the second coil can have an extension in the first direction of ⁇ 350 mm and > 100 mm, ⁇ 300 mm and > 150 mm, ⁇ 250 mm and > 150 mm or ⁇ 250 mm and > 200 mm.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the first coil and/or the second coil in the second direction such that the first connecting web of the first coil has a first edge distance to the first outer edge of the conveyed metallic workpiece of ⁇ 4 times, ⁇ 3 times, ⁇ 2 times or ⁇ 1.5 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil, and/or that the second connecting web of the second coil has a second edge distance from the first outer edge of the conveyed metallic workpiece of ⁇ 4 times, ⁇ 3 times, ⁇ 2 times or ⁇ 1.5 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil.
  • the adjusting device can be designed to adjust a position of the first coil and/or the second coil in the second direction such that the first connecting web of the first coil has a first edge distance from the first outer edge of the conveyed metallic workpiece of > 0 times, > 0.5 times, > 1 time or > 1.5 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil, and/or that the second connecting web of the second coil has a second edge distance from the first outer edge of the conveyed metallic workpiece of > 0 times, > 0.5 times, > 1 time or > 1.5 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil.
  • An induction heating device designed in this way has the advantage that during the inductive heating of the metallic workpiece, a high electrical efficiency between the coils and the metallic workpiece and, at the same time, an increased heating homogeneity of the metallic workpiece, in particular an increased heating homogeneity in the width extension of the metallic workpiece, is achieved.
  • the adjusting device can be configured to adjust a position of the first coil and/or the second coil in the second direction such that the first connecting web of the first coil has a first edge distance to the first outer edge of the conveyed metallic workpiece in a range of > 0.5 times and ⁇ 3 times, > 1 time and ⁇ 3 times, > 1 time and ⁇ 2 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil, and/or that the second connecting web of the second coil has a second edge distance to the first outer edge of the conveyed metallic workpiece in a range of > 0.5 times and ⁇ 3 times, > 1 time and ⁇ 3 times, > 1 time and ⁇ 2 times the extension of the air gap d between the first coil and the second coil.
  • An induction heating device designed in this way has the advantage that during the inductive heating of the metallic workpiece, a particularly high electrical efficiency between the coils and the metallic workpiece and, at the same time, a particularly increased heating homogeneity of the metallic workpiece, in particular a particularly increased heating homogeneity in the width extension of the metallic workpiece, is achieved.
  • the production line is preferably designed such that the at least one induction heating device is arranged upstream of the first forming device with respect to the conveying direction.
  • a production line designed in this way has the advantage that, prior to mechanical treatment by the first forming device, passing metallic workpieces can be heated by the induction heating device to a treatment temperature specific to the mechanical treatment. This improves the desired result of the mechanical treatment, for example, with regard to the microstructure of the metallic workpiece.
  • the production line is preferably designed such that the at least one induction heating device is arranged relative to the conveying direction is arranged between the first forming device and the second forming device.
  • a production line designed in this way has the advantage that, after a first mechanical treatment by the first forming device and before a second mechanical treatment by the second forming device, passing metallic workpieces can be heated by the induction heating device to a treatment temperature specific for the second mechanical treatment. This improves the desired result of the entire mechanical treatment, for example, with regard to the microstructure of the metallic workpiece.
  • the production line can be designed such that the at least one induction heating device is arranged behind the second forming device with respect to the conveying direction.
  • a production line designed in this way has the advantage that, prior to mechanical treatment by the first forming device or the second forming device, passing metallic workpieces can be heated more effectively by the induction heating device to a treatment temperature specific for the mechanical treatment.
  • the specific treatment temperature can be set more precisely because the metallic workpiece is conveyed directly into the forming device. This further improves the desired result of the mechanical treatment, for example, with regard to the microstructure of the metallic workpiece.
  • the inductive heating section of the induction heating device is the section in the direction of conveyance in which passing metallic workpieces are inductively heated by the induction heating device.
  • the production line is preferably designed such that the production line has at least one temperature conditioning device, and the induction heating device is arranged directly adjacent to the temperature conditioning device with respect to the conveying direction, or the induction heating device is arranged at a distance from the temperature conditioning device with respect to the conveying direction.
  • An induction heating device arranged directly adjacent to the temperature conditioning device forms, together with the temperature conditioning device, a temperature conditioning group.
  • a temperature conditioning group metallic workpieces passing through a conveyor line in the direction of conveyance can be subjected to variable heating profiles. For example, in a first part of the temperature conditioning group formed by the temperature conditioning device, a heating profile for the continuous, linear heating of the metallic workpiece can be applied to a passing metallic workpiece. In a second part of the temperature conditioning group formed by the induction heating device, the metallic workpiece can be subjected to a heating profile for the targeted heating of the outer edges of the metallic workpiece. This further improves the desired result of a mechanical treatment in a downstream forming device, for example with regard to the microstructure or with regard to the achievable degree of forming of the metallic workpiece.
  • the second transport device can be designed as a conveyor belt or as a roller conveyor.
  • the production line can comprise one or more further treatment devices.
  • a treatment device can be designed as a joining device, for example as a friction welding device, or as a separating device, for example as a mechanical separating device or flame cutting device, or as a surface treatment device, for example as a cleaning device or as a scale washing device, or as a cooling device, for example as an inter-belt cooling device, rapid cooling or as a laminar cooling section.
  • the further treatment device can be arranged upstream of the first forming device and/or downstream of the second forming device with respect to the conveying direction. Device and/or between the first forming device and the second forming device.
  • the production line is preferably designed such that the second coil is electrically connected to a second capacitor device.
  • the second capacitor device may comprise a single capacitor or a plurality of capacitors.
  • the plurality of capacitors may be connected in parallel.
  • the first capacitor device and the second capacitor device can form a structural unit.
  • the first capacitor device and the second capacitor device can be immovable relative to one another.
  • the structural unit can be formed such that the first capacitor device and the second capacitor device are arranged in a common capacitor cabinet.
  • the production line is preferably designed such that the first coil and/or the second coil is/are mounted so as to be adjustable in position in a second direction.
  • a production line designed in this way has the advantage that the first coil and/or the second coil are supplied from a conveyor the production line and/or into a conveyor section of the production line, while metallic workpieces are conveyed in the production line in the conveying direction. This reduces downtimes and thus production losses on the production line. Furthermore, if required, an additional induction heating device for heating passing metallic workpieces can be positioned in the production line. This allows the flexibility of the production line with regard to the available heating power to be flexibly adapted to the application.
  • the second coil surface can be configured such that electrical power can be transmitted through the second coil surface at a power density of less than or equal to 500 W/cm 2 .
  • the second conductor profiles can have an extension in the conveying direction and an extension in the second direction, so that a second coil surface configured in this way is formed.
  • the first coil 10 is electrically connected to the first capacitor device 11 by means of an energy transmission device 100 designed as a cable 101
  • the second coil 20 is electrically connected to the second capacitor device 21 by means of a further energy transmission device 100 designed as a cable 101.
  • the energy transmission devices 100 enable a change in the distance between the first coil 10 and the first and second capacitor devices 11, 21 or between the second coil 20 and the first and second capacitor devices 11, 21 in the first direction R2 and in the second direction R3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Produktionslinie (1) zur Herstellung und/oder Verarbeitung von in eine Förderrichtung (R1) geförderten metallischen Werkstücken (2), wobei die Produktionslinie (1) die Produktionslinie (1) zumindest eine erste Umformvorrichtung (4) und eine mit der ersten Umformvorrichtung (4) mittels einer ersten Transporteinrichtung (60) verbundene zweite Umformvorrichtung (5), und zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung (3) zur Erwärmung eines in die Förderrichtung (R1) geförderten metallischen Werkstücks (2) aufweist. Die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) weist eine erste Spule (10) auf, die in einer ersten Richtung (R2) derart positionsverstellbar gelagert ist, dass ein erster Normalenabstand zwischen der ersten Spule (10) und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung (3) befindlichem Werkstück (2) veränderbar ist, und die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) weist eine zweite Spule (20) auf, die in der ersten Richtung (R2) derart positionsverstellbar gelagert ist, dass ein zweiter Normalenabstand zwischen der zweiten Spule (20) und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung (3) befindlichem Werkstück (2) veränderbar ist. Die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) weist zumindest eine mit der ersten Spule (10) und/oder der zweiten Spule (20) elektrisch verbundene Energieversorgungseinrichtung (50) auf, die dazu eingerichtet ist, die erste Spule (10) und die zweite Spule (20) derart mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, dass eine Eindringtiefe δ von stromtragenden Schichten des geförderten metallischen Werkstücks (2) kleiner oder gleich 0,7 Mal einer Dickenerstreckung (t) des geförderten metallischen Werkstücks (2) ist.

Description

Produktionslinie zur Herstellung und/oder Verarbeitung von metallischen Werkstücken
Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Produktionslinie zur Herstellung und/oder Verarbeitung von metallischen Werkstücken .
Bei Produktionslinien zur Herstellung und/oder Verarbeitung von metallischen Werkstücken, wie beispielsweise bei Warmwal zstraßen, werden durchlaufende metallische Werkstücke sowohl thermisch als auch mechanisch behandelt . Häufig geschieht dies in unmittelbarem Zusammenhang, sodass ein metallisches Werkstück durch einen Erwärmungsvorgang auf eine speziell für einen unmittelbar nachfolgenden mechanischen Verarbeitungsschritt , wie beispielsweise eine Umformung, geforderte Temperatur erwärmt wird . Die thermische Behandlung erfolgt in konventionellen Erwärmungsvorrichtungen wie beispielsweise Öfen oder mittels Induktionserwärmungsvorrichtungen oder mittels einer Kombination aus beidem .
Bekannte Induktionserwärmungsvorrichtung zum Erwärmen von durchlaufenden metallischen Werkstücken weisen gegenüber den metallischen Werkstücken feststehende und/oder vertikal und/oder hori zontal zu einer Förderrichtung der metallischen Werkstücke positionsverstellbare Spulen auf , wobei die metallischen Werkstücke in eine Förderrichtung an der j eweiligen Spule vorbeigeführt werden .
Die Spulen solcher Induktionserwärmungsvorrichtung werden mittels leistungselektronischer Bauteile wie Trans formatoren, Wech- selrichter, Gleichrichter und Kondensatoren mit elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle versorgt . Dadurch können Induktionserwärmungsvorrichtungen zur Querf eldinduktion oder zur Längs t eldinduktion eingerichtet sein, wobei eine homo- genere Erwärmung von metallischen Werkstücken mittels Längs- f eldinduktion erreichbar ist . Bekannte Längs t eldinduktionsvor- richtungen weisen typischerweise gegenüber den metallischen Werkstücken feststehende Spulen auf . Weiterhin weisen bekannte Längs f eldinduktionsvorrichtungen die metallischen Werkstücke umschlingende Spulen auf .
Bei solchen Induktionserwärmungsvorrichtungen mit feststehenden Spulen ist der Abstand zwischen den feststehenden Spulen und den metallischen Werkstücken immer so ausgelegt , dass selbst metallische Werkstücke mit größtmöglichen Abmessungen, quer zu der Förderebene der j eweiligen Induktionserwärmungsvorrichtung gesehen, nicht mit den feststehenden Spulen kollidieren . Das bedeutet , dass die Spulen immer in einem größtmöglichen Sicherheitsabstand von den metallischen Werkstücken beabstandet sein müssen . Jedoch hat dieser vorgesehene Sicherheitsabstand zur Folge , dass der erreichbare elektrische Wirkungsgrad der j eweiligen Induktionshei zvorrichtung erheblich herabgesetzt ist . Insbesondere bei Produktionslinien zur Verarbeitung und/oder Herstellung von metallischen Werkstücken unterschiedlicher Abmessungen stellt dies einen erheblichen Nachteil dar . Bei Induktionserwärmungsvorrichtungen mit die metallischen Werkstücke umschlingenden Spulen ist zudem ein Heraus fahren aus einer Produktionslinie , während sich metallische Werkstücke in der Produktionslinie befinden, nicht möglich . Dadurch ist die Flexibilität von Produktionslinien hinsichtlich der Herstellung und/oder Verarbeitung von metallischen Werkstücken unterschiedlicher Abmessungen stark eingeschränkt . Weiterhin kann auf eventuelle Schwankungen in der Erwärmungshomogenität nicht schnell reagiert werden, da beispielsweise ein Hinzufügen oder ein Heraus fahren einer zusätzlichen Induktionserwärmungsvorrichtung zur gezielten Steigerung oder Reduktion der in das metallische Werkstück eingebrachten thermischen Energie während eines laufenden Produktionsbetriebs nicht möglich ist .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Produktionslinie bereitzustellen, durch welche der elektrische Wirkungsgrad zwischen den Spulen und den metallischen Werkstücken verbessert wird und die Flexibilität zur Herstellung von metallischen Werkstücken unterschiedlicher Abmessungen gesteigert wird .
Diese der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Produktionslinie mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Produktionslinie sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben .
Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Produktionslinie zur Herstellung und/oder Verarbeitung von in einer Förderrichtung geförderten metallischen Werkstücken, wobei die Produktionslinie zumindest eine erste Umformvorrichtung und eine mit der ersten Umformvorrichtung mittels einer ersten Transporteinrichtung verbundene zweite Umformvorrichtung aufweist . Die Produktionslinie weist zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung zur Erwärmung eines in die Förderrichtung geförderten metallischen Werkstücks auf , wobei die Induktionserwärmungsvorrichtung eine erste Spule aufweist , die in einer ersten Richtung derart positionsverstellbar gelagert ist , dass ein erster Normalenabstand zwischen der ersten Spule und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem Werkstück veränderbar ist , und wobei die Induktionserwärmungsvorrichtung eine zweite Spule aufweist , die in der ersten Richtung derart positionsverstellbar gelagert ist , dass ein zweiter Normalenabstand zwischen der zweiten Spule und einem s ich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem Werkstück veränderbar ist , wobei die erste Spule und/oder die zweite Spule mit einer ersten Kondensatoreinrichtung elektrisch verbunden ist/ sind . Die Induktionserwärmungsvorrichtung weist zumindest eine mit der ersten Spule und/oder der zweiten Spule elektrisch verbundene Energieversorgungseinrichtung auf , wobei die Energieversorgungseinrichtung dazu eingerichtet ist , die erste Spule und die zweite Spule derart mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, dass eine Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule und/oder der zweiten Spule induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks kleiner oder gleich 0 , 7 Mal einer Dickenerstreckung des geförderten metallischen Werkstücks ist .
Die Stromdichte eines von den magnetischen Wechsel feldern der ersten und/oder zweiten Spule in einem in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem metallischen Werkstück induzierten Stromes fällt ausgehend von der j eweiligen Oberfläche des metallischen Werkstücks über eine Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks ab . Die Eindringtiefe 5 des mittels der ersten Spule und der zweiten Spule induzierten Stromes in stromtragende Schichten ist ausgehend von der Oberfläche des metallischen Werkstücks definiert als diej enige Eindringtiefe , bei welcher die Stromdichte des induzierten Stromes auf den e-ten Teil der Stromdichte des induzierten Stromes an der Oberfläche des metallischen Werkstücks abgenommen hat , wobei e die Euler- sche Zahl ist . Die Eindringtiefe 5 bestimmt sich nach der nachfolgenden Formel ( 1 ) :
Wobei folgendes gilt : p = spezi fischer elektrischer Widerstand, in Qm, n = Kreis zahl ,
Po = magnetische Feldkonstante , in N/A2 , pr = relative Permeabilität , dimensionslos , und f = Frequenz , in 1 / s .
Die Eindringtiefe 5 steigt mit sinkender Frequenz des induzierten Stromes . Folglich sinkt die Stromdichte des induzierten Stromes ausgehend von der Oberfläche des metallischen Werkstücks mit sinkender Frequenz des induzierten Stromes langsamer über die Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks ab . Dadurch werden ausgehend von der Oberfläche des metallischen Werkstücks gesehen tiefer liegende Schichten des metallischen Werkstücks ebenfalls erwärmt , sodass eine gesteigerte Erwärmungshomogenität entlang der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks erreicht wird .
Gemäß Formel ( 1 ) ist ersichtlich, dass die Eindringtiefe 5 von der Frequenz der durch die erste Spule und durch die zweite Spule fließenden Wechselströme sowie von dem Material des geförderten metallischen Werkstücks durch die relative Permeabilität pr abhängt . Eine Energieversorgungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist , die erste Spule und die zweite Spule mit Wechselstrom- und Wechselspannung zu versorgen, sodass eine definierte Eindringtiefe 5 erreicht wird, ist folglich dazu eingerichtet , die erste Spule und die zweite Spule mit Wechselstrom und Wechselspannung geeigneter Frequenz zu versorgen . Mit der bekannten relativen Permeabilität pr des geförderten metall ischen Werkstücks kann demnach gemäß Formel ( 1 ) die Eindringtiefe 5 eingestellt werden .
Die Energieversorgungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die erste Spule und die zweite Spule mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, sodass die Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule und/oder der zweiten Spule induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks < 0 , 6 Mal , < 0 , 5 Mal , < 0 , 45 Mal , < 0 , 4 Mal , < 0 , 35 Mal oder < 0 , 3 Mal der Dickenerstreckung des geförderten metallischen Werkstücks ist . Es konnte gezeigt werden, dass eine derart ausgebildete Produktionslinie den Vorteil aufweist, dass bei der induktiven Erwärmung des metallischen Werkstücks ein hoher elektrischer Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück und dabei gleichzeitig eine gesteigerte Erwärmungshomogenität des metallischen Werkstücks, insbesondere eine gesteigerte Erwärmungshomogenität in der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks, erreicht wird.
Nach einer bevorzugten Aus führungs form kann die Energieversorgungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die erste Spule und die zweite Spule mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, sodass die Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule und/oder der zweiten Spule induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks in einem Bereich von < 0, 6 Mal und > 0,3 Mal, < 0,5 Mal und > 0,3 Mal, < 0, 6 Mal und > 0,4 Mal, < 0,5 Mal und > 0,4 Mal, < 0,45 Mal und > 0,3 Mal, oder < 0,4 Mal und > 0,3 Mal der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks liegt. Nach einer besonders bevorzugten Aus führungs form kann die Energieversorgungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die erste Spule und die zweite Spule mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, sodass die Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule und/oder der zweiten Spule induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks in einem Bereich von < 0,45 Mal und > 0,4 Mal der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks liegt.
Es konnte gezeigt werden, dass eine derart ausgebildete Produktionslinie den Vorteil aufweist, dass bei der induktiven Erwärmung des metallischen Werkstücks ein nochmals erhöhter elektrischer Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück und dabei gleichzeitig eine nochmals gesteigerte Erwärmungshomogenität des metallischen Werkstücks, insbesondere eine nochmals gesteigerte Erwärmungshomogenität in der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks , erreicht wird .
Nach einer besonders bevorzugten Aus führungs form kann die Energieversorgungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die erste Spule und die zweite Spule mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, sodass die Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule und/oder der zweiten Spule induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks gleich 0 , 45 Mal der Dickenerstreckung des geförderten metallischen Werkstücks ist .
Es konnte gezeigt werden, dass eine derart ausgebildete Produktionslinie den Vorteil aufweist , dass bei der induktiven Erwärmung des metallischen Werkstücks ein besonders hoher elektrischer Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück und dabei gleichzeitig eine besonders gesteigerte Erwärmungshomogenität des metallischen Werkstücks , insbesondere eine besonders gesteigerte Erwärmungshomogenität in der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks , erreicht wird .
Der elektrische Wirkungsgrad im Sinne der Erfindung definiert sich durch das Verhältnis zwischen der an den Spulen aufgewandten elektrischen Energie und den hierdurch in dem metallischen Werkstück erzeugten Wärmeeintrag .
Der elektrische Wirkungsgrad ist bevorzugt in Abhängigkeit von dem ersten Normalenabstand und/oder dem zweiten Normalenabstand einstellbar . Je geringer der erste Normalenabstand und/oder der zweite Normalenabstand ist , desto besser kann der elektrische Wirkungsgrad sein .
Vorzugsweise werden der erste Normalenabstand und/oder der zweite Normalenabstand auf einen minimalen Wert während des Betriebs der Produktionslinie und/oder der Induktionserwärmungs- Vorrichtung eingestellt . Mit anderen Worten wird ein minimaler Abstand zwischen der ersten Spule und einer mit der ersten Spule korrespondierenden Oberflächenseite des metallischen Werkstücks und/oder ein minimaler Abstand zwischen der zweiten Spule und ein mit der zweiten Spule korrespondierenden Oberflächenseite des metallischen Werkstücks eingestellt , ohne dass es zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück zu einem unmittelbaren Kontakt kommt .
Eine Energieversorgungseinrichtung ist dazu eingerichtet , elektrische Energie für den Betrieb zumindest einer Spule bereitzustellen, insbesondere elektrische Energie mit elektrischem Strom geeigneter Stromstärke , geeigneter Spannung und/oder geeigneter Frequenz . Die vorliegende Energieversorgungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, elektrische Energie für eine Mehrzahl von Spulen, insbesondere für zumindest zwei Spulen, bevorzugt für drei , vier, fünf , sechs oder mehr Spulen bereitzustellen . Die Energieversorgungseinrichtung kann zumindest einen Stromrichter, insbesondere einen Wechselrichter aufweisen oder als dieser ausgebildet sein .
Ein metallisches Werkstück kann als im Wesentlichen flächiges Werkstück ausgebildet sein . Das Werkstück kann beispielsweise als Metallbramme oder als Metallband oder als Formplatine ausgebildet sein .
Ein im Wesentlichen flächiges Werkstück im Rahmen der Erfindung weist eine Dickenerstreckung auf , die wesentlich kleiner ist als eine Breitenerstreckung und eine Längenerstreckung .
Die Längenerstreckung eines metallischen Werkstücks ist die Erstreckung des metallischen Werkstücks in Richtung der Förderrichtung . Die Dickenerstreckung der metallischen Werkstücke ist die Erstreckung der metallischen Werkstücke in Richtung der ersten Richtung .
Die Breitenerstreckung der metallischen Werkstücke ist die Erstreckung der metallischen Werkstücke in Richtung einer zweiten Richtung .
Die Förderrichtung, die erste Richtung und die zweite Richtung bilden ein orthogonales Koordinatensystem . Die Förderrichtung und die zweite Richtung spannen eine Förderebene auf . Eine von der Längenerstreckung und der Breitenerstreckung eines in die Förderrichtung geförderten metallischen Werkstücks aufgespannten Ebene ist vorzugsweise parallel zu der Förderebene ausgerichtet .
Ein metallisches Werkstück weist eine erste äußere Kante und eine dieser gegenüberliegende zweite äußere Kante auf . Die erste äußere Kante und die zweite äußere Kante begrenzen das metallische Werkstück in der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks .
Die erste Umformvorrichtung und/oder die zweite Umformvorrichtung kann eine oder mehrere Umformeinrichtungen aufweisen . Die Umformeinrichtungen können als Wal zeinrichtung oder als Presseneinrichtung oder als Tief zieheinrichtung oder als Prägeeinrichtung oder als Stanzeinrichtung oder als eine Kombination der genannten Einrichtungen ausgebildet sein . Mit anderen Worten kann/ können die erste Umformvorrichtung und/oder die zweite Umformvorrichtung j eweils als einzelnes Umformgerüst oder als mehrgerüstige Umformvorrichtung ausgebildet sein .
Die erste Transporteinrichtung kann als Förderband oder als Rollengang ausgebildet sein . Die erste Kondensatoreinrichtung kann einen einzigen Kondensator oder eine Viel zahl an Kondensatoren aufweisen . Die Viel zahl an Kondensatoren können parallel zueinander geschaltet sein .
Die erste Spule weist vorzugsweise zumindest eine Windung auf , die durch zumindest zwei erste über einen ersten Verbindungssteg verbundene Leiterprofile gebildet wird . Die zweite Spule weist vorzugsweise zumindest eine Windung auf , die durch zumindest zwei zweite über einen zweiten Verbindungssteg verbundene Leiterprofile gebildet wird .
Der erste Verbindungssteg kann mit den beiden ersten Leiterprofilen derart verbunden sein, dass die erste Spule eine U-Form aufweist . Der zweite Verbindungssteg kann mit den beiden zweiten Leiterprofilen derart verbunden sein, dass die zweite Spule eine U-Form aufweist .
Die beiden ersten Leiterprofile sind vorzugsweise mit dem ersten Verbindungssteg verschweißt und weiter vorzugsweise monolithisch verbunden . Die beiden zweiten Leiterprofile sind vorzugsweise mit dem zweiten Verbindungssteg verschweißt und weiter vorzugsweise monolithisch verbunden .
Die Leiterprofile der ersten Spule und/oder der zweiten Spule können einen Rechteckprofilquerschnitt in einer von der Förderrichtung und der ersten Richtung auf gespannten Querschnittsebene aufweisen . Der Verbindungssteg der ersten Spule und/oder der zweiten Spule kann einen Rechteckprofilquerschnitt in einer von der ersten Richtung und der zweiten Richtung auf gespannten Quer- schnittsebene aufweisen .
Die Leiterprofile der ersten Spule und/oder der zweiten Spule kann/ können einen Hohlprofilquerschnitt , vorzugsweise einen Rechteck-Hohlprofilquerschnitt , in einer von der Förderrichtung und der ersten Richtung auf gespannten Querschnittsebene aufweisen .
Der Verbindungssteg der ersten Spule und/oder der zweiten Spule kann/ können einen Hohlprofilquerschnitt , vorzugsweise einen Rechteck-Hohlprofilquerschnitt , in einer von der ersten Richtung und der zweiten Richtung auf gespannten Querschnittsebene aufweisen .
Die freien Querschnitte der Leiterprofile und des Verbindungsstegs der ersten Spule können einen ersten Kühl fluidkanal bilden . Die freien Querschnitte der Leiterprofile und des Verbindungsstegs der zweiten Spule können einen zweiten Kühl fluidkanal der zweiten Spule bilden .
Die Produktionslinie kann eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Spulen der Induktionserwärmungsvorrichtung aufweisen, wobei die Kühleinrichtung zumindest einen ersten Kühlkreislauf aufweist , der einen ersten Zulauf und einen mit dem ersten Zulauf durch den ersten Kühl fluidkanal fluidverbundenen ersten Ablauf aufweist . Mit anderen Worten kann der erste Kühlkreislauf zumindest abschnittsweise durch den ersten Kühl fluidkanal im Inneren der ersten Spule verlaufen .
Der erste Kühlkreislauf kann ferner mit einem zweiten Zulauf und einem mit dem zweiten Zulauf durch den zweiten Kühl fluidkanal fluidverbundenen zweiten Ablauf aufweisen . Mit anderen Worten kann der erste Kühlkreislauf zumindest abschnittsweise durch den zweiten Kühl fluidkanal im Inneren der zweiten Spule verlaufen .
Die Kühleinrichtung kann zumindest einen zweiten Kühlkreislauf aufweisen, der einen zweiten Zulauf und einen mit dem zweiten Zulauf durch den zweiten Kühl fluidkanal fluidverbundenen zweiten Ablauf aufweist . Mit anderen Worten verläuft der Kühlkreislauf zumindest abschnittsweise durch den zweiten Kühl fluidkanal im Inneren der zweiten Spule .
Die Kühleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Kühlleistung von > 500 kW oder > 750 kW oder > 1000 kW für einen Zeitraum von zumindest einer Stunde , vorzugsweise für einen Zeitraum von 23 Stunden pro Tag, bereitzustellen . Die Kühleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, Kühlleistung in Höhe von größer oder gleich 20% , vorzugsweise von größer oder gleich 30 % der durch die Energieversorgungseinrichtung bereitgestellten elektrischen Leistung für die erste und/oder zweite Spule bereitzustellen .
Die Leiterprofile und der Verbindungssteg der ersten Spule und/oder der zweiten Spule können eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweisen . Die Wandstärke kann in Abhängigkeit der elektrischen Eindringtiefe des durch die Leiterprofile und die Verbindungsstege der ersten Spule und/oder der zweiten Spule fließenden Stromes ausgebildet sein . Die Wandstärke kann einen Betrag von größer oder gleich 2 Mal der elektrischen Eindringtiefe , vorzugsweise von größer oder gleich 3 Mal der elektrischen Eindringtiefe und besonders bevorzugt von größer oder gleich 4 Mal der elektrischen Eindringtiefe aufweisen .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass die Induktionserwärmungsvorrichtung die metallischen Werkstücke mit einer gesteigerten Ef fi zienz erwärmen kann . Dadurch, dass die Wandstärke der Leiterprofile und des Verbindungsstegs der Spulen in Abhängigkeit der elektrischen Eindringtiefe des durch die Spulen fließenden Strom gewählt wird, wird sowohl die Verlustleistung innerhalb der Spulen reduziert als auch eine geringere Menge Material für die Herstellung der Spulen benötigt .
Die Leiterprofile und der Verbindungssteg der ersten Spule und/oder zweiten Spule kann/ können eine Erstreckung in der ers- ten Richtung von kleiner oder gleich 40 mm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 35 mm und besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 30 mm aufweisen .
Die Leiterprofile der ersten Spule und/oder zweiten Spule kann/ können eine Erstreckung in der Förderrichtung von kleiner oder gleich 60 mm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 55 mm und besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 50 mm aufweisen .
Der Verbindungssteg der ersten Spule und/oder zweiten Spule kann/ können eine Erstreckung in der zweiten Richtung von kleiner oder gleich 60 mm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 55 mm und besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 50 mm aufweisen .
Die Produktionslinie weist vorzugsweise eine Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der ersten Richtung und/oder in der zweiten Richtung auf .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der ersten Richtung derart zu verstellen, dass sich ein erster Normalenabstand zwischen der ersten Spule und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem metallischen Werkstück und/oder ein zweiter Normalenabstand zwischen der zweiten Spule und dem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem metallischen Werkstück von < 100 mm oder < 50 mm oder < 40 mm oder < 30 mm oder < 20 mm einstellt .
Die Verstelleinrichtung kann einen oder mehrere Hydraulikzylinder, Zahnstangenantriebe oder Kniehebel zur Verstellung einer Lage bzw . Position der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der ersten Richtung aufweisen . Die Verstelleinrichtung kann eine oder mehrere Verfahreinheiten, Laufkatzen, Rad-Schiene Systeme und/oder Gleitsystem zur Verstellung einer Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der zweiten Richtung aufweisen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule in der ersten Richtung unabhängig von einer Lage der ersten Spule in der zweiten Richtung zu verstellen . Beispielsweise kann die Verstelleinrichtung eine Lage der ersten Spule in der ersten Richtung und zeitgleich in der zweiten Richtung verstellen . Weiterhin beispielsweise kann die Verstelleinrichtung eine Lage der ersten Spule zuerst in der ersten Richtung verstellen und nach Abschluss der Verstellung in der ersten Richtung eine Lage der ersten Spule in der zweiten Richtung verstellen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der zweiten Spule in der ersten Richtung unabhängig von einer Lage der zweiten Spule in der zweiten Richtung zu verstellen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und eine Lage der zweiten Spule unabhängig voneinander zu verstellen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der zweiten Richtung derart zu verstellen, dass der erste Verbindungssteg der ersten Spule einen ersten Kantenabstand zu einer ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks von kleiner oder gleich 5 Mal der Erstreckung eines Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist , und/oder dass der zweite Verbindungssteg der zweiten Spule einen zweiten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks von kleiner oder gleich 5 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist . Eine derart ausgebildete Induktionserwärmungsvorrichtung weist den Vorteil auf , dass bei der induktiven Erwärmung eines metallischen Werkstücks eine gesteigerte Erwärmungshomogenität , insbesondere eine gesteigerte Erwärmungshomogenität in der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks , erreicht wird .
Bei einer Längs f eldinduktion verlaufen die von der ersten Spule in dem metallischen Werkstück induzierten Ströme entgegen der Richtung der von der zweiten Spule induzierten Ströme . Die von der ersten Spule in dem metallischen Werkstück induzierten Ströme verlaufen auf der ersten Seite des metallischen Werkstücks in Richtung der Breitenerstreckung und schließen sich über die erste äußere Kante des metallischen Werkstücks mit den von der zweiten Spule in dem metallischen Werkstück induzierten Strömen . Die von der zweiten Spule in dem metallischen Werkstück induzierten Ströme verlaufen auf der zweiten Seite des metallischen Werkstücks in entgegengesetzter Richtung zu der von der ersten Spule induzierten Ströme entlang der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks und schließen sich wiederum über eine zweite äußere Kante des metallischen Werkstücks mit den von der ersten Spule induzierten Strömen . Dadurch bilden die induzierten Ströme der ersten und zweiten Spule einen geschlossenen Stromkreislauf in einer Ebene orthogonal zu der Förderrichtung des metallischen Werkstücks . Somit wird insbesondere kein Strom induziert , der in der ersten äußeren Kante und/oder in der zweiten äußeren Kante in Richtung der Förderrichtung verläuft . Dadurch wird eine Überhitzung der äußeren Kanten vermieden, sodass das metallische Werkstück eine erhöhte Erwärmungshomogenität in der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks während der induktiven Erwärmung erfährt .
Der erste Kantenabstand ist der Normalenabstand in der zweiten Richtung zwischen dem ersten Verbindungssteg der ersten Spule und der ersten äußeren Kante eines sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichen metallischen Werkstücks . Der zweite Kantenabstand ist der Normalenabstand in der zweiten Richtung zwischen dem zweiten Verbindungssteg der zweiten Spule und der ersten äußeren Kante eines sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichen metallischen Werkstücks .
Der Luftspalt d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule ist der betragliche Abstand zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule in der ersten Richtung . Mit anderen Worten entspricht die Erstreckung des Luftspaltes d der betraglichen Summe des ersten Normalenabstands zwischen der ersten Spule und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem metallischen Werkstück, der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks und des zweiten Normalenabstands zwischen der zweiten Spule und dem metallischen Werkstück .
Der Luftspalt d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule kann eine Erstreckung in der ersten Richtung in Abhängigkeit der geförderten metallischen Werkstücke aufweisen . Beispielsweise kann der Luftspalt d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule eine Erstreckung in der ersten Richtung von < 350 mm, < 300 mm, < 250 mm, < 200 mm, < 150 mm oder < 100 mm aufweisen . Der Luftspalt d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule kann eine Erstreckung in der ersten Richtung von > 350 mm, > 300 mm, > 250 mm, > 200 mm, > 150 mm oder > 100 mm aufweisen . Der Luftspalt d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule kann eine Erstreckung in der ersten Richtung von < 350 mm und > 100 mm, < 300 mm und > 150 mm, < 250 mm und > 150 mm oder < 250 mm und > 200 mm aufweisen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der zweiten Richtung derart zu verstellen, dass der erste Verbindungssteg der ersten Spule einen ersten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks von < 4 Mal , < 3 Mal , < 2 Mal oder < 1 , 5 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist , und/oder dass der zweite Verbindungssteg der zweiten Spule einen zweiten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks von < 4 Mal , < 3 Mal , < 2 Mal oder < 1 , 5 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der zweiten Richtung derart zu verstellen, dass der erste Verbindungssteg der ersten Spule einen ersten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks von > 0 Mal , > 0 , 5 Mal , > 1 Mal oder > 1 , 5 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist , und/oder dass der zweite Verbindungssteg der zweiten Spule einen zweiten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks von > 0 Mal , > 0 , 5 Mal , > 1 Mal oder > 1 , 5 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist .
Eine derart ausgebildete Induktionserwärmungsvorrichtung weist den Vorteil auf , dass bei der induktiven Erwärmung des metallischen Werkstücks ein hoher elektrischer Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück und dabei gleichzeitig eine gesteigerte Erwärmungshomogenität des metallischen Werkstücks , insbesondere eine gesteigerte Erwärmungshomogenität in der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks , erreicht wird .
Nach einer besonders bevorzugten Aus führungs form kann die Verstelleinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und/oder der zweiten Spule derart in der zweiten Richtung zu verstellen, dass der erste Verbindungssteg der ersten Spule einen ersten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks in einem Bereich von > 0 , 5 Mal und < 3 Mal , > 1 Mal und < 3 Mal , > 1 Mal und < 2 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist , und/oder dass der zweite Verbindungssteg der zweiten Spule einen zweiten Kantenabstand zu der ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks in einem Bereich von > 0 , 5 Mal und < 3 Mal , > 1 Mal und < 3 Mal , > 1 Mal und < 2 Mal der Erstreckung des Luftspaltes d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule aufweist .
Eine derart ausgebildete Induktionserwärmungsvorrichtung weist den Vorteil auf , dass bei der induktiven Erwärmung des metallischen Werkstücks ein besonders hoher elektrischer Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück und dabei gleichzeitig eine besonders gesteigerte Erwärmungshomogenität des metallischen Werkstücks , insbesondere eine besonders gesteigerte Erwärmungshomogenität in der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks , erreicht wird .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung vor der ersten Umformvorrichtung angeordnet ist .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass durchlaufende metallische Werkstücke vor einer mechanischen Behandlung durch die erste Umformvorrichtung von der Induktionserwärmungsvorrichtung auf eine für die mechanische Behandlung spezi fische Behandlungstemperatur erwärmt werden können . Dadurch wird ein gewünschtes Ergebnis der mechanischen Behandlung, beispielsweise hinsichtlich der Gefügestruktur des metallischen Werkstücks , verbessert .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung zwischen der ersten Umformvorrichtung und der zweiten Umformvorrichtung angeordnet ist .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass durchlaufende metallische Werkstücke nach einer ersten mechanischen Behandlung durch die erste Umformvorrichtung und vor einer zweiten mechanischen Behandlung durch die zweite Umformvorrichtung von der Induktionserwärmungsvorrichtung auf eine für die zweite mechanische Behandlung spezi fische Behandlungstempe- ratur erwärmt werden können . Dadurch wird ein gewünschtes Ergebnis der gesamten mechanischen Behandlung, beispielsweise hinsichtlich der Gefügestruktur des metallischen Werkstücks , verbessert .
Die Produktionslinie kann derart ausgebildet sein, dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung hinter der zweiten Umformvorrichtung angeordnet ist .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass durchlaufende metallische Werkstücke nach einer mechanischen Behandlung durch die erste Umformvorrichtung und durch die zweite Umformvorrichtung von der Induktionserwärmungsvorrichtung auf eine spezi fische Temperatur erwärmt wird . Dadurch wird ein gewünschtes Ergebnis der gesamten mechanischen Behandlung, beispielsweise hinsichtlich der Gefügestruktur des metallischen Werkstücks , verbessert .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung unmittelbar benachbart zu der ersten Umformvorrichtung oder zu der zweiten Umformvorrichtung angeordnet ist . Eine bezogen auf die Förderrichtung unmittelbar benachbart zu einer Umformvorrichtung angeordnete Induktionserwärmungsvorrichtung ist bezogen auf die Förderrichtung direkt vor oder direkt hinter der Umformvorrichtung angeordnet . Insbesondere besteht zwischen der Umformvorrichtung und der unmittelbar benachbart angeordneten Induktionserwärmungsvorrichtung kein oder nur ein vernachlässigbar kleiner Abstand in der Förderrichtung, sodass ein durchlaufendes metallisches Werkstück direkt von der Induktionserwärmungsvorrichtung in die Umformvorrichtung oder von der Umformvorrichtung in die Induktionserwärmungsvorrichtung gefördert wird .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass durchlaufende metallische Werkstücke vor einer mechanischen Behandlung durch die erste Umformvorrichtung oder die zweite Umformvorrichtung von der Induktionserwärmungsvorrichtung verbessert auf eine für die mechanische Behandlung spezi fische Behandlungstemperatur erwärmt werden können . Insbesondere kann die spezi fische Behandlungstemperatur genauer eingestellt werden, da das metallische Werkstück direkt in die Umformvorrichtung gefördert wird . Dadurch wird ein gewünschtes Ergebnis der mechanischen Behandlung, beispielsweise hinsichtlich der Gefügestruktur des metallischen Werkstücks , nochmals verbessert .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die Induktionserwärmungsvorrichtung eine induktive Erwärmungsstrecke in der Förderrichtung von kleiner oder gleich 10 . 000 mm aufweist .
Die induktive Erwärmungsstrecke der Induktionserwärmungsvorrichtung ist die Strecke in Richtung der Förderrichtung, in welcher durchlaufende metallische Werkstücke von der Induktionserwärmungsvorrichtung induktiv erwärmt werden . Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die Produktionslinie zumindest eine Temperaturkonditionierungseinrichtung aufweist , und die Induktionserwärmungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung unmittelbar benachbart zu der Temperaturkonditionierungseinrichtung angeordnet ist , oder die Induktionserwärmungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung zu der Temperaturkonditionierungseinrichtung beabstandet angeordnet ist .
Eine unmittelbar zur Temperaturkonditionierungsvorrichtung benachbart angeordnete Induktionserwärmungsvorrichtung bildet zusammen mit der Temperaturkonditionierungsvorrichtung eine Temperaturkonditionierungsgruppe . Mit einer Temperaturkonditionierungsgruppe können durchlaufende metallische Werkstücke entlang einer Förderstrecke in Richtung der Förderrichtung mit veränderlichen Erwärmungsprofilen beaufschlagt werden . Beispielsweise kann ein durchlaufendes metallisches Werkstück in einem ersten, durch die Temperaturkonditionierungsvorrichtung gebildeten Teil der Temperaturkonditionierungsgruppe mit einem Erwärmungsprofil zur kontinuierlichen, linearen Erwärmung des metallischen Werkstücks beaufschlagt werden . In einem zweiten, durch die Induktionserwärmungsvorrichtung gebildeten Teil der Temperaturkonditionierungsgruppe kann das metallische Werkstück mit einem Erwärmungsprofil zur gezielten Erwärmung der äußeren Kanten des metallischen Werkstücks beaufschlagt werden . Dadurch wird ein gewünschtes Ergebnis einer mechanischen Behandlung in einer nachfolgenden Umformvorrichtung, beispielsweise hinsichtlich der Gefügestruktur oder hinsichtlich des erreichbaren Umformgrades des metallischen Werkstücks , nochmals weiter verbessert .
Eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung kann als Erwärmungsvorrichtung, beispielsweise als Durchlauf of en, ausgebildet sein . Eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung kann als Kühlvor- richtung, beispielsweise als Zwischenbandkühlvorrichtung, Schnellabkühlung oder als Laminarkühlstrecke ausgebildet sein .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die zumindest eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung vor der ersten Umformvorrichtung und/oder hinter der zweiten Umformvorrichtung und/oder zwischen der ersten Umformvorrichtung und der zweiten Umformvorrichtung angeordnet ist .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die Produktionslinie zumindest eine Urformvorrichtung zur Herstellung von metallischen Werkstücken aufweist , wobei die Urformvorrichtung bezogen auf die Förderrichtung vor der ersten Umformvorrichtung angeordnet ist .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die Urformvorrichtung mittels einer zweiten Transporteinrichtung mit der ersten Umformvorrichtung verbunden ist .
Die zweite Transporteinrichtung kann als Förderband oder als Rollengang ausgebildet sein .
Die Produktionslinie kann eine oder mehrere weitere Behandlungsvorrichtungen aufweisen . Eine Behandlungsvorrichtung kann als Fügevorrichtung, beispielsweise als Reibschweißvorrichtung, oder als Trennvorrichtung, beispielsweise als mechanische Trennvorrichtung oder Brennschneidvorrichtung, oder als Oberflächenbehandlungsvorrichtung, beispielsweise als Reinigungsvorrichtung oder als Zunderwaschvorrichtung, oder als Kühlvorrichtung, beispielsweise als Zwischenbandkühlvorrichtung, Schnellabkühlung oder als Laminarkühlstrecke , ausgebildet sein . Die weitere Behandlungsvorrichtung kann bezogen auf die Förderrichtung vor der ersten Umformvorrichtung und/oder hinter der zweiten Umform- Vorrichtung und/oder zwischen der ersten Umformvorrichtung und der zweiten Umformvorrichtung angeordnet sein .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die zweite Spule mit einer zweiten Kondensatoreinrichtung elektrisch verbunden ist .
Die zweite Kondensatoreinrichtung kann einen einzigen Kondensator oder eine Viel zahl an Kondensatoren aufweisen . Die Viel zahl an Kondensatoren können parallel zueinander geschaltet sein .
Die erste Kondensatoreinrichtung und die zweite Kondensatoreinrichtung können eine bauliche Einheit bilden . Mit anderen Worten können die erste Kondensatoreinrichtung und die zweite Kondensatoreinrichtung relativ zueinander unverschieblich sein . Die bauliche Einheit kann derart gebildet sein, dass die erste Kondensatoreinrichtung und die zweite Kondensatoreinrichtung in einem gemeinsamen Kondensatorschrank angeordnet sind .
Die erste Spule kann lösbar elektrisch mit der ersten Kondensatoreinrichtung verbunden sein und/oder die zweite Spule kann lösbar elektrisch mit der ersten Kondensatoreinrichtung und/oder mit der zweiten Kondensatoreinrichtung verbunden sein .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass die erste Spule und/oder die zweite Spule im Falle einer Wartung oder einer Reparatur beschleunigt ausgewechselt werden kann/ können .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die erste Spule und/oder die zweite Spule in einer zweiten Richtung positionsverstellbar gelagert ist/ sind .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass die erste Spule und/oder die zweite Spule aus einer För- derstrecke der Produktionslinie heraus und/oder in eine Förderstrecke der Produktionslinie hineingefahren werden kann, während metallische Werkstücke in der Produktionslinie in der Förderrichtung gefördert werden . Dadurch werden Stillstandzeiten und damit Produktionsaus fälle der Produktionslinie verringert . Weiterhin kann dadurch bei Bedarf eine zusätzliche Induktionserwärmungsvorrichtung zur Erwärmung von durchlaufenden metallischen Werkstücken in die Produktionslinie hinein positioniert werden . Dadurch kann die Flexibilität der Produktionslinie hinsichtlich der verfügbaren Erwärmungsleistung flexibel auf den Anwendungs fall angepasst werden .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die erste Kondensatoreinrichtung in der zweiten Richtung positionsverstellbar gelagert ist .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass die erste Kondensatoreinrichtung einer Bewegung der ersten Spule und/oder der zweiten Spule in der ersten Richtung und/oder in der zweiten Richtung folgen kann . Hierdurch kann die elektrische Verbindung zwischen der ersten Kondensatoreinrichtung und der ersten Spule und/oder der zweiten Spule verkürzt werden . Dadurch können die Verluste der elektrischen Leistungsübertragung zwischen der ersten Kondensatoreinrichtung und der ersten Spule und/oder der zweiten Spule reduziert werden .
Die zweite Kondensatoreinrichtung ist vorzugsweise in der zweiten Richtung positionsverstellbar gelagert .
Die Produktionslinie kann eine Kondensatorverstelleinrichtung zum Verstellen einer Position der ersten Kondensatoreinrichtung und/oder der zweiten Kondensatoreinrichtung aufweisen . Insbesondere kann die Kondensatorverstelleinrichtung zum Verstellen einer Position der ersten Kondensatoreinrichtung unabhängig von einer Position der zweiten Kondensatoreinrichtung ausgebildet sein .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass ein Abstand zwischen der ersten Kondensatoreinrichtung und der ersten Spule und/oder der zweiten Spule und/oder ein Abstand zwischen der zweiten Kondensatoreinrichtung und der zweiten Spule einen kritischen Maximalwert nicht erreicht bzw . überschreitet . Dadurch kann die Länge einer Energieübertragungseinrichtung, insbesondere eines Kabels , zwischen den Kondensatoreinrichtungen und den Spulen nochmals deutlich reduziert werden, sodass die Verluste der Leistungsübertragung zwischen den Kondensatoreinrichtungen und den Spulen nochmals verringert werden kann .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die erste Spule und/oder die zweite Spule in der ersten Richtung relativ zu der ersten Kondensatoreinrichtung positionsverstellbar gelagert ist/ sind .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass durch die Separierung der ersten Kondensatoreinrichtung von der ersten Spule und/oder der zweiten Spule die zu bewegende Masse für eine Bewegung der ersten Spule und/oder der zweiten Spule reduziert wird, insbesondere da die erste Spule und/oder die zweite Spule anderenfalls mit der ersten Kondensatoreinrichtung starr verbunden wäre . Hierdurch kann das gesamte System hinsichtlich der Verstellmechanik zur Verstellung der ersten Spule und/oder der zweiten Spule gegenüber dem metallischen Werkstück wesentlich dynamischer agieren und damit auf dynamische Betriebsanforderungen verbessert reagieren . Ferner wird durch die Reduktion der zu bewegenden Masse wesentlich weniger Hil fsenergie zum Verschieben der ersten Spule und/oder der zweiten Spule benötigt . Die erste Spule kann mittels einer flexiblen Energieübertragungseinrichtung mit der ersten Kondensatoreinrichtung elektrisch verbunden sein und/oder die zweite Spule kann mittels einer f lexiblen Energieübertragungseinrichtung mit der ersten Kondensatoreinrichtung und/oder der zweiten Kondensatoreinrichtung elektrisch verbunden sein .
Die Energieübertragungseinrichtung kann ein Kabel aufweisen oder als solches ausgebildet sein . Alternativ oder zusätzlich kann die Energieübertragungseinrichtung eine teleskopartig verlängerbare Stromschiene aufweisen oder als solche ausgebildet sein .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die erste Spule und/oder die zweite Spule in der zweiten Richtung relativ zu der ersten Kondensatoreinrichtung positionsverstellbar gelagert ist/ sind .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass das gesamte System hinsichtlich der Verstellmechanik zur Verstellung der ersten Spule und/oder der zweiten Spule gegenüber dem metallischen Werkstück nochmals wesentlich dynamischer agieren und damit auf dynamische Betriebsanforderungen nochmals verbessert reagieren kann . Ferner wird durch die weitere Reduktion der zu bewegenden Masse nochmals wesentlich weniger Hil fsenergie zum Verschieben der ersten Spule und/oder der zweiten Spule benötigt .
Die erste Spule und/oder die zweite Spule ist/ sind vorzugsweise in der zweiten Richtung relativ zu der zweiten Kondensatoreinrichtung positionsverstellbar gelagert .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die erste Spule und die zweite Spule zur Erwärmung von in die Förderrichtung geförderten metallischen Werkstücken mittels Querf eldinduktion und/oder Längs f eldinduktion eingerichtet sind .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass die Induktionserwärmungsvorrichtung sowohl zum gleichmäßigen Erwärmen von durchlaufenden metallischen Werkstücken mittels Längs f eldinduktion als auch zum gezielten Erwärmen der äußeren Kanten von durchlaufenden metallischen Werkstücken mittels Querfeldinduktion eingerichtet ist . Dadurch wird die Flexibilität zur Herstellung von metallischen Werkstücken unterschiedlicher Abmessungen gesteigert .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass die Induktionserwärmungsvorrichtung zumindest eine dritte Spule aufweist , wobei die dritte Spule zur Erwärmung von in die Förderrichtung geförderten metallischen Werkstücken mittels Querfeldinduktion eingerichtet ist .
Die dritte Spule kann bezogen auf die Förderrichtung hinter der ersten Spule und/oder hinter der zweiten Spule angeordnet sein .
Die dritte Spule kann bezogen auf die Förderrichtung beabstandet zu der ersten Spule und/oder zu der zweiten Spule angeordnet sein . Alternativ kann die dritte Spule bezogen auf die Förderrichtung unmittelbar benachbart zu der ersten Spule und/oder zu der zweiten Spule angeordnet sein .
Die dritte Spule kann in der Förderrichtung, der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung positionsverstellbar gelagert sein .
Die dritte Spule kann in der Förderrichtung, in der ersten Richtung und/oder in der zweiten Richtung relativ zu der ersten Spule und/oder zu der zweiten Spule positionsverstellbar gelagert sein . Alternativ kann die dritte Spule hinsichtlich einer Bewe- gung in der Förderrichtung, der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung mit der ersten Spule und/oder mit der zweiten Spule zwangsgekoppelt sein .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der dritten Spule in der ersten Richtung derart zu verstellen, dass sich ein dritter Normalenabstand zwischen der dritten Spule und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung befindlichem metallischen Werkstück von < 100 mm oder < 50 mm oder < 40 mm oder < 30 mm oder < 20 mm einstellt .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der dritten Spule in der ersten Richtung unabhängig von einer Lage der dritten Spule in der zweiten Richtung zu verstellen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der ersten Spule und eine Lage der zweiten Spule und eine Lage der dritten Spule unabhängig voneinander zu verstellen .
Die Verstelleinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Lage der dritten Spule in der zweiten Richtung derart zu verstellen, dass ein dritter Verbindungssteg der dritten Spule einen dritten Kantenabstand zu einer ersten äußeren Kante des geförderten metallischen Werkstücks aufweist .
Die Produktionslinie ist vorzugsweise derart ausgebildet , dass eine erste Spulenfläche der ersten Spule derart ausgebildet ist , dass elektrische Leistung durch die erste Spulenfläche bei einer Leistungsdichte von kleiner oder gleich 500 W/cm2 übertragbar ist .
Eine derart ausgebildete Produktionslinie weist den Vorteil auf , dass die Induktionserwärmungsvorrichtung die metallischen Werkstücke mit einer gesteigerten Ef fi zienz erwärmen kann . Durch eine derart ausgebildete erste Spulenfläche wird sowohl die Ver- lustleistung innerhalb der Spulen reduziert als auch eine geringere Menge Material für die Herstellung der Spulen benötigt .
Eine erste Spulenfläche kann durch die einer ersten Seite des metallischen Werkstücks zugewandten Seiten der ersten Leiterprofile der ersten Spule gebildet sein .
Mit anderen Worten können die ersten Leiterprofile eine Erstreckung in der Förderrichtung und eine Erstreckung in der zweiten Richtung aufweisen, sodass eine derartig ausgebildete erste Spulenfläche ausgebildet ist .
Eine erste Spulenfläche kann zusätzlich die einer ersten Seite des metallischen Werkstücks zugewandte Seite des ersten Verbindungsstegs aufweisen .
Eine zweite Spulenfläche kann durch die einer zweiten Seite des metallischen Werkstücks zugewandten Seiten der zweiten Leiterprofile der zweiten Spule gebildet sein .
Die zweite Spulenfläche kann derart ausgebildet sein, dass elektrische Leistung durch die zweite Spulenfläche bei einer Leistungsdichte von kleiner oder gleich 500 W/cm2 übertragbar ist . Mit anderen Worten können die zweiten Leiterprofile eine Erstreckung in der Förderrichtung und eine Erstreckung in der zweiten Richtung aufweisen, sodass eine derartig ausgebildete zweite Spulenfläche ausgebildet ist .
Eine zweite Spulenfläche kann zusätzlich die einer zweiten Seite des metallischen Werkstücks zugewandte Seite des zweiten Verbindungsstegs aufweisen .
In Versuchsreihen zur Verbesserung einer Produktionslinie wurden unterschiedliche Betriebsparameter der Induktionserwärmungsvorrichtung der Produktionslinie in multivariaten Versuchen genauer untersucht . Die bei den Versuchen festgestellten Vorteile , Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den weiteren erläuterten Aus führungsbeispielen .
Überraschenderweise und entgegen der bisherigen Annahme , dass höhere Eindringtiefen 5 auch zu einem höheren elektrischen Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück führen, wurde herausgefunden, dass der elektrische Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück bei weiterer Zunahme der Eindringtiefe 5 wieder abnimmt .
Aus den Versuchsreihen ergab sich, dass eine Eindringtiefe 5 mit einer spezi fi zierten maximalen Eindringtiefe , bzw . in bestimmten definierten Bereichen besonders vorteilhaft ist . Die Versuchsreihen haben zu den in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse geführt .
Tab . 1 : Eindringtiefe 5 , Elektrischer Wirkungsgrad und Erwärmungshomogenität in Dickenerstreckungsrichtung (Bewertung j eweils zwischen 0 und 10 , wobei 0 die kleinstmögliche Ausprägung und 10 die größtmögliche Ausprägung der j eweiligen Eigenschaft bedeutet . )
Die Eindringtiefe 5 wurde in den Versuchsreihen gemäß dem Zusammenhang in Formel ( 1 ) eingestellt . Für ein metallisches Werkstück kann eine temperaturabhängige Frequenz der durch die erste und zweite Spule fließenden Wechselströme für eine bestimmte Eindringtiefe 5 näherungsweise ermittelt werden .
Mittels einer thermografischen Aufnahme mit einer Wärmebildkamera der Oberfläche des metallischen Werkstücks , insbesondere der ersten Seite und/oder der zweiten Seite des metallischen Werkstücks , wurde die Erwärmungshomogenität entlang der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks sowie der elektrische Wirkungsgrad mittelbar bestimmt . Die in dem metallischen Werkstück erzeugte Wärmeenergie , und damit die Temperatur des metallischen Werkstücks , bestimmt sich nach dem Stromwärmegesetz ( auch „Erstes Joulsches Gesetz" genannt ) und ist direkt abhängig von dem durch das metallische Werkstück fließenden elektrischen Strom . Ausgehend von der an der Oberfläche des metallischen Werkstücks , insbesondere an der ersten Seite und/oder der zweiten Seite des metallischen Werkstücks gemessenen Temperatur kann über den in Formel ( 1 ) beschriebenen Zusammenhang die Temperatur in Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks über die Stromdichte in verschiedenen Schichten der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks näherungsweise berechnet werden . Der elektrische Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück wurde darauf folgend bestimmt . Aus der im metallischen Werkstück umgesetzten Wärmenergie wurde für einen definierten Zeitbereich die im metallischen Werkstück umgesetzte Leistung bestimmt . Aus der im selben Zeitbereich gemessenen elektrischen Leistung die der ersten Spule und der zweiten Spule bereitgestellt wurde , konnte schließlich der elektrische Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück bestimmt werden . Aus der Di f ferenz der der ersten Spule und der zweiten Spule bereitgestellten elektrischen Leistung und der in dem metallischen Werkstück umgesetzten Leistung konnte zudem die Verlustleistung der Spulen bestimmt werden .
Alternativ kann eine unmittelbare Bestimmung der Temperaturverteilung in der Dickenerstreckung in Versuchen durch in das metallische Werkstück eingelassene Thermoelemente erfolgen .
Wenn für eine Parameterkombination eine Erwärmungshomogenität entlang der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks von 10 angegeben ist , dann liegt die Temperaturabweichung entlang der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks bei < 1 Kelvin pro Millimeter . Bei einem metallischen Werkstück mit einer Dickenerstreckung von 110 mm liegen beispielsweise die maximale Temperatur und die minimale Temperatur entlang der Dickenerstreckung des metallischen Werkstücks maximal 110 Kelvin auseinander .
Es hat sich ferner überraschenderweise gezeigt , dass mit einer Verringerung der Kantenabstände zwar der elektrische Wirkungsgrad zwischen den Spulen und dem metallischen Werkstück erhöht werden kann, die Erwärmungshomogenität entlang der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks j edoch mit geringer werdendem Kantenabstand wieder abnimmt .
Aus den Versuchsreihen ergab sich, dass ein erster Kantenabstand und/oder ein zweiter Kantenabstand in bestimmten definierten Be- reichen besonders vorteilhaft ist . Die Versuchsreihen haben zu den in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse geführt .
Tab . 2 : Erster Kantenabstand bzw . Zweiter Kantenabstand, Elektrischer Wirkungsgrad und Erwärmungshomogenität entlang der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks (Bewertung j eweils zwischen 0 und 10 , wobei 0 die kleinstmögliche Ausprägung und 10 die größtmögliche Ausprägung der j eweiligen Eigenschaft bedeutet . )
In den Versuchsreihen der in Tabelle 2 zusammengefassten Ergebnisse wurde mittels einer thermografischen Aufnahme mit einer Wärmebildkamera der Oberfläche eines metallischen Werkstücks , insbesondere der ersten Seite und/oder der zweiten Seite des metallischen Werkstücks , die Erwärmungshomogenität entlang der Breitenerstreckung des metallischen Werkstücks direkt bestimmt . Der elektrische Wirkungsgrad wurde in analogerweise zu den Versuchsreihen der in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse bestimmt .
Weitere Vorteile , Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Aus führungsbeispielen . Dabei zeigen im Einzelnen :
Figur 1 : eine schematische Darstellung einer Produktionslinie in einer Seitenansicht gemäß einer ersten Aus führungs form;
Figur 2 : eine schematische Darstellung einer Produktionslinie in einer Seitenansicht gemäß einer zweiten Aus führungs form; und
Figur 3 : eine schematische Darstellung einer Induktionserwärmungsvorrichtung, die in einer Produktionslinie gemäß der ersten und zweiten Aus führungs form verwendet werden kann .
In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugs zeichen gleiche Bauteile bzw . gleiche Merkmale , sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt , sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird . Ferner sind einzelne Merkmale , die in Zusammenhang mit einer Aus führungs form beschrieben wurden, auch separat in anderen Aus führungs formen verwendbar .
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Produktionslinie 1 zur Verarbeitung von in einer Förderrichtung RI geförderten, in Figur 1 nicht dargestellten metallischen Werkstücken 2 in einer Seitenansicht gemäß einer ersten Aus führungs form . Die Produktionslinie 1 weist eine erste Umformvorrichtung 4 und eine mit der ersten Umformvorrichtung 4 mittels einer ersten Transporteinrichtung 60 verbundene zweite Umformvorrichtung 5 auf . Die Produktionslinie 1 weist ferner zwei Induktionserwärmungsvorrichtungen 3 zur Erwärmung eines in die Förderrichtung RI geförderten, in Figur 1 nicht dargestellten metallischen Werkstücks 2 auf . Eine Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist bezogen auf die Förderrichtung RI vor der ersten Umformvorrichtung 4 angeordnet . Diese Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist unmittelbar benachbart zu der ersten Umformvorrichtung 4 angeordnet . Die andere Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist bezogen auf die Förderrichtung RI zwischen der ersten Umformvorrichtung 4 und der zweiten Umformvorrichtung 5 angeordnet . Diese Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist unmittelbar benachbart zu der zweiten Umformvorrichtung 5 angeordnet .
Die Produktionslinie 1 weist eine mit der ersten Umformvorrichtung 4 mittels einer zweiten Transporteinrichtung 70 verbundene Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 auf . Diese Temperaturkonditionierungsvorrichtung ist als eine Erwärmungsvorrichtung 81 ausgebildet . Die Erwärmungsvorrichtung 81 ist bezogen auf die Förderrichtung RI vor der ersten Umformvorrichtung 4 angeordnet .
Die Produktionslinie 1 weist eine mit der zweiten Umformvorrichtung 5 verbundene Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 auf . Diese Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 ist als Laminarkühlstrecke 82 ausgebildet . Die Laminarkühlstrecke 82 ist bezogen auf die Förderrichtung RI hinter der zweiten Umformvorrichtung 5 angeordnet .
Die Produktionslinie 1 weist ferner eine Aufwickelvorrichtung 110 zum Aufwickeln eines durch die Produktionslinie 1 geförderten, nicht in Figur 1 dargestellten metallischen Werkstücks 2 .
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Produktionslinie 1 zur Herstellung und Verarbeitung von in einer Förder- richtung RI geförderten, in Figur 2 nicht dargestellten metallischen Werkstücken 2 in einer Seitenansicht gemäß einer zweiten Aus führungs form . Die Produktionslinie 1 weist eine Urformvorrichtung 6 zur Herstellung von in Figur 2 nicht dargestellten metallischen Werkstücken 2 auf , wobei die Urformvorrichtung 6 bezogen auf die Förderrichtung RI vor der ersten Umformvorrichtung 4 angeordnet ist . Die Urformvorrichtung 6 ist mittels einer zweiten Transporteinrichtung 70 mit der ersten Umformvorrichtung 4 verbunden .
Die Produktionslinie 1 weist eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 und eine unmittelbar zu der Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 benachbart angeordnete Induktionserwärmungsvorrichtung 3 auf . Diese Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 ist als Erwärmungsvorrichtung 81 ausgebildet . Die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist bezogen auf die Förderrichtung RI vor der Erwärmungsvorrichtung 81 angeordnet . Die Erwärmungsvorrichtung 81 und die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 bilden eine erste Temperaturkonditionierungsgruppe 83 . Die erste Temperaturkonditionierungsgruppe 83 ist bezogen auf die Förderrichtung RI zwischen der Urformvorrichtung 6 und der ersten Umformvorrichtung 4 angeordnet . Die erste Temperaturkonditionierungsgruppe 83 ist unmittelbar benachbart zu der Urformvorrichtung 6 und der ersten Umformvorrichtung 4 angeordnet .
Die Produktionslinie 1 weist eine weitere Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 und eine weitere , unmittelbar zu dieser Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 benachbart angeordnete Induktionserwärmungsvorrichtung 3 auf . Diese Temperaturkonditionierungsvorrichtung 80 ist als Erwärmungsvorrichtung 81 ausgebildet . Die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist bezogen auf die Förderrichtung RI hinter der Erwärmungsvorrichtung 81 angeordnet . Die Erwärmungsvorrichtung 81 und die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 bilden eine zweite Temperaturkonditionierungsgruppe 84 . Die zweite Temperaturkonditionierungsgruppe 84 ist bezogen auf die Förderrichtung RI zwischen der ersten Umformvorrichtung 4 und der zweiten Umformvorrichtung 5 angeordnet . Die zweite Temperaturkonditionierungsgruppe 84 ist unmittelbar benachbart zu der ersten Umformvorrichtung 4 und der zweiten Umformvorrichtung 5 angeordnet .
Alternativ kann die Erwärmungsvorrichtung 81 durch eine nicht dargestellte Kühlvorrichtung ersetzt oder ergänzt werden .
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Induktionserwärmungsvorrichtung 3 , die in einer Produktionslinie 1 gemäß der ersten und zweiten Aus führungs form verwendeten verwendet werden kann . Die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 ist in einer Seitenansicht schematisch dargestellt . Die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 weist eine erste Spule 10 auf , die in einer ersten Richtung R2 derart positionsverstellbar gelagert ist , dass ein erster Normalenabstand NI zwischen der ersten Spule 10 und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung 3 befindlichem Werkstück 2 veränderbar ist . Die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 weist eine zweite Spule 20 auf , die in der ersten Richtung R2 derart positionsverstellbar gelagert ist , dass ein zweiter Normalenabstand N2 zwischen der zweiten Spule 20 und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung 3 befindlichem Werkstück 2 veränderbar ist .
Die erste Spule 10 ist mit einer ersten Kondensatoreinrichtung 11 elektrisch verbunden und die zweite Spule 20 ist mit einer zweiten Kondensatoreinrichtung 21 elektrisch verbunden . Die erste Kondensatoreinrichtung 11 und die zweite Kondensatoreinrichtung 21 weisen einen gemeinsamen Kondensatorschrank 90 auf und bilden damit eine bauliche Einheit . Die erste Kondensatoreinrichtung 11 und die zweite Kondensatoreinrichtung 21 sind in einer zweiten Richtung R3 positionsverstellbar gelagert . Die erste Kondensatoreinrichtung 11 und die zweite Kondensatorein- richtung 21 weisen eine gemeinsame Kondensatorverstelleinrichtung 40 auf .
Die erste Spule 10 und die zweite Spule 20 sind j eweils in einer ersten Richtung R2 und in der zweiten Richtung R3 positionsverstellbar gelagert . Die erste Spule 10 ist relativ zu der ersten Kondensatoreinrichtung 11 und zu der zweiten Kondensatoreinrichtung 21 in der ersten Richtung R2 und in der zweiten Richtung R3 positionsverstellbar . Die zweite Spule 20 ist relativ zu der ersten Kondensatoreinrichtung 11 und zu der zweiten Kondensatoreinrichtung 21 in der ersten Richtung R2 und in der zweiten Richtung R3 positionsverstellbar .
Die erste Spule 10 ist mittels einer als Kabel 101 ausgebildeten Energieübertragungseinrichtung 100 mit der ersten Kondensatoreinrichtung 11 elektrisch verbunden und die zweite Spule 20 ist mittels einer weiteren als Kabel 101 ausgebildeten Energieübertragungseinrichtung 100 mit der zweiten Kondensatoreinrichtung 21 elektrisch verbunden . Die Energieübertragungseinrichtungen 100 ermöglichen eine Abstandsveränderung zwischen der ersten Spule 10 und der ersten und zweiten Kondensatoreinrichtung 11 , 21 bzw . zwischen der zweiten Spule 20 und der ersten und zweiten Kondensatoreinrichtung 11 , 21 in der ersten Richtung R2 und in der zweiten Richtung R3 .
Die Induktionserwärmungsvorrichtung 1 weist eine Verstelleinrichtung 30 auf , wobei die Verstelleinrichtung 30 zwei Zylindereinrichtungen 31 , 32 aufweist , wobei eine erste Zylindereinrichtung 31 zur Verstellung einer Lage der ersten Spule 10 in der ersten Richtung R2 eingerichtet ist , und wobei eine zweite Zylindereinrichtung 32 zur Verstellung einer Lage der zweiten Spule 20 in der ersten Richtung R2 eingerichtet ist . Durch Verstellen einer Lage der ersten Spule 10 mittels der ersten Zylindereinheit 31 wird der erste Normalenabstand NI zwischen der ersten Spule 10 und dem metallischen Werkstück 2 in der ersten Richtung R2 eingestellt . Durch Verstellen einer Lage der zweiten Spule 20 mittel s der zweiten Zylindereinheit 32 wird der zweite Normalenabstand N2 zwischen der zweiten Spule 20 und dem metallischen Werkstück 2 in der ersten Richtung R2 eingestellt . Ein sich einstellender Luftspalt d zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule ist die betragliche Summe des ersten Normalenabstands NI , der Dickenerstreckung t des metallischen Werkstücks 2 und des zweiten Normalenabstands N2 .
Die Verstelleinrichtung 30 weist ferner zwei Verfahreinheiten 33 , 34 auf , wobei eine erste Verfahreinheit 33 zur Verstellung einer Lage der ersten Spule 10 in der zweiten Richtung R3 eingerichtet ist und eine zweite Verfahreinheit 34 zur Verstellung einer Lage der zweiten Spule 20 in der zweiten Richtung R3 eingerichtet ist .
Die Induktionserwärmungsvorrichtung 3 weist eine mit der ersten Spule 10 und der zweiten Spule 20 elektrisch verbundene Energieversorgungseinrichtung 50 auf , wobei die Energieversorgungseinrichtung 50 dazu eingerichtet ist , die erste Spule 10 und die zweite Spule 20 derart mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, dass eine Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule 10 und/oder der zweiten Spule 20 induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks 2 kleiner oder gleich 0 , 7 Mal einer Dickenerstreckung t des geförderten metallischen Werkstücks 2 ist .
Bezugszeichenliste
1 Produktionslinie
2 Metallisches Werkstück
3 Indukt ions erwärmungs Vorrichtung
4 Erste Umformvorrichtung
5 Zweite Umformvorrichtung
6 Urformvorrichtung
10 Erste Spule
11 Erste Kondensatoreinrichtung
20 Zweite Spule
21 Zweite Kondensatoreinrichtung
30 Verstelleinrichtung
31 Erste Zylindereinrichtung
32 Zweite Zylindereinrichtung
33 Erste Verfahreinheit
34 Zweite Verfahreinheit
40 Kondensatorverstelleinrichtung
50 Energie Versorgungseinrichtung
60 Erste Transporteinrichtung
70 Zweite Transporteinrichtung
80 Temper a turkonditionierungs Vorrichtung
81 Erwärmungs Vorrichtung
82 Laminare Kühlstrecke
83 Erste Temper a turkonditionierungs gruppe
84 Zweite Temper a turkonditionierungs gruppe
90 Kondens a tor schrank
100 Energieübertragungseinrichtung 101 Kabel 110 Auf wickel Vorrichtung t Dickenerstreckung eines metallischen Werkstücks d Luftspalt ( zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule ) R1 Förderrichtung
R2 Erste Richtung R3 Zweite Richtung NI Erster Normalenabstand
N2 Zweiter Normalenabstand

Claims

Patentansprüche
1. Produktionslinie (1) zur Herstellung und/oder Verarbeitung von in einer Förderrichtung (RI) geförderten metallischen Werkstücken (2) , wobei die Produktionslinie (1) folgende Merkmale aufweist : die Produktionslinie (1) weist zumindest eine erste Umformvorrichtung (4) und eine mit der ersten Umformvorrichtung (4) mittels einer ersten Transporteinrichtung (60) verbundene zweite Umformvorrichtung (5) auf; die Produktionslinie (1) weist zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung (3) zur Erwärmung eines in die Förderrichtung (RI) geförderten metallischen Werkstücks (2) auf; wobei die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) eine erste Spule (10) aufweist, die in einer ersten Richtung (R2) derart positionsverstellbar gelagert ist, dass ein erster Normalenabstand zwischen der ersten Spule (10) und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung (3) befindlichem Werkstück (2) veränderbar ist; wobei die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) eine zweite Spule (20) aufweist, die in der ersten Richtung (R2) derart positionsverstellbar gelagert ist, dass ein zweiter Normalenabstand zwischen der zweiten Spule (20) und einem sich in der Induktionserwärmungsvorrichtung (3) befindlichem Werkstück (2) veränderbar ist; wobei die erste Spule (10) und/oder die zweite Spule (20) mit einer ersten Kondensatoreinrichtung (11) elektrisch verbunden ist/sind; wobei die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) zumindest eine mit der ersten Spule (10) und/oder der zweiten Spule (20) elektrisch verbundene Energieversorgungseinrichtung (50) aufweist; und wobei die Energieversorgungseinrichtung (50) dazu eingerichtet ist, die erste Spule (10) und die zweite Spule (20) derart mit Wechselstrom und/oder Wechselspannung zu versorgen, dass eine Eindringtiefe 5 von mittels der ersten Spule (10) und/oder der zweiten Spule (20) induziertem Strom in stromtragende Schichten des geförderten metallischen Werkstücks (2) kleiner oder gleich 0,7 Mal einer Dickenerstreckung (t) des geförderten metallischen Werkstücks (2) ist.
2. Produktionslinie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung (3) bezogen auf die Förderrichtung (RI) vor der ersten Umformvorrichtung (4) angeordnet ist.
3. Produktionslinie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung (3) bezogen auf die Förderrichtung (RI) zwischen der ersten Umformvorrichtung (4) und der zweiten Umformvorrichtung (5) angeordnet ist .
4. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Induktionserwärmungsvorrichtung (3) bezogen auf die Förderrichtung (RI) unmittelbar benachbart zu der ersten Umformvorrichtung (4) oder zu der zweiten Umformvorrichtung (5) angeordnet ist.
5. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) eine induktive Erwärmungsstrecke in der Förderrichtung (RI) von kleiner oder gleich 10.000 mm aufweist.
6. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: die Produktionslinie (1) weist zumindest eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung (80) auf; die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) ist bezogen auf die Förderrichtung (RI) unmittelbar benachbart zu der Temperaturkonditionierungsvorrichtung (80) angeordnet; oder die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) ist bezogen auf die Förderrichtung (RI) zu der Temperaturkonditionierungsvorrichtung (80) beabstandet angeordnet.
7. Produktionslinie (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Temperaturkonditionierungsvorrichtung (80) bezogen auf die Förderrichtung (RI) vor der ersten Umformvorrichtung (4) und/oder hinter der zweiten Umformvorrichtung (5) und/oder zwischen der ersten Umformvorrichtung (4) und der zweiten Umformvorrichtung (5) angeordnet ist.
8. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionslinie (1) zumindest eine Urformvorrichtung (6) zur Herstellung von metallischen Werkstücken (2) aufweist, wobei die Urformvorrichtung (6) bezogen auf die Förderrichtung (RI) vor der ersten Umformvorrichtung (4) angeordnet ist.
9. Produktionslinie (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Urformvorrichtung (6) mittels einer zweiten Transporteinrichtung (70) mit der ersten Umformvorrichtung (4) verbunden ist.
10. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (20) mit einer zweiten Kondensatoreinrichtung (21) elektrisch verbunden ist .
11. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (10) und/oder die zweite Spule (20) in einer zweiten Richtung (R3) positionsverstellbar gelagert ist/sind.
12. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatoreinrichtung (11) in der zweiten Richtung (R3) positionsverstellbar gelagert ist.
13. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (10) und/oder die zweite Spule (20) in der ersten Richtung (R2) relativ zu der ersten Kondensatoreinrichtung (11) positionsverstellbar gelagert ist/sind.
14. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (10) und/oder die zweite Spule (20) in der zweiten Richtung (R3) relativ zu der ersten Kondensatoreinrichtung (11) positionsverstellbar gelagert ist/sind.
15. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (10) und die zweite Spule (20) zur Erwärmung von in die Förderrichtung (RI) geförderten metallischen Werkstücken (2) mittels Querf eldinduk- tion und/oder Längsf eldinduktion eingerichtet sind.
16. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionserwärmungsvorrichtung (3) zumindest eine dritte Spule aufweist, wobei die dritte Spule zur Erwärmung von in die Förderrichtung (RI) geförderten metallischen Werkstücken (2) mittels Querf eldinduktion eingerichtet ist.
17. Produktionslinie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Spulenfläche der ersten Spule (10) derart ausgebildet ist, dass elektrische Leis- tung durch die erste Spulenfläche bei einer Leistungsdichte von kleiner oder gleich 500 W/cm2 übertragbar ist .
EP25708733.8A 2024-02-26 2025-02-25 Produktionslinie zur herstellung und/oder verarbeitung von metallischen werkstücken Pending EP4710715A1 (de)

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