DE2801661A1

DE2801661A1 - Einrichtung zur induktionserwaermung eines langgestreckten werkstuecks

Info

Publication number: DE2801661A1
Application number: DE19782801661
Authority: DE
Inventors: Friedrich Scheffler
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1978-01-16
Filing date: 1978-01-16
Publication date: 1979-08-02

Description

Einrichtung zur Induktionserwärmung
eines langgestreckten Werkstücks Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Induktionserwärmung eines langgestreckten Werkstücks aus elektrisch leitendem Werkstoff, bestehend aus einem spulenförmigen Induktionsofen, Vorrichtungen zum Transport des Werkstücks entlang seiner Längsachse durch den Induktionsofen und Mitteln zur Beeinflussung des Verlaufs des am Ofenausgang in Längsrichtung des Werkstücks meßbaren Temperaturprofils.
Es ist bekannt, daß bei der induktiven Durchlauferwärmung von magnetisierbaren Stahlröhren unter Verwendung eines spulenförmigen Induktionsofens, der die Längsachse der Stahlröhren beim Durchlauf umfaßt, eine ungleichmäßige Aufheizung der Stahlröhre beim Durchlauf eintritt. Die Enden der Stahlröhre werden stärker erhitzt als die zugehörigen Mittelbereiche. Dieser "Kanteneffekt" ist auf Feldverzerrungen im Innern der Induktionsspule zurückzuführen, die zu einer Erhöhung der für die Heizwirkung verantwortlichen elektrischen Wärmequelldichte in der Nähe des Randes des Werkstücks beim Durchlauf durch den Induktionsofen Anlaß gibt. Die Temperaturüberhöhungen an den Werkstückenden können z.B. beim Aufheizen auf eine Solltemperatur von 9oo C eine Größenordnung von 2ovo0 erreichen.
Zur Begradigung des am Werkstück am Ofenausgang in seiner Längsachse meßbaren Temperaturprofils ist bereits vorgeschlagen worden, das Werkstück vor dem Ofendurchlauf entlang seiner Längsachse mit variierender Heizleistung derart vorzuwärmen, daß die Überlagerung des Vorwärm-Temperaturprofils und des Temperaturverlaufs, der dem Werkstück vom Induktionsofen aufgeprägt wird, zu einem weit- gehend geradlinig verlaufenden Temperaturprofil führt, das eine erwünschte Homogenität der Werkstückqualität bei der Weiterbehandlung des Werkstücks, z.B. durch Ab.
schrecken, sicherstellt. Zugehörige Heizanlagen benötigen zur Steuerung der Heizleistung in der Vorwärmstufe einen erhöhten Regelaufwand.
Ferner ist es bekannt, die den Ofen durchlaufenden Werkstücke zwischen Blindstücken einzuschließen, so daß der erwähnte "Kanteneffekt" nicht an den einzelnen Werkstükken sondern an den Blindstücken auftritt.
Auch ist es bekannt, die überhitzten Kanten des erwärmten Werkstücks am Ofenausgang einem separaten Abkühlvorgang zu unterwerfen, wodurch die Übertemperaturen auf die Temperatur des Mittebereichs der Werkstücke zurückgeführt werden sollen.
Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, den Erwärmungsvorgang am Werkstück beim Durchlauf durch den Induktionsofen derart zu steuern, daß der am Ofenausgang entlang der Werkstücklängsachse meßbare Verlauf der Werkstücktemperatur einen vorgebbaren, vorzugsweise geradlinigen, Verlauf aufweist.
Erfindungsgemäß wird dazu in Lösung dieser Aufgabe eine Einrichtung zur Induktionserwärmung der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß eine am Transportweg des Werkstücks im Bereich der Induktionsspule angeordnete Hilfsinduktionsspule, die mit einem Hilfswechselstrom speisbar ist, vorgesehen und in einem Gestell entlang dem Transportweg des Werkstüc-ks verstellbar gelagert ist.und daß eine Verstellvorrichtung zur Verstellung der Hilfsinduktionsspule mit vorgegebener Transportgeschwindigkeit snychron zur Transportgeschwindigkeit des Werkstücks vorgesehen ist.
Diese Einrichtung gestattet es, dem vom Induktionsofen erzeugten, das Werkstück beheizenden elektromagnetischen Feld ein Hilfsfeld zu überlagern, das mit dem Werkstück durch den Ofen transportiert wird. Es beheizt dabei das Werkstück an einer vorgegebenen Stelle seiner Längserstreckung zusätzlich, und es beeinflußt damit den durch das Ofenfeld allein erzielbaren Temperaturverlauf.
In Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die Hilfsinduktionsspule als das Werkstück umfassende Kurzschlußwicklung auszubilden, die mit dem Werkstück transportiert wird.
Zweckmäßig ist die Anordnung dabei derart getroffen, daß die Kurzschlußwicklung die Ofeninduktionsspule von außen umfassend angeordnet ist.
An Einrichtungen mit einer mit dem Werkstück transportierten Kurzschlußwicklung wird das Ofenfeld am Ort der Kurzschlußwicklung gedämpft, wodurch die Heizwirkung am entsprechenden Ort der Werkstücklängsachse herabgesetzt wird.
Die anliegende Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Es bezeichnen 1 eine als Induktionsofen dienende Induktionsspule, die an ein 2 kHz-Wechselstromnetz anschließbar ist, 2 ein zu erwärmendes Rohr aus magnetisierbarem Werkstoff, das auf Rollen 3, die mittels eines Elektroantriebs 4 antreibbar sind, derart gelagert ist, daß es mit vorgebbarer Transportgeschwindigkeit v durch das Innere der Ofenspule 1 transportriert werden kann, 14 einen die Ofenspule 1 umfassenden hohlen Kupferring, der auf einer Lagervorrichtung 5 gelagert ist und über flexible Rohrleitungen an ein Kühlwassernetz anschließbar ist, und 6 eine auf einem Fundament aufstellbare Lagervorrichtung, die zur Lagerung des Gestells 5 dient. Das Gestell 5 ist in einer Führung 7 des Lagers 6 entlang der Längsachse der Induktionsspule 1 verstellbar. Die Verstellung ist mittels einer Transportspindel 8 mit vorgebbarer Transportgeschwindigkeit v mittels eines Elektromotors 9 möglich.
Mit lo ist eine am Eingang der Ofenspule 1 am Weg des Rohres 2.angeordnete Lichtquelle bezeichnet, die in Verbindung mit einem lichtelektrischen Empfänger 11 eine Lichtschranke bildet, die durch ein in den Ofen 1 eintretendes Stahlrohr 2 betätigt und über einen zugehörigen Schaltverstärker 12 zur elektrischen Betätigung einer Schaltvorrichtung 13 dient, die zur Einschaltung des Antriebs 9 vorgesehen ist. Der Antriebsmotor 9 verstellt das Gestell 5 in seiner Führung 7, wodurch der Kurzschlußring 14 mit der vorgebbaren Antriebsgeschwindigkeit v in Richtung der Längsachse der Ofenspule 1 verstellt wird.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Nähert sich ein Stahlrohr 2 dem Eingang des Ofens 1, so wird mittels der Lichtschranke wo,11 der Motor 9 eingeschaltet und der am Eingang des Ofens 1 angeordnete Kurzschluß~ ring 14 synchron zur Transportgeschwindigkeit des Rohres 2 verstellt,wobei der Kurzschlußring 14 die Vorderkante des Rohres 2 etwa umfaßt und infolge der in ihm induzierten Ströme im Bereich der vorderen Rohrkante eine Veränderung des induzierenden Feldes in dem Sinne herbeigeführt wird, daß die überhöhte elektrische Wärmequelldichte im Innern des Materials des Rohres 2 und damit die Heizwirkung so weit abgeschwächt werden, daß die Überhitzung der Rohrkante vermieden wird.
Am Ofenausgang des Induktionsofens 1 wird der Antriebsmotor 9 z.B. über einen Materialkontakt umgeschaltet, wodurch der Kurzschlußring14 in seine Ausgangsposition zurückgeführt und außerhalb des Wirkungsbereichs des induzierenden Feldes stillgesetzt wird. In gleicher Weise wird vorgegangen, sobald das Rohrende den Wirkbereich des Induktors durchläuft. Die mit dem beschriebenen Kurzschlußring arbeitende Vorrichtung weist den Vorzug auf, daß besondere Stromzuführungen zur Hilfsinduktionsspule entfallen.
3 Ansprüche 1 Zeichnung

Claims

Ansprüche 1. Einrichtung zur Induktionserwärmung eines langgestreckten Werkstücks aus elektrisch leitendem Werkstoff, bestehend aus einem spulenförmigen Induktionsofen, Vorrichtungen zum Transport des Werkstücks entlang seiner Längsachse durch den Induktionsofen und Mitteln zur Beeinflussung des Verlaufs des am Ofenausgang in Längsrichtung des Werkstücks meßbaren Temperaturprofils, vorzugsweise Einrichtung zur Durchlaufinduktionserwärmung von Röhren aus magnetisierbarem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Transportweg des Werkstücks (2) im Bereich der Induktionsspule (i) angeordnete Hilfsinduktionswicklung (14),die mit einem Hilfswechselstrom speisbar ist, vorgesehen und in einem Gestell (5) entlang dem Transportweg des Werkstücks verstellbar gelagert ist und daß eine Verstellvorrichtung (9) zur Verstellung der Hilfsinduktionswicklung mit vorgegebener Transportgeschwindigkeit synchron zur Transportgeschwindigkeit des Werkstücks vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsinduktionswicklung als das Werkstück (2) umfassende Kurzschlußwicklung (i4) ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklung (14) die Induktionsspule (i) von außen umfassend angeordnet ist.