FI109262B - Induktiouuni - Google Patents

Description

109262

Induktiouuni Tämä keksintö koskee parannettua induktiouunia terästeolli-5 suuden laakeiden tuotteiden kuumentamiseksi tai uudelleenkuu-mentamiseksi, erityisesti aikaansaamaan uudelleen homogeeninen lämpötila, joka on sopiva ohuiden teräslaatta-aihioiden valssaamiseksi.

10 Italialaisesta patenttihakemuksesta No. 20534 A/89, joka vastaa kansainvälistä julkaisua WO 90/14742, tunnetaan induktiouuni, joka käsittää käämisarjan, joita syötetään erikseen yhdellä tai useammalla taajuusmuuttajalla ja joiden poikki kulkee peräkkäin kaistale, jota kunkin käämin ja sitä 15 seuraavan käämin välissä olevat telaparit kannattavat ja syöttävät eteenpäin, jossa on varustettuna vuonkeskitinväli-neitä asennettuna pareittain kunkin induktorin päihin ainakin ylä- ja alasivulle itse kaistaleen määrittämän tason suhteen.

20 Vaikka tämä ratkaisu antaa parhaat tulokset, kun se sallii ensimmäistä kertaa hyödyntää tyydyttävästi induktiokuumennus-| . ta pitkittäisten laakeiden tuotteiden yhteydessä, kun taas . aikaisemmin magneettinen vuo suunnattiin pääasiassa niin, että se meni kaistaleen poikki poikkisuunnassa paksuussuun-.·. 25 nassa huonoin tuloksin, mutta vain reunojen lämpökäsittelemi- seksi, kuitenkin on esiintynyt joitakin epämukavuuksia, pääasiassa johtuen magneettisen vuon suuresta vuodosta, mikä kun se sulkeutuu kaistaleen ulkosivulla, menee laitteen ·. rakenteellisten metalliosien poikki aiheuttaen täten niiden 30 kuumenemista, mitä ei haluta, riippumatta sivuvuonkeskitti-; ’·’ mien, jotka voivat olla siirrettäviä, läsnäolosta.

Aikaisemmin, pitkillä induktoreilla (pitkin kuumennettavan 2 109262 tuotteen pitkittäistä sivua), kuten oli mahdollista paksummilla tuotteilla, keskittimien mahdollinen käyttö olisi hyödytöntä, koska pieni parannus tehossa ja vuodon alenemassa ei olisi ollut kustannusten lisäyksen arvoinen. Lyhyellä 5 induktorilla, jotka on välttämättä otettu käyttöön laakeiden tuotteiden, kuten laattojen yhteydessä, ei yllämainitun patentin mukaisten sivuvuonkeskittimien läsnäolo ratkaise vuovuodon ongelmaa ja se johtaa suhteellisen alhaisiin, esim.

0,6 tai alle oleviin tehokkuuksiin, kun ajatellaan kuumennet-10 tavaan laakeaan tuotteeseen tulevan tehon, sisältäen esim.

säteilyn takia tapahtuvat häviöt, suhdetta syötettyyn aktiiviseen tehoon.

Tosiasiassa ei käämien pitkittäistä kokoa voida tehdä liian 15 suureksi, koska kahden peräkkäisen käämin välisen välin pitämiseksi alhaisessa arvossa, jonka yläpuolella ohutta tuotetta ei voitaisi syöttää eteenpäin sopivalla tavalla, olisi tuloksena telojen pienennetty läpimitta, mitä tulisi välttää, jottei taivutussäde olisi liian pieni, mistä seuraa ... 20 laakean tuotteen kangertelu ja ongelmia lämmön siirtymisessä.

Sitten tehtiin yritys muuntaa mekaanisia osia vuovuodon . . aiheuttamien haittojen voittamiseksi. Tämän tyyppinen ratkai— * su vaatii sen, että varustetaan teloja, jotka on päällystetty • tulenkestävällä materiaalilla estämään kipinöiminen ja sen ·,·. 25 seurauksena kaistaleen "täplittyminen" ja/tai tehdään ei- kiinteitä teloja, mutta muodostetaan eristettyjä sektoreita estämään eddyvirtojen kehittyminen tai lopulta asennetaan telat erillisille pilareille, kuten betonisille pilareille.

·· Tämä rakennetapa aikaansaisi ei vain monimutkaisempaa ja 30 kalliimpaa, vaan myös vähemmän kiinteän ja tiiviin rakenteen, joka ei varmasti ole niin sopiva tämän tyyppiseen käsittelyyn ·. ja terästeollisuuden ympäristöön.

3 109262

Nyt on yllättäen havaittu, että käyttämällä vuonkeskittimiä, jotka ulottuvat koko käämin matkalle, ollen muodostettuja esimerkiksi kahdesta lamellipaketista, joilla on olennaisen C-muotoinen poikkileikkaus, kuten sellainen joka ympäröi 5 induktiokäämiä sekä ylä- että alasivulta kuumennettavan tuotteen määrittämän tason suhteen, jolloin vapaaksi jätetään vain itse tuotteen käytävä, vuovuoto alenee ainakin 90% ja yllämainittu tehokkuus voi nousta noin 0,7:ään tai yli.

Energian säästön lisäksi voidaan saada mekaaninen rakenne, 10 joka on rakenteeltaan pelkästään tavanomainen, s.o. ensiluokkainen ja sopiva teräksen valmistuksen alalle, missä päinvastoin induktiouuneja on tavallisesti pidetty ennen jotenkin asiaankuulumattomana, ei tuolle alueelle sovitettuihin kiinteisiin rakenteisiin kuuluvina.

1 5

Keksinnön mukaisen parannetun induktiouunin nämä ja lisätar-koitukset, edut ja piirteet tulevat alan ammattilaisille ilmiselviksi keksinnön parhaana pidetyn suoritusmuodon yksityiskohtaisesta kuvauksesta, joka on annettu ei-rajoitta-20 vana esimerkkinä, viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: ! ! Kuvio 1 esittää perspektiivikuvana, osittain aukileikattuna, i uunin kuumennuselementtiä tai käämiä; I v. 25

Kuvio 2 esittää tämän keksinnön induktiouunia, joka on muodostettu neljästä kuvion 1 kuumennuselementistä, kaa-viomaisena sivukuvana; 30 Kuviot 3a ja 3b esittävät magneettisen vuon kulkua perinteisessä induktorissa ja vastaavasti indusoitua virran kulkua kuumennetussa materiaalissa; ja 4 109262

Kuvio 4 esittää kaaviomaista leikkauskuvaa pitkin kuvion 1 viivaa IV-IV osoittaen magneettisen vuon kulkua tämän keksinnön mukaisten vuonkeskittimien lamelleissa 7.

5 Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti vain yksi keksinnön mukaisen uunin kuumennuselementti 10 kaistaleen 1 eteenpäin kulkusuunnassa, käsittäen tuille 9 asennetut kaksi telaparia 8, kuten esitetään kuviossa 2 ja muodostuen käämistä 2, jonka poikkileikkaus on olennaisen suorakulmainen ja joka on 10 vuorattu tulenkestävään lohkoon 3. Piirustuksessa nähdään käämin pää 4, joka antaa sähköisen yhteyden tehonlähteeseen sopivien johtimien tai kokoomakiskojen, joita ei ole esitetty, kautta ja jossa on jäähdytysputkiston verkosto. Tosiasiassa siinä voidaan nähdä reikiä 4a, 4b, käämin sisäpuolel-15 la ja sen kanssa samanakselisesti jäähdytysveden sisään-tuomista ja vastaavasti ulosviemistä varten.

Jättäen pois kuvauksen muista rakenteellisista tai lisäosista, jotka tunnetaan alalla hyvin, keksinnön mukaisesti kuvio , 20 1 esittää vuonkeskittimen 5, joka sulkee sisäänsä täysin käämin 2 niin, että vain väli 6 on jätetty vapaaksi käämin , muodostaman lenkin kahden varren väliin, joka väli on riittä- ’ vä kaistaleen 1 menemiseksi sen läpi. Vuonkeskitin 5 muodos- tuu kahden magneettisen lamellipaketin kokoonpanosta, s.o.

25 ylemmän 5a ja alemman 5b, jotka sopivat toisiinsa päissä, jolloin käämi 2 on täysin niiden ympäröimä pitäen keskivälin 6 vapaana. Kuten esitetään paremmin yläpaketin 5a suhteen, joka esitetään osittain aukileikatuin koteloin, sen muodosta- • vat lamellit tai rautalevyt 7 on suunnattu kaikki toistensa 30 kanssa yhdensuuntaisina suoriin kulmiin kaistaleen 1 ja • vastaavan käämin 2 ylä- tai alalenkin määrittämän tason suhteen vahvistaen täten, suurella magneettisella permeabili-teetilla, sen sisäpuolista vuon keskitystä. Mennessään 5 109262 pitkittäissuunnassa kaistaleen 1 pituuden poikki, kuten esitetään kuviossa 4, vuolla olisi taipumus sulkea tiensä ulkosivulla yhdistyen itse uunin metallisten rakenneosien kautta. Todellisuudessa vuovuoto virtaa rengasmaisesti kunkin 5 lamellin sisällä sulkien täten magneettisen piirin, mutta samaan aikaan estäen tai vähentäen minimiinsä indusoitujen virtojen kehittymisen poikittaissuunnassa johtuen korkeasta vastuksesta, jonka lamellipaketti aikaansaa, kun indusoidut tai eddyvirrat kulkevat rautalevystä toiseen.

10

Ylläkuvatun paremmaksi selittämiseksi, viitaten kuvioihin 3a, 3b, jotka koskevat tekniikan tasoa, voidaan havaita, kuinka magneettinen vuo, jonka käämi 2, joka on esitetty poikkileikkauksena, tuottaa kulkiessaan kuumennettavan materiaalin 1 15 läpi, sulkeutuu olennaisesti ilmassa ja tuottaa indusoidun virran materiaaliin 1 suunnan ollessa kuvattu nuolella C. Varhaisessa vuon kulkujen analyyttisessä tutkimuksessa, kuten teoreettisesti esitetään kuviossa 3, havaitaan mitättömiä magneettisen kentän arvoja 200 mm:n etäisyydellä induktoris-20 ta. Kuitenkin, kun tutkitaan todellista järjestelmää, tukira- » • kenteilla, joiden μΓ on korkeampi kuin 1 , kun ne on tehty « i teräksestä tai joka tapauksessa määrittävät suljettuja i * • ; renkaita, havaitaan, että vuo on huomattavasti taipunut ' , näistä metalliosista antaen täten aiheen tehohäviöihin, jotka ,‘* 25 voidaan arvioida 20 %:ksi.

Kuviossa 4, joka esittää kaaviomaisesti poikkileikkauksena vuonkeskitintä 5 teräsosan parin kanssa, nimittäin ylemmän 7a : ja alemman 7b kanssa, magneettinen vuo F sulkeutuu olennai- 30 sesti sen sisällä vähentääkseen minimiinsä häviöt, jotka V johtuvat eddyvirroista käämin sydämessä. Ilmeisesti magneet tiset rautalevyt täytyy mitoittaa sopivasti tätä tarkoitusta ;' varten, jolloin kokovalinnan täytyy olla sitä huolellisempi i 6 109262 mitä korkeampi on magneettisen vuon taajuus.

Seuraavassa raportoidaan esimerkki suoritusmuodosta, kokeelliselta pohjalta, tämän keksinnön mukaiselle induktiouunijär-5 jestelmälle, jotta osoitettaisiin saatu korkeampi tehokkuus.

ESIMERKKI

Valmistettiin induktiouuni ohuille laatoille asettamalla 10 sarjaan neljä induktorikokoonpanoa, kuten kuvattiin yllä ja esitettiin piirustuksissa, joiden syöttöteho oli 925 kW kuhunkin ja työtaajuus 6 kHz. Kuumennettava ohut laatta, joka oli tehty Fe 37-teräksestä, mitoitettiin 1330 mm leveäksi ja 25 mm paksuksi. Lämpötila osoitettiin kahden lämpöparin 15 avulla, joista toinen sijaitsi laatan keskellä ja toinen 2 mm päässä sen pinnasta. Syöttämällä ohutta laattaa eteenpäin 9 m/min nopeudella havaittiin lämpötilagradientti 83°C. Myös aikaisemmin tehtyjen kokeiden avulla havaittiin, että tässä lämpötilassa säteilystä johtuvat lämpöhäviöt ovat 17°C. Tästä 20 syystä kokonaisnettoero lämpötilassa oli 100°C, se vastaa materiaalin ominaislämmön arvolla 0,2 Wh · Kg-1 · K'1 energiaa 25x1 330x7,85 · 1 0'6x9000x60x0,2x1 00°C = 2819 kWh. Tehohäviöt ·;·: ytimessä olivat 12 W, s.o. 1% kokonaistehosta.

: ·.: 25 Siksi induktorin tehokkuus voidaan laskea syötetyn tehon suhteena laatan todella saamaan tehoon: η = 2819/(925x4) = ·' 0,762, taas noin 0,6 arvo olisi saatu samoissa olosuhteissa, mutta kahdella yllämainitun aikaisemmin julkaistun patentti-! hakemuksen W0 90/14742 sivuvuonkeskittimellä lineaaristen 30 vuonkeskittimien sijasta, jotka sulkevat sisäänsä kunkin • tämän keksinnön mukaisen induktorin.

:.· Tämän keksinnön mukaisen parannetun induktiouunin ylläkuvail- 7 109262 tuun ja kuvattuun suoritusmuotoon voidaan tehdä mahdollisia lisäyksiä ja/tai muunnoksia ylittämättä itse keksinnön suojapiiriä. On selvää, että käämien tai kuumennuselement-tien, jotka muodostavat sarjassa uunin, lukumäärä ei ole 5 kriittinen ja se voidaan valita halutuksi.

!

Claims (2)

8 109262

1. Induktiouuni laakeiden tuotteiden (1), kuten teräs-kaistaleiden tai ohuiden, enintään 30 mm paksuisten laattojen, jotka kulkevat jatkuvasti mainitun uunin poikki, kuumentamiseksi homogeeniseen lämpötilaan, käsittäen peräkkäisiä induktiokäämejä (2), joista kukin on suljettu induktorikokoonpanoon tulenkestävällä materiaalilla (3) ja joita syötetään erikseen taajuusmuuttajilla, jolloin uuniin on varustettu telapareja (8) kunkin käämin ja sitä seuraavan käämin väliin laakean tuotteen (1) tukemiseksi ja syöttämiseksi eteenpäin, jolloin kunkin käämin (2) koko kaistaleen syöttösuunnassa on 350 mm tai vähemmän, tunnettu siitä, että kukin käämi (2) on lineaarisen vuon-keskittimen (5) sisäänsä sulkema, joka keskitin ulottuu j pitkin käämin (2) koko pituutta poikittaissuunnassa laakean tuotteen (1) syöttösuunnan suhteen, ja muodostuu kahdesta osasta (5a, 5b), ylä- ja vastaavasti alaosasta, jotka on yhdistetty päistään jättäen keskelle vapaan välin (6) mainitun laakean tuotteen (1) kulkemiseksi lävitseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen induktiouuni, tunnettu siitä, että lineaarisen keskittimen (5) kumpikin osa (5a, 5b) on muodostettu magneettisten rautalevyjen (7), jotka * * on järjestetty rinnakkain, paketista, jotka ovat olennai- • · ; ,·, sen C-muotoisia ja kaikki suunnattuja suoraan kulmaan I! sekä käämin (2) tasoa että kuumennettavan tuotteen (1) * » » ‘ määrittämää tasoa vastaan, järjestettynä toisiaan vasten ;;; olevaan suhteeseen sulkeakseen sisäänsä mainitun välin '·’ * (6) ja käsittäen välissään mainitun käämin (2) joka vuo rostaan ympäröi laakeaa tuotetta (1). 9 109262