ES2231549T3 - Dispositivo para calentar bandas metalicas por induccion. - Google Patents
Dispositivo para calentar bandas metalicas por induccion.Info
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Abstract
Un dispositivo para calentar por inducción una banda metálica (1) de varias anchuras, con un inductor de campo cruzado multibobinas situado por encima y por debajo de la banda (1) que va a ser calentada, estando los ejes de la bobina de la banda que va a ser calentada dispuestos en sentido normal con respecto a la superficie de la banda, caracterizado porque para calentar óptimamente el borde de la banda (1), cada uno de los inductores comprende por lo menos un segmento inductor (2, 3; 7; 15; 17); que está diseñado como una combinación de bobinas de varias bobinas aproximadamente rectangulares (8; 9; 10; 16; 18) que se extienden predominantemente a través de la dirección de transporte de la banda (1), en donde las anchuras transversales de las bobinas (8, 9, 10; 16; 18) están diferentemente escalonadas y la bobina con la mayor anchura transversal se extiende en mayor medida hacia los bordes laterales de la banda más amplia, y la bobina con la anchura transversal más pequeña se extiende en mayor medida hacia los bordes laterales de la banda más estrecha; porque cada uno de los segmentos inductores (2, 3; 7; 15; 17) comprende un circuito para un ciclo definido de sus bobinas (8, 9, 10; 16; 18); y porque cada segmento inductor (3; 7; 15; 17) debajo de la banda (1) está asociado con un segmento inductor idéntico (2; 7; 15; 17) encima de la banda (1).
Description
Dispositivo para calentar bandas metálicas por
inducción.
La invención se refiere a un dispositivo para
calentar por inducción una banda metálica de varias anchuras, con un
inductor de campo cruzado multibobinas situado por encima o por
debajo de la banda que va a ser caldeada, estando los ejes de bobina
de la banda que va a ser calentada dispuestos en sentido normal con
respecto a la superficie de la banda.
La patente US-A-4
595 813, se refiere a un dispositivo para calentar, particularmente,
unas piezas metálicas largas de paredes gruesas, que son
transportadas soportadas por unos rodillos. A una cierta distancia
por encima de los rodillos, se proporcionan unos arrollamientos de
los inductores, dichos arrollamientos se extienden esencialmente a
través de la dirección de transporte de las piezas metálicas,
estando dichos inductores dispuestos uno detrás del otro en la
dirección de transporte. Los arrollamientos están circundados por
unas piezas laminadas de un circuito magnético que actúa en una
dirección transversal sobre las piezas metálicas que van a ser
calentadas, cerrándose nuevamente al inductor respectivo por medio
de unos rodillos y de unas placas de soporte que se extienden por
debajo de estas piezas. En conjunto, este dispositivo está ajustado
para una anchura de banda específica. No existe ninguna disposición
para su adaptación a otras anchuras de banda; de hecho, no parece
que sea posible dicha adaptación.
A través del documento de patente DE 3928629 A1
se conoce un dispositivo para calentar por inducción un stock de
material metálico plano, dicho dispositivo comprende por lo menos
dos inductores los cuales, situados por encima y por debajo del
stock de material metálico, están situados entre sí a pares. En este
dispositivo los núcleos de hierro de por lo menos uno de los
inductores, comprenden unas ranuras en zigzag u onduladas en la
dirección de transporte del stock de material, con unos conductores
de corriente insertados en dichas ranuras. La adaptación de la
salida del inductor a la respectiva anchura de la banda se realiza
esencialmente, desactivando los conductores de bobina seleccionados.
Este dispositivo conocido en la técnica está asociado con una
desventaja significativa en que, debido a la naturaleza enrollada
del conductor de bobina, no podrá asegurarse un calentamiento óptimo
de los bordes de la banda dado que en estos conductores, que están
situados en la región del borde de la banda, una parte de los
conductores está situada más cerca de la región del borde de la
banda que la otra parte.
El objetivo de la presente invención es el de
diseñar un dispositivo del tipo mencionado en la introducción, de
tal manera que se eviten las desventajas del dispositivo relevante
conocido en la técnica para que en el caso de un stock de material
de varias anchuras, se alcance un tipo de calentamiento uniforme a
través de la anchura respectiva, y particularmente en las regiones
del borde, al mismo tiempo que se asegura un diseño sencillo de los
inductores.
Según la invención, este objetivo se alcanzará a
través de un dispositivo del tipo mencionado en la introducción en
el que, para lograr un calentamiento óptimo del borde de la banda,
cada uno de los inductores comprende por lo menos un segmento
inductor que está diseñado como una combinación de bobinas, de
varias bobinas aproximadamente rectangulares, que se extienden
predominantemente a través de la dirección de transporte de la
banda, en donde la extensión transversal de las bobinas difiere de
una manera escalonada, con la bobina con la mayor extensión
transversal se extiende en su mayor parte hacia los bordes laterales
de la banda más ancha, al mismo tiempo que la bobina con la
extensión transversal más pequeña se extiende en su mayor parte
hacia los bordes laterales de la banda más estrecha. Además, cada
segmento inductor está conectado a una disposición de circuitos para
definir unos ciclos de sus bobinas, y cada segmento inductor situado
debajo de la banda está asociado con un segmento inductor idéntico
situado encima de la banda.
Por medio de los dispositivos antes mencionados,
los operadores de los dispositivos de calentamiento están en una
posición de procesar la gama de bandas más amplia posible, en
particular con respecto a la anchura de la banda pero también con
respecto al grosor de la banda y al material usado. Como resultado
de las distintas bobinas que están escalonadas y que pueden ser
activadas de una manera programada, se optimizará el consumo de
energía y se alcanzará un tipo de calentamiento uniforme
independientemente de la anchura de la banda usada, manteniéndose
unas fluctuaciones de temperatura máximas comprendidas dentro de
\pm15ºC. En esta disposición, las temperaturas de calentamiento
normales para unas bandas de aluminio son de aproximadamente 400ºC y
para unas bandas de bronce de aproximadamente 500 a 600ºC. Los
ciclos definidos de las bobinas seleccionadas para las anchuras de
banda respectivas, en particular contrarrestan el sobrecalentamiento
de los bordes de la banda, evitando así la deformación u otro tipo
de pérdida de calidad. En esta disposición, dentro de una
combinación de bobinas, aparte de las bobinas cíclicas, por lo menos
una de las bobinas puede estar permanentemente activada. A fin de
producir un campo magnético que penetre uniformemente en la banda,
los conductores de bobina de los segmentos inductores superiores
están conectados en serie con los conductores de bobina que están
situados de una manera precisamente opuesta o aproximadamente
opuesta por debajo de la banda. La separación de los inductores en
segmentos inductores y la construcción sencilla de dichos segmentos
al usar unas bobinas aproximadamente rectangulares, harán que se
reduzcan no solamente los costos de fabricación sino que también la
susceptibilidad a las averías. No obstante, si se produjese una
avería, el segmento inductor afectado puede ser sustituido
individualmente. Evitándose así unos tiempos de descarga dilatados y
unas reparaciones costosas.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que un inductor conste de
varios segmentos inductores los cuales en la dirección de transporte
de la banda están dispuestos de manera separada uno detrás del otro.
Sin embargo, en el caso de hornos en cortocircuito en donde no
existe espacio suficiente, dichos segmentos inductores pueden estar
dispuestos también directamente uno detrás del otro. Un inductor
dividido proporciona la oportunidad de conectar individualmente cada
segmento, proporcionando así separadamente la potencia de salida
particular requerida. Por ejemplo, los segmentos situados en el
principio del dispositivo de calentamiento, los cuales tienen que
calentar el stock de material que permanece aun frío, pueden
proporcionar una potencia de salida mayor que los segmentos
subsiguientes.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de tal manera que cada segmento
inductor actúe como una combinación de bobinas, de tres a ocho
bobinas. Una combinación de bobinas que comprende de tres a ocho
bobinas para cada segmento inductor, es fácil de diseñar y de
fabricar. Las bobinas, cuya anchura transversal es escalonada,
comprende unos escalones de 4 a 10 cm. hacia cada lado de la banda.
Esta separación se seleccionará suficientemente pequeña para que
una banda cuyo borde no es calentado satisfactoriamente por la
bobina más cercana al mismo, pueda ser calentado favorablemente por
medio de varias bobinas cíclicas.
El dispositivo de acuerdo con la invención puede
ser diseñado también de manera que la diferencia entre la anchura
transversal de una bobina y la anchura transversal de la siguiente
bobina más pequeña o más grande, sea de por lo menos 50 mm y de un
máximo de 200 mm. Dicha combinación escalonada de bobinas permite al
operador de una planta a procesar bandas de distintas anchuras. De
esta manera, el operador no estará limitado sólo a una anchura de
banda, sino que por el contrario será capaz de calentar una
pluralidad de bandas disponibles en el mercado. En caso de que
existan unos requisitos rigurosos con respecto a una precisión de la
temperatura, deberá seleccionarse entonces una combinación de
bobinas con pequeñas diferencias en las anchuras transversales. En
caso de que el operador desee procesar una banda provista de una
anchura tal que no pueda ser calentada favorablemente por la
combinación de bobinas ya usadas en el horno, entonces él puede
simplemente intercambiar los segmentos en el dispositivo, y puede,
entonces, por ejemplo, sustituirlos por otros segmentos con unas
bobinas de anchuras transversales más pequeñas y/o de anchuras
transversales con diferencias más pequeñas.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado para que una combinación de bobinas
esté diseñada de manera que comprenda varias bobinas, alojadas una
dentro de la otra, de anchuras transversales distintas, en donde las
bobinas tengan un eje común.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado para que las bobinas de una combinación
de bobinas estén situadas de manera que estén desalineadas entre sí
en la dirección de transporte de la banda.
Las disposiciones antes mencionadas son
utilizadas para optimizar la distribución de la temperatura,
particularmente, en la región del borde de la banda. Es posible
instalar unos segmentos inductores de diseños distintos dentro de un
inductor.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que dentro de una ranura
conductora, los conductores de bobinas estén dispuestos uno encima
del otro, o uno al lado del otro. Es posible también que la ranura
conductora contenga solamente un conductor de bobina.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que para cada segmento
inductor, por lo menos dos bobinas, que hayan sido seleccionadas
dependiendo de la anchura de la banda, estén conectadas cíclicamente
de tal manera que solamente una de las bobinas esté activada durante
un tiempo determinado. En esta disposición, por ejemplo, se pueden
alcanzar de 500 a 1000 operaciones de conexión por segundo. Al
conectar cíclicamente las bobinas de tal manera, se evitará el
sobrecalentamiento de la banda y particularmente en la región del
borde. No obstante, es concebible también que una bobina se deje
activada durante todo el tiempo, mientras que las otras dos bobinas
estarán conectadas cíclicamente. En algunos casos límites solamente
una bobina sería susceptible de activarse. La potencia de salida se
suministrará entonces por uno o por varios convertidores. La
potencia de salida del convertidor, cuya potencia de salida fue
originalmente del 100%, podrá ser entonces transportada a las
bobinas de un segmento inductor a través de unos tiristores de
manera que, por ejemplo, una bobina esté suministrada constantemente
con el 70% del total de la potencia de salida mientras que las dos
bobinas cíclicas adicionales tengan el 10% y el 20%,
respectivamente, de la potencia de salida asignada a las mismas.
Dentro de un inductor existe una opción de establecer
individualmente unos ciclos en las bobinas de cada segmento
inductor.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que la frecuencia y/o la
duración del proceso de conexión pueda estar fijado de una manera
variable para cada bobina.
El uso de frecuencias y duraciones de conexión
distintas para las bobinas, puede favorecer también el calentamiento
a través de la anchura de la banda.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que se proporcione un escáner
para determinar el perfil de la temperatura a través de la anchura
de la banda. De esta manera, es la forma más rápida posible de
determinar cualquier tipo de desviación inesperada en el perfil de
la temperatura, por ejemplo, como resultado de unas bobinas
defectuosas.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que esté provisto un circuito
para establecer un ciclo automático de las bobinas seleccionadas, el
cual evalúa el perfil de la temperatura determinado por el escáner.
De esta manera, cualquier desviación del valor de la temperatura
deseado será registrado inmediatamente. Cambiando los ciclos, podrá
volver a alcanzarse entonces el perfil de temperatura deseado.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado para que por lo menos un segmento
inductor superior esté dispuesto de manera que esté desalineado con
respecto al segmento inductor inferior asociado, a través de la
dirección de transporte de la banda. De esta manera, puede
optimizarse también la uniformidad del perfil de la temperatura.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado de manera que la desalineación entre el
segmento inductor superior e inferior asociado sea ajustable.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede ser diseñado para que por lo menos algunos de los
segmentos inductores permanezcan en el dispositivo de manera que
sean intercambiables. De esta manera, estos segmentos inductores
pueden ser retirados y sustituidos individualmente en caso de que se
produzca un fallo en cualquiera de los segmentos inductores. Lo
anterior se aplica también en aquellos casos en que se va a procesar
la banda, la cual debido a su anchura no puede ser calentada de una
manera apropiada por los segmentos inductores situados actualmente
en el horno. En dichos casos, por un rápido intercambio de los
segmentos inductores el horno podrá ser cambiado a otras gamas de
anchuras de banda. Además, es concebible que en el caso de unos
hornos de longitud suficientemente grande, los segmentos inductores
para calentar una banda más estrecha estén dispuestos en el horno,
enfrente de, o detrás de los segmentos inductores para una banda más
ancha. Por ejemplo, cuando se esté procesando una banda más ancha,
en una realización parecida los segmentos inductores respectivos
pueden ser activados mientras que los otros estarán desactivados. De
esta manera, es posible procesar en un horno una banda de dos gamas
de anchura.
El dispositivo de acuerdo con la invención puede
estar provisto para calentar una banda con una anchura de por lo
menos 200 mm.
Además, el dispositivo de acuerdo con la
invención puede estar provisto para calentar una banda de una
anchura que no sobrepase 2000 mm. Normalmente, cuando se use en un
horno una banda de anchura distinta, la gama de anchura de la banda
se seleccionará entonces de manera que la banda más ancha que vaya a
ser tratada sea el doble de ancha que, o tres veces más ancha que la
banda más estrecha, por ejemplo, la anchura de la banda más estrecha
es de 400 mm y la anchura de la banda más ancha es de 800 ó 1200
mm.
Finalmente, una banda metálica fabricada de
aluminio, acero, cobre o bronce, puede estar provista para el
dispositivo que va a ser usado para el calentamiento.
En la parte siguiente de la descripción, se
describirán unas realizaciones del dispositivo de acuerdo con la
invención y haciendo referencia a los 8 dibujos en los que se
mostrará lo siguiente:
la Figura 1 es una representación diagramática de
dos segmentos inductores, colocados entre sí sin ningún tipo de
desalineación, con la banda que va a ser calentada;
la Figura 2 es una representación diagramática de
dos segmentos inductores, colocados entre sí con una desalineación,
con la banda que va a ser calentada;
la Figura 3 es una sección de unas ranuras
conductoras de bobinas y de unos conductores de bobinas de un
segmento inductor;
la Figura 4 es una sección adicional de unas
ranuras conductoras de bobinas y de unos conductores de bobinas de
un segmento inductor;
la Figura 5 es una representación diagramática de
un segmento inductor con conexiones eléctricas, con un escáner y con
una banda que va a ser calentada;
la Figura 6 es una representación diagramática de
dos segmentos inductores dispuestos uno detrás del otro en la
dirección de transporte;
la Figura 7 es una representación diagramática
adicional de dos segmentos inductores dispuestos uno detrás del otro
en la dirección de transporte; y
la Figura 8 es un diagrama que muestra la
distribución de la temperatura a través de la anchura de una banda
de aluminio, siendo aplicada una bobina con distinto ciclo.
La Figura 1 muestra esquematicamente una banda 1
y, por encima y por debajo de la banda 1, unos segmentos inductores
2, 3, que están asociados entre sí de una manera axialmente
simétrica. Los segmentos inductores 2, 3 comprenden unas ranuras
conductoras 4 de bobinas para los conductores de bobinas (no
mostrados). Los segmentos inductores 2, 3 están conectados en serie.
La flecha indica la dirección de transporte de la banda 1. Varios
segmentos inductores 2, 3 pueden estar dispuestos uno detrás del
otro en la dirección de transporte de la banda. Pueden estar
provistos unos segmentos inductores idénticos o unos segmentos
inductores de diseño distinto. En una disposición parecida, una
banda metálica de anchuras distintas puede ser recocida.
Normalmente, las anchuras de la banda están comprendidas entre 200
y 2000 mm. Por ejemplo, una banda fabricada de aluminio, acero o
cobre puede ser procesada.
La Figura 2 muestra una modificación del diseño
del segmento inductor mostrado en la Figura 1. El segmento inductor
superior 2 y el segmento inductor inferior 3 están dispuestos de
manera que estén desalineados entre sí a través de la dirección de
transporte, para que sea solamente uno de los segmentos inductores
2, 3 el que se proyecte más allá de las regiones exteriores 5 de los
bordes longitudinales de la banda 1. De esta manera, se hace posible
que el perfil de la temperatura se aplane ligeramente y de esta
manera, se iguale. Varios segmentos inductores 2, 3 pueden estar
dispuestos uno detrás del otro en la dirección de transporte de la
banda 1. Todos los segmentos inductores 2, 3 superiores o
inferiores pueden estar desalineados individualmente entre sí, o los
segmentos inductores individuales 2, 3 pueden estar dispuestos de
manera que no estén desalineados. La desalineación puede fijarse
haciendo un pequeño esfuerzo. Además, unos segmentos inductores
individuales pueden ser retirados individualmente con fines de
mantenimiento.
La Figura 3 muestra esquemáticamente una sección
de un segmento inductor 2, 3 que comprende tres ranuras conductoras
4 de bobina. En cada una de las ranuras conductoras 4 de bobina,
están dispuestos dos conductores 6 de bobina uno encima del otro. Es
también concebible que para cada una de las ranuras conductoras de
bobina se proporcione solamente un conductor de bobina. Puede usarse
un manguito-VA con un grosor de pared de 0,1 a 0,2
mm como conductor de bobina.
La Figura 4 muestra una modificación de la
sección esquemática del segmento inductor mostrado en la Figura 3.
En esta disposición, cada uno de los dos conductores de bobina 6
situados en las dos ranuras conductoras 4 de bobina están dispuestos
lado a lado, es decir, paralelos a una banda (no mostrada).
La Figura 5 muestra una vista en planta desde
arriba esquemática de un segmento inductor 7 que está diseñado como
una combinación de bobinas que comprende varias bobinas
aproximadamente rectangulares. En esta disposición, las bobinas
tienen un eje común. Se muestra una banda 1 que va a ser guiada a lo
largo de la parte frontal del segmento inductor 7. Una flecha
designa la dirección de transporte de la banda 1. Tres bobinas 8, 9,
10 del segmento inductor 7 se muestran con la dirección de la
corriente (véanse las flechas). Una combinación de bobinas usada
frecuentemente, comprende de 3 a 8 bobinas. La bobina 8 tiene la
anchura transversal más grande, mientras que la bobina 10 tiene la
anchura más pequeña. La diferencia entre la anchura transversal de
una bobina 8, 9, 10 y la anchura transversal de la siguiente bobina
más pequeña o más grande 8, 9, 10 es de 100 mm. La anchura
transversal de la bobina 8 sobrepasa a la de la banda 1. Las
anchuras transversales de las bobinas 9, 10 son menores que las de
la banda 1. En esta disposición, la bobina 8 comprende a la bobina
9, y estas dos bobinas 8, 9 a su vez comprenden a la bobina 10. Las
bobinas alojadas siguientes más pequeñas no están mostradas. En
relación con las bobinas 8 y 9, el circuito eléctrico se muestra en
el diagrama, mientras que por razones de una mayor claridad éste ha
sido omitido con respecto a la bobina 10. La bobina 8 o la 9 está
conectada a un convertidor 13 común a través de un interruptor
tiristor 11 ó 12. Los interruptores tiristores 11, 12 se usan para
conectar cíclicamente las bobinas 8, 9. La frecuencia y/o duración
de las operaciones de conexión puede ser fijada de manera que varíe
para cada una de las bobinas 8, 9. Un escáner 14 para determinar el
perfil de la temperatura a través de la anchura de la banda 1 está
dispuesto detrás del segmento inductor 7 en la dirección de
transporte de la banda 1. Si la banda 1, por ejemplo, debido a un
defecto de una bobina, se calienta irregularmente, este defecto se
detectará entonces inmediatamente y puede ser compensado
automáticamente, por ejemplo, por medio de unos ciclos distintos,
por unas bobinas adicionales o bien, volviendo a situar el segmento
inductor 7 hasta el momento en que el defecto de la bobina haya sido
rectificado. Es concebible que dos o más convertidores se usen para
proporcionar un funcionamiento y ciclo variables. Por ejemplo, la
potencia de salida del equipo puede ser de 1050 Kw. y la frecuencia
puede ser de 500 a 1000
Hz.
Hz.
La Figura 6 muestra esquemáticamente dos
segmentos inductores 15, dispuestos uno detrás del otro en la
dirección de transporte (véase la flecha) de una banda (no
mostrada). Los dos segmentos inductores 15 han sido fabricados de la
misma manera y no están desalineados entre sí. No obstante, es
concebible también para dos o más segmentos inductores 15 distintos,
alineados o no, que estén dispuestos uno detrás del otro. Una planta
usada frecuentemente podría, por ejemplo, comprender siete segmentos
inductores cada uno de ellos situado por encima y por debajo de la
banda 1 en la dirección de transporte de dicha banda 1, con una
longitud total de dichos segmentos inductores de 7 x 360 mm = 2520
mm. Las bobinas 16, de las cuales existen cinco, de cada segmento
inductor 15 están dispuestas de manera que las bobinas 16 estén
desalineadas con una anchura transversal decreciente en la dirección
de transporte de la banda. Además, en esta disposición, es
concebible una desalineación de una o varias bobinas 16 hacia la
banda. La potencia de salida puede ser introducida individualmente
dentro de los segmentos inductores 15. Es concebible que todos los
segmentos o los segmentos individuales 15 de un inductor se
mantengan de manera que puedan intercambiarse.
La Figura 7 muestra esquemáticamente una
modificación de la disposición de la bobina de los dos segmentos
inductores mostrados en la Figura 6. En esta disposición, los dos
segmentos inductores 17 están dispuestos de la misma manera y no
están desalineados entre sí. Además, los segmentos inductores 17
están dispuestos sin dejar ningún espacio, uno detrás del otro en la
dirección de transporte de una banda (no mostrada). No obstante, es
concebible también que los segmentos inductores 17 estén dispuestos
de manera que estén separados entre sí. Las bobinas 18 de las que
existen cinco, están alojadas una dentro de la otra de manera que
las bobinas más pequeñas estén comprendidas dentro de las bobinas
más grandes. Por supuesto que es concebible también un número de
bobinas mayores o menores que cinco. Es concebible también una
desalineación de las bobinas individuales 18 hacia la banda (no
mostrada).
Dichos segmentos inductores 17 pueden ser, por
ejemplo, usados para calentar unas planchas metálicas con una
anchura de banda comprendida aproximadamente entre 1200 y 1800 mm.
En caso de que haya que calentar unas planchas metálicas más
estrechas, entonces los segmentos inductores pueden retirarse
simplemente del dispositivo, pudiendo insertarse en el dispositivo
unos segmentos inductores más estrechos.
La Figura 8 muestra diagramáticamente una
distribución de la temperatura a través de la anchura de una banda
de aluminio, 1 mm de altura y 1300 mm de anchura, dicha banda ha
sido recocida a 545ºC. Debido a la distribución simétrica de la
temperatura a través de la anchura transversal de la banda,
solamente la mitad de la anchura de la banda ha sido mostrada. La
velocidad de transporte de la banda es de 30 m por minuto.
La curva A muestra un gradiente de temperatura
que se alcanza si solamente esas bobinas de un segmento inductor
están activadas, cuya anchura transversal está significativamente
por debajo de la anchura transversal de la banda. En esta
disposición es posible también activar solamente una bobina. De otra
manera, en dichos casos incluso la bobina activada provista de una
mayor anchura transversal tiene una anchura transversal
significativamente menor, por ejemplo, menor de 10 cm., que la
anchura transversal de la banda. La bobina 10 en la Figura 5 es un
ejemplo de la bobina anteriormente descrita. La banda es calentada
de la manera más homogénea posible a través de su anchura. No
obstante, los bordes laterales de la banda serán recocidos a una
temperatura de aproximadamente 50ºC por debajo de la temperatura de
la región media de la banda.
La curva B muestra el gradiente de la temperatura
alcanzada en el caso de que solamente esas bobinas de un segmento
inductor estén activadas y cuya anchura transversal esté por debajo
de la anchura transversal de la banda que va a ser calentada, en
donde, no obstante, la bobina activada provista de una anchura
transversal mayor tiene una anchura transversal casi tan grande como
la de la banda, por ejemplo, una anchura transversal que es 3 cm
menor que la de la banda. La bobina 9 en la Figura 5 es un ejemplo
de la bobina anteriormente descrita. La bobina 9 es la siguiente
bobina más grande después de la bobina 10. La banda se calentará de
la manera más homogénea posible a través de su anchura. No obstante,
existe un incremento brusco de la temperatura de 80ºC en los bordes
de la banda en comparación con el resto de la banda. Esto dará como
resultado una pérdida significativa de calidad, por ejemplo, en la
deformación de la banda.
La curva C muestra un gradiente de temperatura
casi ideal a través de la anchura de la banda. Esto se alcanza
porque solamente una bobina o varias bobinas cuya anchura
transversal es significativamente menor que la anchura transversal
de la banda estará, estarán activadas permanentemente. Esto dará
como resultado un calentamiento según se muestra en el gradiente de
la curva A.
Además, una bobina cuya anchura transversal es
casi tan grande como la de la banda, por ejemplo, la bobina 9 de la
Figura 5, estará activada adicionalmente de manera temporal.
Normalmente, las bobinas cuya anchura transversal es mayor que la de
la banda no estarán activadas debido a que darían como resultado un
sobrecalentamiento libre de la región del borde. Es concebible que
las dos bobinas 9, 10 de la Figura 5, cuyas anchuras transversales
se aproximan más estrechamente a la anchura transversal de la banda,
estén activadas de manera que estén dispuestas en ciclos
alternativos, al mismo tiempo que ninguna, una o varias bobinas más
estrechas (no mostradas en la Figura 5) estén activadas
permanentemente. En esta disposición, por ejemplo, la bobina más
corta 10 puede tener unos tiempos de ciclo que son el doble de
largos que los de la bobina mayor 9. Igualmente, tres o más bobinas
pueden ser activadas de manera que estén dispuestas en ciclos. En
esta disposición, las bobinas de los segmentos inductores que están
enfrentadas entre sí y/o que están dispuestas una detrás de la otra
pueden estar dispuestas en ciclos de la misma manera que las
anteriores, o de distinta manera. A propósito de dicho ciclo óptimo,
las diferencias máximas de temperatura a través de la anchura de la
banda serán de \pm 5 a 10ºC, pudiendo alcanzarse así unas
calidades de banda consistentes. Si fuese necesario, en el caso de
ciertas anchuras de la banda, podrán disponerse unos ciclos debido a
la buena proporción existente entre la anchura de la banda y la
anchura transversal, alcanzándose una distribución de temperatura
deseada sin disponer los
ciclos.
ciclos.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1. \+ Banda\cr 2. \+ Segmento inductor\cr 3. \+ Segmento
inductor\cr 4. \+ Ranura conductora de la bobina\cr 5. \+ Región
del borde longitudinal de la banda\cr 6. \+ Conductor de
bobina\cr 7. \+ Segmento inductor\cr 8. \+ Bobina\cr 9. \+
Bobina\cr 10. \+ Bobina\cr 11. \+ Interruptor tiristor\cr 12. \+
Interruptor tiristor\cr 13. \+ Convertidor\cr 14. \+ Escáner\cr
15. \+ Segmento inductor\cr 16. \+ Bobina\cr 17. \+ Segmento
inductor\cr 18. \+ Bobina\cr \+\cr A \+ Curva del diagrama
``región sobrecalentada del\cr \+ borde de la banda''\cr B \+
Curva del diagrama ``región subenfriada del\cr \+ borde de la
banda``\cr C \+ Curva del diagrama ``calentamiento ideal de la\cr
\+ banda
(borde)''\cr}
Claims (17)
1. Un dispositivo para calentar por inducción una
banda metálica (1) de varias anchuras, con un inductor de campo
cruzado multibobinas situado por encima y por debajo de la banda (1)
que va a ser calentada, estando los ejes de la bobina de la banda
que va a ser calentada dispuestos en sentido normal con respecto a
la superficie de la banda,
caracterizado porque
para calentar óptimamente el borde de la banda
(1), cada uno de los inductores comprende por lo menos un segmento
inductor (2, 3; 7; 15; 17); que está diseñado como una combinación
de bobinas de varias bobinas aproximadamente rectangulares (8; 9;
10; 16; 18) que se extienden predominantemente a través de la
dirección de transporte de la banda (1), en donde las anchuras
transversales de las bobinas (8, 9, 10; 16; 18) están diferentemente
escalonadas y la bobina con la mayor anchura transversal se extiende
en mayor medida hacia los bordes laterales de la banda más amplia, y
la bobina con la anchura transversal más pequeña se extiende en
mayor medida hacia los bordes laterales de la banda más
estrecha;
porque cada uno de los segmentos inductores (2,
3; 7; 15; 17) comprende un circuito para un ciclo definido de sus
bobinas (8, 9, 10; 16; 18); y
porque cada segmento inductor (3; 7; 15; 17)
debajo de la banda (1) está asociado con un segmento inductor
idéntico (2; 7; 15; 17) encima de la banda (1).
2. El dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque un inductor consta de varios segmentos
inductores (2, 3; 7; 15; 17) los cuales en la dirección de
transporte de la banda (1) están dispuestos separados, uno detrás
del otro.
3. El dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque cada segmento inductor (2, 3; 7; 15; 17)
es una combinación de bobinas que comprende tres a ocho bobinas (8,
9, 10; 16; 18).
4. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la diferencia
entre la anchura transversal de una bobina (8, 9, 10; 16; 18) y la
anchura transversal de la siguiente bobina menor o de la siguiente
mayor (8, 9, 10; 16; 18) es de por lo menos 50 mm hasta un máximo
de 200 mm.
5. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque una combinación
de bobinas está diseñada de varias bobinas (8, 9, 10; 18), alojadas
una dentro de la otra, de anchuras transversales distintas, en
donde las bobinas (8, 9, 10; 18) tienen un eje común.
6. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las bobinas
(16) de una combinación de bobinas están situadas de manera que
estén desalineadas entre sí en la dirección de transporte de la
banda (1).
7. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dentro de una
ranura conductora (4), los conductores de bobina (6) están
dispuestos uno encima del otro o uno al lado del otro.
8. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para cada
segmento inductor (2, 3; 7; 15; 17) al menos dos bobinas (8, 9, 10;
16; 18) que han sido seleccionadas dependiendo de la anchura de la
banda, están conectadas cíclicamente de manera que solamente una
bobina (8, 9, 10; 16; 18) está activada durante un tiempo
determinado.
9. El dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque la frecuencia y/o duración del proceso
de conexión puede ser establecido de manera variable para cada
bobina (8, 9, 10; 16; 18).
10. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque está provisto
un escáner (14) para determinar el perfil de la temperatura a través
de la anchura de la banda.
11. El dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque está provisto un circuito para el ciclo
automático de las bobinas seleccionadas (8, 9, 10; 16; 18), que
evalúa el perfil de la temperatura determinado por el escáner
(14).
12. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque por lo menos un
segmento inductor superior (2; 7; 15; 17) está dispuesto para estar
desalineado con respecto al segmento inductor inferior asociado (3;
7; 15; 17) a través de la dirección de transporte de la banda
(1).
13. El dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque la desalineación entre el segmento
inductor superior y el segmento inductor inferior asociado (2, 3; 7;
15; 17) es ajustable.
14. El dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque por lo menos
algunos de los segmentos inductores (2, 3; 7; 15; 17) son mantenidos
en el dispositivo de manera que sean intercambiables.
15. La aplicación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque se caldea la
banda (1) con una anchura de por lo menos 200 mm.
16. La aplicación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque se caldea la
banda (1) con una anchura no mayor de 2000 mm.
17. La aplicación del dispositivo según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado
porque se caldea la banda metálica (1) fabricada de aluminio, acero,
cobre o bronce.
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