WO2021115508A1 - Querfeldinduktionsheizeinrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the partial induction loops have rounded heads arranged adjacent to one another.
  • Each partial induction loop is preferably designed in the head area in the manner of a hammer head. It has been shown that with hammer heads of this type a particularly good control of the edge heating of the belt is possible. The hammer head geometry of the inductor head therefore proves to be superior to the known lamp shape geometry.
  • each part of the induction loop preferably has forward and return conductors running parallel to one another in its foot region.
  • the partial induction coils extend, in particular in a standard position, with their hammer head over one strip edge and with their forward and return conductors over the other strip edge. As already mentioned, this avoids overheating of the edges and suppression of parasitic circulating currents and achieves a higher surface power density with less edge overheating.

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Abstract

Es wird eine Querfeldinduktionsheizeinrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallband in einer Walzanlage beschrieben. Die Einrichtung weist einen oberen Induktor und einen unteren Induktor auf, zwischen denen das zu erwärmende Metallband angeordnet ist. Jeder Induktor ist in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen unterteilt, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen gegensinnig ausgerichtet ist. Hierdurch lässt sich eine besonders gute Steuerung der Kantenerwärmung des Bandes erreichen.

Description

Querfeldinduktionsheizeinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Querfeldinduktions heizeinrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallband in einer Walzanlage mit einem oberen Induktor und einem unte- ren Induktor, zwischen denen das zu erwärmende Metallband angeordnet ist.
Derartige Querfeldinduktionsheizeinrichtungen sind bekannt. So ist beispielsweise in der CN 104508154 B eine Querfeld- induktionsheizeinrichtung beschrieben, bei der zwei In duktoren oberhalb und unterhalb eines Metallbandes angeord net sind, um das Metallband zu erwärmen. Beide Induktoren besitzen einen Leitungsteil (Speiseteil) sowie einen För derteil, die auf der gleichen Seite des zu erwärmenden Ban- des angeordnet sind. Ferner hat jeder Induktor einen gebo genen Kopf, die jeweils einer Kante des zu erwärmenden Ban des zugeordnet sind und auf verschiedenen Seiten des Me tallbandes angeordnet sind. Dadurch, dass bei dieser Anordnung sämtliche Teile auf einer Seite des zu erwärmenden Bandes angeordnet sind, wird eine besonders gute Raumaus- nutzung des an einer Walzstraße zur Verfügung stehenden Platzes erreicht.
Eine weitere Querfeldinduktionsheizeinrichtung ist in der EP 2 624 974 Bl beschrieben. Die Heizeinrichtung weist Induktoren auf, welche zwischen zwei nebeneinander angeordne ten Walzgerüsten vorgesehen sind. Die Induktoren umfassen jeweils eine Leiterschleife oberhalb und unterhalb eines zu erwärmenden Bandes und bestehen jeweils aus einem C-förmi- gen Induktionsbügel, der auf der Bedienseite der Walzstraße offen ist und auf der Antriebsseite zumindest mittels der Induktorspeisungen geschlossen ist. Ein Induktorpärchen mit insgesamt zwei Induktoren ist in Bandlaufrichtung neben einander angeordnet. Dabei können die beiden Induktorpär- chen jeweils abhängig von der Breite des Bandes senkrecht zur Bandlaufrichtung so gegeneinander verfahren werden, dass in Summe eine symmetrische Heizwirkung auf das Band erreicht wird. Dabei werden die Induktorspeisungen zusammen mit den jeweils verbundenen Induktoren senkrecht zu der Bandlaufrichtung verschoben.
Diese bekannten Querfeldinduktionsheizeinrichtungen funktionieren in der Regel gut, um eine gleichmäßige induktive Erwärmung des Metallbandes zu erzielen. Es können sich je- doch manchmal Probleme hinsichtlich einer Überhitzung der Bandkanten ergeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Querfeldinduktionsheizeinrichtung der eingangs beschriebe- nen Art vorzusehen, die eine besonders gute Steuerung der Bandkantenerwärmung ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einer Querfeldinduktionsheizeinrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Induktor in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen unterteilt ist, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte ein gespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen gegensinnig ausgerichtet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Aufteilung eines jeden Induktors in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen wird eine besonders hohe Flächenleistungsdichte bei gerin gerer Kantenüberhitzung erzielt. Durch die Aufteilung in zwei gegensinnig eingespeiste und nebeneinander angeordnete Leiterschleifen wird der Leistungseintrag in das zu erwär mende Band im Bereich zwischen den Leiterschleifen im Ver gleich zum Bereich unterhalb der Leiterschleifen deutlich geringer gehalten, so dass eine geringere Erwärmung resultiert. Somit wird eine Überhitzung der Bandkante bei größt möglicher Flächenleistungsdichte verhindert.
Dadurch, dass der geteilte Strom in beiden Schleifen (Loops) gegensinnig ausgerichtet ist, kompensieren sich die resultierenden Magnetfelder im Kopfbereich des Induktors. Dadurch wird verhindert, dass ein Kreisstrom über die nichtisolierten Antriebsrollen des Bandes induziert wird.
Durch die beiden gegensinnig eingespeisten Teilspulen wird der resultierende magnetische Fluss, der eine Leiterschlei fe durchsetzt, die beide Teilspulen symmetrisch umfasst, zu Null. Damit wird keine elektrische Spannung in der Leiter- schleife induziert, so dass auch der Strom in der Schleife Null ist.
Vorzugsweise sind die beiden nebeneinander angeordneten Teilinduktionsschleifen in einem Spulengehäuse angeordnet. Sie sind insbesondere innerhalb einer Abschirmhaube ange ordnet, um das resultierende Streufeld zu bedampfen.
Jede Teilinduktionsschleife ist senkrecht zur Bandachse einzeln bewegbar. Hierdurch kann das Einfädeln des Bandkop fes unterstützt werden. Im Falle von Bandsalat können die Spulen geöffnet werden, um das überschüssige Material zu entfernen . Vorzugsweise sind die beiden Teilinduktionsschleifen zwischen zwei Antriebsrollen des zu erwärmenden Bandes ange ordnet. Wird eine Leiterschleife durch das Band und die beiden geerdeten Antriebsrollen des Bandes gebildet, wird dadurch sowohl eine Funkenbildung zwischen Band und An- triebsrolle verhindert als auch ein Strom über die Lager stellen vermieden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ferner eine Unterdrü ckung von parasitären Kreisströmen erreicht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen bei de Teilinduktionsschleifen benachbart zueinander angeordne te abgerundete Köpfe auf. Dabei ist jede Teilinduktions schleife vorzugsweise im Kopfbereich nach Art eines Hammer- kopfes ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass mit derarti gen Hammerköpfen eine besonders gute Steuerung der Kanten- erwärmung des Bandes möglich ist. Die Hammerkopf-Geometrie des Induktorkopfes erweist sich daher der bekannten Lamp shape-Geometrie als überlegen.
Generell wird durch die Aufteilung eines Induktors in zwei gegensinnige Schleifen eine Erwärmung auf einer kürzeren Strecke erzeugt, wobei insbesondere an der Kante im Fußbereich des Bandes eine wesentlich geringere Überhitzung er zielt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform weist jede Teil induktionsschleife vorzugsweise in ihrem Fußbereich paral lel zueinander verlaufende Hin- und Rückleiter auf. Dabei erstrecken sich die Teilinduktionsspulen insbesondere in einer Standardposition mit ihrem Hammerkopf über die eine Bandkante und mit ihrem Hin- und Rückleiter über die andere Bandkante. Wie bereits erwähnt, wird hiermit eine Überhit zung der Kanten sowie eine Unterdrückung von parasitären Kreisströmen vermieden und eine höhere Flächenleistungsdichte bei geringerer Kantenüberhitzung erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläu tert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Querfeldinduktionsheizeinrichtung.
Von der hier beschriebenen Querfeldinduktionsheizeinrichtung ist lediglich ein in zwei Teilinduktionsschleifen 2, 3 aufgeteilter Induktor oberhalb eines zu erwärmenden Bandes 1 einer Walzstraße dargestellt, während der zugehörige In duktor unterhalb des Bandes und entsprechende Speiseein richtungen, Fördereinrichtungen etc. der Induktionsheizein- richtung nicht dargestellt sind. Wesentlich ist, dass der hier dargestellte Induktor in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduktionsschleifen 2, 3 unterteilt ist, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen 2, 3 gegensinnig ausgerichtet ist, wie durch entsprechende Pfeile in den Teilinduktionsschleifen 2, 3 angedeutet ist. Die Richtung des in Band 1 induzierten Stromes ist ebenfalls durch Pfeile wiedergegeben.
Die beiden benachbart zueinander angeordneten Teilinduktionsschleifen 2, 3 besitzen jeweils einen Kopfbereich 4 und einen Fußbereich 5. Der Kopfbereich ist nach Art eines Hammerkopfes ausgebildet, während der Fußbereich 5 einen Hin- und Rückleiter aufweist, die parallel zueinander verlaufen. Kopfbereich und Fußbereich erstrecken sich bei der hier dargestellten Standardposition jeweils über eine Kante des zu erwärmenden Metallbandes. Beide Teilinduktionsschleifen 2, 3 sind unabhängig voneinander in Bezug auf die Achse des Metallbandes verfahrbar, wobei ihre Position entsprechend gesteuert werden kann, um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Metallbandes zu erzielen.
Insgesamt ist die Querfeldinduktionsheizeinrichtung zwischen zwei benachbarten Antriebsrollen 6 des Metallbandes angeordnet. Die beiden Teilinduktionsschleifen 2, 3 befinden sich in einem gemeinsamen Spulengehäuse (nicht gezeigt) und sind in Reihe geschaltet und innerhalb einer Abschirmhaube (nicht gezeigt) angeordnet, um das resultierende Streufeld zu be dampfen . Durch die Aufteilung in zwei gegensinnig eingespeiste und nebeneinander angeordnete Leiterschleifen wird der Leis tungseintrag in das Metallband 1 im Bereich zwischen den Leiterschleifen deutlich geringer erwärmt. Somit wird eine Überhitzung der Bandkante bei größtmöglicher Flächenleis- tungsdichte verhindert. Dadurch, dass der geteilte Strom in beiden Schleifen gegensinnig ausgerichtet ist, kompensieren sich die resultierenden Magnetfelder im Kopfbereich des In duktors. Hierdurch wird verhindert, dass ein Kreisstrom über die nicht isolierten Antriebsrollen 6 induziert wird.

Claims

Patentansprüche
Querfeldinduktionsheizeinrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallband in einer Walzanlage mit einem oberen Induktor und einem unteren Induktor, zwischen denen das zu erwärmende Metallband angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Induktor in zwei nebeneinander angeordnete Teilinduk tionsschleifen (2, 3) unterteilt ist, die in Reihe geschaltet und gegensinnig eingespeist sind, so dass der geteilte eingespeiste gleiche Strom in beiden Teilinduktionsspulen (2, 3) gegensinnig ausgerichtet ist.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden nebeneinan der angeordneten Teilinduktionsschleifen (2, 3) in einem einzigen Spulengehäuse angeordnet sind.
Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilin- duktionsschleife (2, 3) senkrecht zur Bandachse einzeln bewegbar ist.
4. Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilinduktionsschleifen (2, 3) zwi schen zwei Antriebsrollen (6) des zu erwärmenden Bandes (1) angeordnet sind.
5. Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilinduktionsschleifen (2, 3) in nerhalb einer Abschirmhaube angeordnet sind. 6. Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teilinduktionsschleifen (2, 3) benach bart zueinander angeordnete abgerundete Köpfe auf weisen.
7. Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilinduktionsschleife (2, 3) im Kopfbe reich (4) nach Art eines Hammerkopfes ausgebildet ist.
8. Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilinduktionsschleife (2, 3) in ihrem Fußbereich (5) parallel zueinander verlaufende Hin- und Rückleiter aufweist. Querfeldinduktionsheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilinduktionsspulen (2, 3) in einer Stan dardposition mit ihrem Hammerkopf über die eine Bandkante und mit ihrem Hin- und Rückleiter über die andere Bandkante erstrecken.
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