AT522035A1 - Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in einer Walzanlage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks (2) in einer Walzanlage, wobei die Vorrichtung (1) umfasst: - einen Umrichter (3) zur Erzeugung einer Wechselspannung, - eine mit dem Umrichter (3) elektrisch verbundene Kondensatorbank (6), umfassend eine Mehrzahl einander parallel geschalteter Kondensatoren (7), - ein Arbeitsfeld (8), in dem eine obere Spule (10) und eine untere Spule (11) angeordnet sind, zwischen denen das Werkstück (2) hindurch bewegbar ist, - ein neben dem Arbeitsfeld (8) angeordnetes Umrichtergehäuse (4), wobei der Umrichter (3) und die Kondensatorbank (6) im Umrichtergehäuse (4) angeordnet sind, wobei die Spulen (10, 11) über ein jeweiliges flexibles Kabel (12, 13) elektrisch mit der Kondensatorbank (6) verbunden sind.
Description
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Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in
einer Walzanlage
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven
Erwärmung eines Werkstücks in einer Walzanlage.
Aus der DE 42 34 406 Al ist eine Vorrichtung zur induktiven Querfelderwärmung von Flachgut bekannt, wobei mehrere, sich gegenüberliegende Induktionsschleifen oberhalb und unterhalb des Flachgutes angeordnet sind und einige Induktionsschleifen die Kanten des Flachgutes überragen, während andere Induktionsschleifen innerhalb der Flachgut-Breite enden. Es ist mindestens ein aus zwei unabhängig voneinander in ihrer Position bezüglich des Flachgutes einstellbaren Induktionsmoduln bestehendes Induktionsmodulpaar vorgesehen. Jedes Induktionsmodul weist zwei sich gegenüberliegende,
in ihrer Geometrie und ihren Abmessungen nicht veränderbare U-förmige Induktionsschleifen auf, deren Basisschenkel derart positionierbar sind, dass sie mindestens eine vorgebbare Strecke vor der einen Kante des Flachgutes und innerhalb der Flachgut-Breite enden und deren beide Seitenschenkeln derart positionierbar sind, dass sie mindestens eine vorgebbare Strecke über die andere Kante des Flachgutes ragen. Die Induktionsschleifen der beiden Induktionsmoduln eines Induktionsmodulpaares sind nach entgegengesetzt gerichteten Seiten hin geöffnet, wodurch jede Kante des Flachgutes von den Seitenschenkeln lediglich einer Induktionsschleife
überragt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in
einer Walzanlage anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß umfasst eine Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in einer Walzanlage:
- einen Umrichter zur Erzeugung einer Wechselspannung,
- eine mit dem Umrichter elektrisch verbundene Kondensatorbank, umfassend eine Mehrzahl einander parallel geschalteter Kondensatoren,
- ein Arbeitsfeld, in dem eine obere Spule und eine untere Spule angeordnet sind, zwischen denen das Werkstück hindurch bewegbar ist,
-ein neben dem Arbeitsfeld angeordnetes Umrichtergehäuse, wobei der Umrichter und die Kondensatorbank im Umrichtergehäuse angeordnet sind,
wobei die Spulen über ein Jjeweiliges flexibles Kabel
elektrisch mit der Kondensatorbank verbunden sind.
Bei bekannten Lösungen zur induktiven Erwärmung mittels Längsfeld ist durch die Wirkung und Bauweise dieser Technologie eine Querbewegung der Spulen nicht möglich und nicht erforderlich. Diese sind fix in der Anlage montiert, die Spannungsversorgung von der Kondensatorbank kann somit
mittels Stromschienen erfolgen.
Bei induktiver Erwärmung mittels Querfeldtechnologie ist es aus Prozessgründen vorteilhaft, die Spulen quer zur Bandlaufrichtung zu verschieben. Dies gilt insbesondere bei unterschiedlichen Breiten des Flachgutes; beispielsweise ist dieser Vorgang in der WO 2004/103595 Al beschrieben. Daher sind die Kondensatoren üblicherweise auf den Spulengehäuse montiert, um einerseits die Verbindungslänge zwischen Kondensatoren und Spulen so kurz wie möglich zu gestalten, da in diesem Bereich die höchsten Ströme fließen und somit die größten Verluste im Leiter und damit auch die größte Wärmebelastung des Leiters auftreten. Aus diesem Grund sowie aufgrund der erforderlichen Querbewegung der Spulen ist es
üblich, die Kondensatoren auf dem Spulengehäuse zu montieren,
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damit die Spannungsversorgung zwischen Kondensatoren und Spulen mittels Stromschienen mit großen Querschnitten und
kurzen Wegen erfolgen kann.
Gegenüber bekannten Lösungen, bei denen die Kondensatoren in der Nähe der Spulen außerhalb des Umrichtergehäuses angeordnet sind, ist die Kondensatorbank bei der erfindungsgemäßen Lösung durch die Anordnung im Umrichtergehäuse vor heißer Luft, Staub, Strahlungshitze, Dampf und Wasser ohne weitere Maßnahmen, wie beispielsweise zusätzliche geschützte Gehäuse neben den Spulen, geschützt. Solche zusätzlichen Gehäuse weisen eine erhebliche Größe auf, so dass sich der Gesamtplatzbedarf einer die Spulen und die zusätzlichen Gehäuse umfassenden Heizeinheit vergrößert. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Lösung vermieden. Die Zugänglichkeit der Kondensatoren für Wartungszwecke ist
ebenfalls erleichtert.
In einer Ausführungsform sind der Umrichter und die Kondensatorbank innerhalb des Umrichtergehäuses über mindestens zwei Stromschienen elektrisch miteinander
verbunden.
Die Verwendung der Stromschienen zur Verbindung der Kondensatorbank zum Umrichter ist möglich, da keine Relativbewegung zwischen Kondensatorbank und Umrichter erforderlich ist. Auf diese Weise kann auf lange Kabelverbindungen an dieser Stelle verzichtet werden, wodurch
elektrische Verluste reduziert werden.
In einer Ausführungsform sind die Spulen gemeinsam in einem
Spulengehäuse angeordnet.
In einer Ausführungsform ist das Innere des Umrichtergehäuses
klimatisiert.
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Auf diese Weise ist die Kondensatorbank in einem sauberen, trockenen und klimatisierten Umfeld untergebracht und vor
Hitze aus der Walzanlage aktiv geschützt.
In einer Ausführungsform sind die Kabel als Koaxialkabel ausgebildet, wobei eine Phase der Wechselspannung auf einem Innenleiter und die andere Phase der Wechselspannung auf
einem Außenleiter des Koaxialkabels anliegt.
Das Koaxialkabel verringert ein magnetisches Streufeld, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit mit Geräten in
der Umgebung verbessert wird.
In einer Ausführungsform sind die Kabel wassergekühlt. Auf diese Weise kann der elektrische Widerstand des Kabels und die Hitzeentwicklung verringert und der Stromfluss erhöht
werden.
In einer Ausführungsform sind Höhen-Stellglieder zur Höhenverstellung der Spulen innerhalb des Spulengehäuses vorgesehen, beispielsweise hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Höhen-Stellglieder. Auf diese Weise kann ein Abstand zwischen den Spulen und dem Werkstück eingestellt
werden.
In einer Ausführungsform ist mindestens ein Quer-Stellglied zur Verstellung des Spulengehäuses in einer Querrichtung zu einer Bewegungsrichtung des Werkstücks, das heißt vom Umrichtergehäuse weg oder zu diesem hin, vorgesehen, beispielsweise mindestens ein hydraulisches, pneumatisches
oder elektromechanisches Quer-Stellglied.
In einer Ausführungsform ist das Quer-Stellglied an einer vom Umrichtergehäuse abgewandten Seite des Spulengehäuses angeordnet. Auf diese Weise kann der verfügbare Platz, die Zugänglichkeit und die Wartungsfreundlichkeit verbessert
werden.
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In einer Ausführungsform sind die Kabel auf einer dem Umrichtergehäuse zugewandten Seite des Spulengehäuses an die Spulen angeschlossen. Auf diese Weise kann die Länge der Kabel minimiert und elektrische Verluste entsprechend
verringert werden.
Es können mehrere Umrichter und jeweils verbundene Kondensatorbänke in ein und demselben Umrichtergehäuse angeordnet sein. Ebenso können mehrere Sätze von Spulen in jeweiligen Spulengehäusen vorgesehen sein, die an Jeweils eine dieser Kondensatorbänke angeschlossen sind. Diese Sätze von Spulen können nacheinander an der Bandlaufeinrichtung angeordnet sein, so dass das Werkstück sie nacheinander passiert. Zwischen aufeinanderfolgenden Sätzen von Spulen
kann jeweils eine Walzstufe vorgesehen sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit der Zeichnung
näher erläutert werden. Dabei zeigt:
FIG 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur
induktiven Erwärmung eines Werkstücks.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur induktiven Erwärmung eines metallischen Werkstücks 2, insbesondere Flachgut in einer Walzanlage. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Umrichter 3 zur Erzeugung einer insbesondere zweiphasigen Wechselspannung. Der Umrichter 3 ist in einem fest angeordneten Umrichtergehäuse 4 untergebracht. Die Wechselspannung aus dem Umrichter 3 wird über zwei Stromschienen 5 einer Kondensatorbank 6, umfassend eine Mehrzahl einander parallel geschalteter Kondensatoren 7, zugeführt. Die Kondensatorbank 6 ist ebenfalls im
Umrichtergehäuse 4 angeordnet. Das Innere des
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Umrichtergehäuses 4 kann klimatisiert, insbesondere gekühlt,
sein.
Auf diese Weise ist die Kondensatorbank 6 in einem sauberen, trockenen und klimatisierten Umfeld untergebracht und vor
Hitze aus der Walzanlage geschützt.
Die Verwendung der Stromschienen 5 zur Verbindung der Kondensatorbank 6 zum Umrichter 3 ist möglich, da keine Relativbewegung zwischen Kondensatorbank 6 und Umrichter 3 erforderlich ist. Auf diese Weise kann auf lange Kabelverbindungen an dieser Stelle verzichtet werden, wodurch
elektrische Verluste reduziert werden.
Das Umrichtergehäuse 4 ist neben einem Arbeitsfeld 8 der Walzanlage zum Walzen von Flachgut angeordnet. In dem Arbeitsfeld 8 ist ein Spulengehäuse 9 angeordnet. Im Spulengehäuse 9 sind eine obere Spule 10 und eine untere Spule 11 angeordnet, zwischen denen das Werkstück 2 hindurch bewegt werden kann. Die Bewegungsrichtung des Werkstücks 2 in Figur 1 ist senkrecht zur Bildebene, das heißt zum Betrachter hin oder vom Betrachter weg. Die Spulen 10, 11 sind über ein jJeweiliges flexibles Kabel 12, 13 elektrisch mit der Kondensatorbank 6 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform sind die Stromschienen 5 über die Kondensatorbank 6 hinaus bis aus dem Umrichtergehäuse 4 heraus geführt und die
Kabel 12, 13 außerhalb des Umrichtergehäuses 4 an die
Stromschienen 5 angeschlossen.
Die flexiblen Kabel 12, 13 ermöglichen eine Relativbewegung der angeschlossenen Spulen 10, 11 gegenüber dem
Umrichtergehäuse 4. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform
können die Kabel 12, 13 in das Umrichtergehäuse 4 hinein
geführt und dort an die Kondensatorbank 6 angeschlossen sein.
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In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform ist ein gemeinsames Kabel zum Anschluss beider Spulen 10, 11 an
die Kondensatorbank 6 vorgesehen.
Die Kabel 12, 13 können als Koaxialkabel ausgebildet sein, wobei eine Phase der Wechselspannung auf einem Innenleiter und die andere Phase der Wechselspannung auf einem Außenleiter anliegt. Ferner können die Kabel 12, 13 wassergekühlt sein. Auf diese Weise kann der elektrische Widerstand des Kabels 12, 13 und die Hitzeentwicklung verringert und der Stromfluss erhöht werden. Das Koaxialkabel verringert ein magnetisches Streufeld, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit mit Geräten in der
Umgebung verbessert wird.
Die Spulen 10, 11 sind innerhalb des Spulengehäuses 9 höhenverstellbar, beispielsweise durch hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Höhen-Stellglieder 14. Auf diese Weise kann ein Abstand zwischen den Spulen 10, 11 und dem Werkstück 2 eingestellt werden. Das Spulengehäuse 9 kann als Ganzes in einer Querrichtung quer zur Bewegungsrichtung des Werkstücks 2, das heißt vom Umrichtergehäuse 4 weg oder zu diesem hin verstellbar sein, beispielsweise durch mindestens ein hydraulisches, pneumatisches oder elektromechanisches Quer-Stellglied 15. Dieses ist beispielsweise an einer vom Umrichtergehäuse 4 abgewandten Seite des Spulengehäuses 9 angeordnet. Auf diese Weise kann der verfügbare Platz, die Zugänglichkeit und die
Wartungsfreundlichkeit verbessert werden.
In einer Ausführungsform sind die Kabel 12, 13 auf der dem Umrichtergehäuse 4 zugewandten Seite des Spulengehäuses 9 an die Spulen 10, 11 angeschlossen. Auf diese Weise kann die Länge der Kabel 12, 13 minimiert und elektrische Verluste entsprechend verringert werden. Ebenso können weitere Medienanschlüsse, beispielsweise für Druckluft, Wasser und/oder Hydraulik, auf dieser Seite des Spulengehäuses 9
vorgesehen sein.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist das Spulengehäuse 9 einseitig offen, sodass dieses auch während des Durchlaufs des Bandes komplett aus der Anlage ausfahrbar
ist, beispielsweise in Richtung des Gebäudes.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Spulengehäuse 9 in den Produktionspausen aus der Anlage ausgefahren werden (beispielsweise auf die gebäudeabgewandten Seite), um dort die Spulen 10, 11 einfach zu tauschen. Es können Schnellkupplungen für die Kabel 12, 13 vorgesehen sein, um sie auf einfache Weise von den Spulen 10,
11 zu trennen.
Die Vorrichtung 1 kann in der Walzanlage beispielsweise
zwischen zwei Walzstufen angeordnet sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs-
beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet
werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Werkstück
3 Umrichter
4 Umrichtergehäuse 5 Stromschiene
6 Kondensatorbank
7 Kondensator
8 Arbeitsfeld
9 Spulengehäuse
10 obere Spule
11 untere Spule
12 Kabel
13 Kabel
14 Höhen-Stellglied 15 Quer-Stellglied
Claims (8)
1. Vorrichtung (1) zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks (2) in einer Walzanlage, wobei die Vorrichtung (1) umfasst:
- einen Umrichter (3) zur Erzeugung einer Wechselspannung,
- eine mit dem Umrichter (3) elektrisch verbundene Kondensatorbank (6), umfassend eine Mehrzahl einander parallel geschalteter Kondensatoren (7),
- ein Arbeitsfeld (8), in dem eine obere Spule (10) und eine untere Spule (11) angeordnet sind, zwischen denen das Werkstück (2) hindurch bewegbar ist,
- ein neben dem Arbeitsfeld (8) angeordnetes Umrichtergehäuse (4), wobei der Umrichter (3) und die Kondensatorbank (6) im Umrichtergehäuse (4) angeordnet sind, wobei die Spulen (10, 11) über ein Jeweiliges flexibles Kabel (12, 13) elektrisch mit der Kondensatorbank (6)
verbunden sind.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Umrichter (3) und die Kondensatorbank (6) über mindestens zwei
Stromschienen (5) elektrisch miteinander verbunden sind.
3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Spulen (10, 11) gemeinsam in einem Spulengehäuse (9)
angeordnet sind.
4, Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
das Innere des Umrichtergehäuses (4) klimatisiert ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kabel (12, 13) als Koaxialkabel ausgebildet sind, wobei
eine Phase der Wechselspannung auf einem Innenleiter und die andere Phase der Wechselspannung auf einem Außenleiter
anliegt.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kabel (12, 13) wassergekühlt sind.
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7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 b
Höhen-Stellglieder (14) zur Höhenverstellung der
Spulen (10, 11) innerhalb des Spulengehäuses (9) sind.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 b
mindestens ein Quer-Stellglied (15) zur Verstellu
Spulengehäuses
(9) in einer Querrichtung zu einer
Bewegungsrichtung des Werkstücks (2) vorgesehen i
is 6, wobei
vorgesehen
is 7, wobei
ng des
st.
9, Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei das Quer-
Stellglied
(15)
an einer vom Umrichtergehäuse (4)
Seite des Spulengehäuses (9) angeordnet ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 b die Kabel (12,
zugewandten Seite des Spulengehäuses (9) an die
Spulen (10,
11)
13) auf einer dem Umrichtergehäuse
angeschlossen sind.
abgewandten
is 9, wobei (4)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50022/2019A AT522035A1 (de) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in einer Walzanlage |
| US17/422,237 US20220086962A1 (en) | 2019-01-14 | 2020-01-13 | Device for the inductive heating of a workpiece in a rolling mill |
| PCT/EP2020/050642 WO2020148202A1 (de) | 2019-01-14 | 2020-01-13 | Vorrichtung zur induktiven erwärmung eines werkstücks in einer walzanlage |
| CN202080009244.XA CN113260722A (zh) | 2019-01-14 | 2020-01-13 | 用于在轧制设备中对工件进行感应加热的装置 |
| EP20700169.4A EP3911771A1 (de) | 2019-01-14 | 2020-01-13 | Vorrichtung zur induktiven erwärmung eines werkstücks in einer walzanlage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50022/2019A AT522035A1 (de) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in einer Walzanlage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT522035A1 true AT522035A1 (de) | 2020-07-15 |
Family
ID=71527478
Family Applications (1)
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| ATA50022/2019A AT522035A1 (de) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks in einer Walzanlage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT522035A1 (de) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02207481A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-17 | Meidensha Corp | 金属薄板用横断磁束コイル形誘導加熱装置 |
| EP3025799A1 (de) * | 2014-11-28 | 2016-06-01 | SMS group GmbH | Walzanlage, Gieß-Walz-Anlage und Verfahren zum Erzeugen eines Metallbandes |
-
2019
- 2019-01-14 AT ATA50022/2019A patent/AT522035A1/de unknown
Patent Citations (2)
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