<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un dispositif pour la trempe avec chauffage par induction pour pièces de grande longueur, utilisant un dépla- cement relatif. Suivant ce type de trempe,une laobïne d'induction se dé- place de façon en soi connue par rapport à la surface des pièces à traiter.
Le chauffage se produit au voisinage de la bobine d'induction, la tempéra- ture de trempe étant atteinte à la sortie de la bobine d'induction, un dis- positif de refroidissement brusque disposé en aval, se déplaçant à la même vitesse relative par rapport à la surface de la pièce, produisant le re- froidissement brusque. Il résulte de ce mode de traitement qu'il s'écoule un laps de temps relativement court entre le moment où la température à la- quelle le refroidissement brusque doit se produire est atteinte et ce re- froidissement brusque, ce court laps de temps étant en général également désirable afin que la chaleur ne pénètre pas dans le noyau de la pièce, mais reste concentrée sur sa surface, afin de produire une zone superficiel- le durcie..
Etant données ces condtions , ce procédé de trempe par induction avec déplacement relatif ne peut convenir pour toute une série de matières, notamment pour celles qu'il faut laisser un certain temps à la température de trempe avant qu'elles soient brusquement refroidies, afin que les carbu- res puissent passer en solution dans une mesure suffisante. C'est surtout le cas des rouleaux dits de laminage à froid", constitués par exemple par un acier comportant 0,85% de carbone et 1,7% de chrome, ainsi éventuelle- ment que des additions de molybdène allant jusqu'à 0,3%, et dont la surface doit être soumise à une trempe.
La trempe de ces matières avec chauffage au four ou par un procédé analogue a montré qu'il est rationnel de respecter ces temps déterminés une fois que la température de trempe a été atteinte, et c'est pourquoi il a été proposé de façon fort pertinente de respecter ces conditions également lorsque cette trempe est effectuée par chauffage par induction.
Le procédé consistant à chauffer la surface entière d'une pièce ne pose pas de difficultés fondamentales, car dans ce cas il suffit simplemet d'attendre un certain temps avant le refroidissement brusque, après que la surface entière a atteint la température de trempe désirée.
Par contredans le procédé comportant un déplacement relatif de l'inducteur et de la pièce traitée, on est obligatoirement lié à une évolu- tion de température dans le temps bien déterminée. Cette évolution dépend de la vitesse d'avance nécessaire et de la distance que l'on doit maintenir entre l'inducteur et le dispositif produisant le refroidissement brusque.
Afin de surmonter ces difficultés, il est connu d'utiliser un in- ducteur présentant, dans le sens longitudinal, des nombres d'ampères-tours différents, de telle sorte qu'à l'extrémité d'entrée présentant un nombre élevé d'ampères-tours succède une zone ayant un nombre d'ampères-tours plus faible. La zone voisine de l'extrémité d'entrée provoque une élévation brus- que de la température de traitement, et au fur et à mesure que l'inducteur se déplace le long de la pièce, la zone suivante a pour effet de maintenir cette température jusqu'à ce que le refroidissement brusque se produise au voisinage de l'extrémité de sortie.
Cette proposition connue prévoit égale- ment à l'extrémité de la bobine une courte section présentant un nombre d'ampères-tours plus élevé, afin d'empêcher que le refroidissement brusque produise une réaction se faisant sentir dans la région où la température de traitement doit être maintenue à une valeur déterminée.
Tout d'abord, un tel dispositif est d'une manipulation extrêmement incommode. Etant donné que les différentes zones de chauffage sont immua-
<Desc/Clms Page number 2>
blés, ce dispositif manque totalement de souplesse et ne peut donc s'adap- ter aux différentes circonstances pouvant se présenter pendant le travail.
En outre, ce dispositif présente cet inconvénient considérable que, par exemple lorsqu'on traite un rouleau de laminage à froid, ou bien les bords de la table sont surchauffés, ou bien la table ne subit pas une trempe suf- fisante au voisinage de ses bords. Ceci se produit notamment quand, dési- rant éviter toute surchauffe du bord, on débranche prématurément l'induc- teur ou on augmente la vitesse d'avance dans la dernière zone* Ces incon- vénients proviennent notamment du fait qu'un tel inducteur présentant des zones dans lesquelles le rendement thermique varie a une très grande lon- gueur axiale, qui empêche de régler l'effet obtenu pour tenir compte des conditions spéciales pouvant se présenter.
L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un disposi- tif grâce auquel ces inconvénients soient supprimés, et avec lequel il soit possible de chauffer parfaitement par induction et par déplacement relatif même des rouleaux de laminage à froid, et de les tremper par refroidisse- ment brusque après avoir observé un temps d'arrêt réglable à volonté. A cet effet, au moins deux inducteurs indépendants l'un de l'autre, pouvant être commandés et réglés électriquement, sont disposés axialement. L'aju- tage produisant le refroidissement brusque est placé derrière le dernier inducteur.
En général, deux inducteurs sont suffisants, le premier por- tant la surface de la pièce à la température de trempe, tandis que le se- cond à pour rôle de maintenir pratiquement constante la température obtenue à l'aide du premier inducteur pendant le temps nécessaire, avant que le dispositif de refroidissement ne soit mis en action. Outre la commande et le réglage électriques des inducteurs, il peut être rationnel de prévoir également un dispositif de réglage mécanique ayant pour but de régler pro- gressivement la distance axiale entre les deux inducteurs, et éventuelle- ment la distance qui les sépare de l'ajutage de refroidissement brusque.
A l'encontre des dispositifs connus, le dispositif conforme à l'in- vention peut parfaitement s'adapter à toutes les circonstances, aussi bien en ce qui concerne la température même qui est nécessaire que le maintien de cette température et la distibution de la chaleur sur la section de la pièce traitée. Or, on sait que, précisément dans le cas de rouleaux de la- minage à froid, il est d'une importance essentielle, d'une part, d'attein- dre une profondeur de trempe déterminée et relativement importante mais, d'autre part, de maintenir le noyau à l'abri de l'échauffement, car une élévation de température intéressant le noyau peut y produire des contrain- tes de traction pouvant prendre des proportions dangereuses au point de faire éclater le rouleau.
L'inducteur conforme à l'invention permet de remplir ces conditions, qui pourtant se contredisent dans une certaine me- sure. La possibilité de régler électriquement les inducteurs et la possi- bilité de régler la distance axiale qui les sépare l'un et l'autre et qui les sépare du dispositif de refroidissement brusque permettent d'adapter le dispositif se déplaçant dans son ensemble par rapport à la surface de la pièce à des conditions très spéciales.
L'agencement peut être étudié de telle sorte que chaque inducteur puisse être alimenté par une source de courant distincte réglable, éven- tuellement à des fréquences différentes. Mais il est également possible de travailler avec une seule source de courant. Dans ce cas, les inducteurs sont montés en parallèle. Dans le conducteur d'au moins un inducteur est interposée une inductance réglable constituée par un autotransformateur ou par une bobine de self. De plus, les inducteurs peuvent être établis avec des nombres d'ampères-tours différents, qu'ils soient alimentés par une ou par plusieurs sources de courant.
<Desc/Clms Page number 3>
Les dispositifs électriques permettent un réglage à l'intérieur d'une très large gamme. Avant tout, on a la possibilité de débrancher le premier inducteur au moment où la section terminale de la pièce est attein- te, tandis que l'autre ou les autres inducteurs continuent d'être alimen- tés. De cette façon, on empêche que les bords de la table d'un rouleau de laminage à froid soient surchauffés ou que la section terminale de la sur- face de la table soit insuffisamment durcie.
Dans bien des cas, il peut être pratique,au lieu de l'inducteur ou des inducteurs montés à la suite du premier inducteur, d'utiliser des brûleurs à gaz, ou de prévoir également des éléments de résistance électri- que, qui servent à maintenir par rayonnement la chaleur de traitement qui a été atteinte.
Si le dispositif comporte deux ou plusieurs inducteurs alimentés à partir d'une même source de courant, il est plus avantageux, du point de vue purement électrique, de procéder de telle sorte qu'il soit prévu, pour débrancher un inducteur dans le circuit d'excitation de la génératrice, des dispositifs de commande tels que le courant d'excitation de la génératrice soit interrompu peu de temps avant la commutation dans la moyenne fréquence.
Dans les dispositifs d'excitation électroniques, on peut utiliser par exem- ple des relais de commande à courant continus ou des discriminateurs.
Après que le courant d'excitation a été interrompu, on réalise une mise au repos dans le circuit de charge de l'inducteur intéressé en fonction de la tension et(ou) du temps, et le courant d'excitation de la génératrice est aussitôt rétablie
Les dessins schématiques annexés montrent, à titre d'exemple non limitatif,un mode de réalisation préféré de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre un rouleau de laminage à froid en cours de trempe au moyen du dispositif suivant l'invention.
La fig. 2 est un schéma des connexions dans le cas de deux induc- teurs alimentés par une même source de courant.
Le dessin illustre la trempe d'un rouleau de laminage à froid, mais il est entendu que le même dispositif peut être utilisé de la même façon pour toutes autres pièces de grande longueur.
Si l'on se reporte à la fig. 1, on voit que le rouleau de laminage à froid 1 subit, pour réaliser la trempe, un déplacement axial relatif par rapport au dispositif de chauffage et de refroidissement brusque. Il peut éventuellement effectuer un déplacement angulaire dans le sens indiqué par la flèche 2. Le dispositif peut fonctionner alors que le rouleau 1 se dé- place axialement dans le sens indiqué par la flèche 3 et que les inducteurs et le dispositif de refroidissement brusque sont fixes. Mais le rouleau 1 peut également être fixe tandis que, pendant la trempe, les inducteurs et l'ajutage de refroidissement brusque se déplacent de bas en haut (en regar- dant la figure) dans le sens indiqué par la flèche 5, c'est-à-dire en com- mençant par le bord inférieur 4 de la pièce.
Conformément à l'invention, le dispositif de chauffage par induc- tion se compose d'un inducteur 6, avantageusement de faible longueur axia- le. Cet inducteur a pour rôle de porter pratiquement d'un seul coup la sur- face de la section de la pièce qui se trouve dans cet inducteur à la tempé- rature de trempe désirée. Un second inducteur 7, disposé derrière l'induc- teur 6 dans le sens axial,peut s'étendre sur une plus grande longueur. Il est étudié de telle sorte qu'il maintienne à la surface de la pièce la tem- pérature à laquelle elle a été portée par le premier inducteur 6. Alors sue, pour remplir le rôle désiré, l'inducteur 6 comporte généralement plu-
<Desc/Clms Page number 4>
sieurs couches, l'inducteur 7 peut en général n'en avoir qu'une seule.
Mais il est également possible d'appliquer à l'inducteur 6 une tension tel- le qu'il ne comporte qu'une seule couche malgré sa faible longueur axiale.
Il est prévu, dans le sens axial, derrière l'inducteur 7 un dis- positif de refroidissement brusque 8, qui assure la trempe, l'agent de re- froidissement, tel que de l'eau, une solution saline, des émulsions, etc., étant projeté sur la surface de la pièce comme l'indique la flèche 9. Les distances 10 et 11 sont réglables de façon que les inducteurs puissent se déplacer l'un par rapport à l'autre'dans le sens axial du rouleau ou cylin- dre 1. Dans la pratique, on part de ce principe que l'ajutage de refroidis- sement brusque 8 est fixe et que les inducteurs 7 et 6 peuvent se déplacer vers le haut par rapport à cet ajutage 8, ou que l'inducteur 6 est fixe et que l'inducteur 7 ainsi que le dispositif de refroidissement brusque 8 peu- vent se déplacer vers le bas par rapport à l'inducteur 6.
L'inducteur 7 peut également être établi de telle sorte que la tem- pérature superficielle de la pièce atteinte dans l'inducteur 6 soit encore légèrement augmentée par l'action de l'inducteur 7. Par ailleurs, il est possible de calculer le rendement de l'inducteur 7 de telle sorte que, lors- que la pièce passe par cet inducteur, sa température baisse légèrement.
Enfin, il est également possible d'étudier l'inducteur 7 de telle sorte qu'il se produise plusieurs variations de température en sens inverses lors- que la pièce passe à travers l'inducteur 7. L'inducteur 6 est raccordé di- rectement ou par l'intermédiaire d'un transformateur à la source d'alimen- tation en courant, en général à une génératrice rotative 12 fournissant un courant à haute fréquence.
Une batterie de condensateurs 13 sert à compenser les courants réac- tifs se produisant dans le circuit d'excitation. On règle à volonté l'ali- mentation de l'inducteur 6 en réglant la tension du courant produit par la génératrice 12. On peut naturellement utiliser aussi pour le réglage de la bobine 6 un dispositif faisant varier l'intensité du courant ou la puissan- ce fournie par la génératrice. Les condensateurs 13 indiqués schématique- ment sur la fig. 1 peuvent être branchés ensemble ou séparément, afin d'a- dapter le dispositif à toutes les conditions pouvant se présenter.
L'inducteur 7 est relié directement ou par l'intermédiaire d'un transformateur à la source de courant 14, constituée généralement par une génératrice rotative à moyenne fréquence. La batterie de condensateurs 15 sert également dans ce cas à compenser les courants réactifs pouvant se pro- duire dans le circuit de charge. Rationnellement, cette batterie de conden- sateurs doit pouvoir également être commandée. Ce qui a été dit précédem- ment pour le réglage de la source de courant 12 est également valable pour le réglage de la source de courant 14.
En général, les puissances et les fréquences des sources de courant 12 et 14 peuvent être les mêmes. Dans certains cas spéciaux, il est cepen- dant rationnel de travailler avec des fréquences et des puissances diffé- rentes. Par exemple, la fréquence de la source de courant 12 peut être in- férieure à celle de la source de courant 14. On obtient ainsi dès le début du chauffage un échauffement plus profond des couches superficielles de la pièce se trouvant en face de l'inducteur 6.
Lorsque les couches ainsi chauf- fées pénètrent dans l'inducteur 7, la pénétration des courants, avec une fréquence plus élevée de la source de courant 14, s'effectue sensiblement à une même profondeur par suite de la température superficielle plus élevée de la pièce, sans que cela produise un échauffement trop prononcé du noyau de cette pièce.
<Desc/Clms Page number 5>
La puissance peut être établie de façon différente, de telle sorte que la génératrice 12 fournisse une puissance élevée pour chauffer brusque- ment la superficie du tronçon de pièce, alors que la puissance de la géné- ratrice 14 est plus faible étant donné que le circuit de chauffage alimen- té par cette génératrice a pour but de maintenir la température obtenue avec le premier inducteur ou de ne la modifier que légèrement. En réglant le courant d'excitation dans les enroulements d'excitation 16 ou 17, on peut régler progressivement et dans n'importe quelles limites les puissances fournies par les génératrices 12 et 14, indépendamment l'une de l'autre.
Les circuits de chauffage peuvent être branchés indépendamment l'un de l'au- tre au moyen d'interrupteurs de puissance 18 et 19, de telle sorte que la mise en circuit ou hors circuit des inducteurs 6 et 7 puisse se faire à n'importe quel moment et dans n'importe quelle position de ces inducteurs par rapport à la superficie de la pièce. Les interrupteurs de puissance
18 et 19 représentés schématiquement peuvent être également du type bipo- laire. Au lieu qu'ils soient disposés dans le circuit de charge, ils peu- vent également être montés directement en aval des génératrices,comme in- diqué par exemple en 19.
Sur la fige 2 est représenté un schéma de montage pour l'alimenta- tion de deux inducteurs à partir d'une même source de courant. Les deux inducteurs disposés axialement l'un par rapport à l'autre, sont également désignés par les références 6 et 7. L'inducteur 6, qui a pour rôle de por- ter la surface de la pièce à la température nécessaire avec la rapidité re- cherchée comme il a été expliqué précédemment;, est relié par un interrup- teur 21 à une source de courant alternatif commune 20. Les condensateurs
22 servent également dans ce cas à compenser les courants réactifs se pro- duisant dans le circuit de charge. Leur puissance doit être éventuellement adaptée par des dispositifs de commande à la puissance de l'inducteur 6.
L'inducteur 7 est relié à la génératrice par l'intermédiaire d'un organe de réglage 23. Cet inducteur est également compensé par une batterie de con- densateurs 24 de valeurs convenables. Un interrupteur 25 sert à fermer et à ouvrir indépendamment le circuit de chauffage formé par l'inducteur 7 et la batterie de condensateurs 24. La génératrice fournit à ses bornes une tension réglable. La même tension est obtenue (lorsqu'on ferme l'interrup- teur 21) dans le circuit de la batterie de condensateurs 22 et de l'induc- teur 6. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 25, on obtient sur la batterie de condensateur 24 et dans l'inducteur 7 une tension dont la valeur se mesure d'après la valeur de la chute de tension qui se produit dans l'organe de réglage 23.
Par exemple, si l'on branche en 23 une forte inductance,la tension dans l'inducteur 7 est réduite de façon correspondante. Etant don- né que la puissance dépend de la tension de fonctionnement des inducteurs, la puissance de chauffage fournie aux tronçons de la surface de la pièce est différente et correspond aux différences de tension dans les inducteurs alimentés par la même source de courant.
Dans l'exemple représenté, 1 organe de réglage 23 est une bobine d'induction réglable. Ces bobines réglables sont montées avec des noyaux de fer à structure feuilletée pouvant être déplacés par translation ou par pivotement. Suivant les intervalles d'air différents produits par le dépla- cement ou le pivotement de ces noyaux de fer,la résistance inductive de l'organe de réglage varie et influence ainsi de la manière désirée la ten- sion de chauffage appliquée à l'inducteur 7 en modifiant la chute de tension sur l'organe de réglage. Au lieu d'une bobine d'induction à noyau déplaça- ble par translation ou pivotement, on peut également utiliser une bobine d'induction à prises intermédiaires.
Avec une bobine de ce type, il est possible d'influencer progressivement la tension appliquée à l'inducteur 7
<Desc/Clms Page number 6>
en passant d'un point de branchement à un autre. Le passage d'un point de branchement à un autre peut s'effectuer par des cosses de raccordement pou- vant se visser par des relais, ou au moyen de commutateurs actionnés élec- triquement. Au lieu d'une bobine d'induction 23, on peut également utili- ser comme organe de réglage un autotransformateur à prises intermédiaires ou un transformateur normal comportant des points de branchement sur ses enroulements primaire et secondaire. La commande de ces transformateurs peut être également assurée par des cosses de raccordement, par des relais ou par des commutateurs.
La batterie de condensateurs 24 peut également être montée directement en aval de l'interrupteur 25, de telle sorte que l'organe de réglage 23 se trouve dans le circuit de charge proprement dit.
Etant donné qu'il est généralement nécessaire que l'inducteur 6 fournisse une puissance de chauffage plus élevée sur une plus faible lon- gueur axiale que l'inducteur 7, il peut être tenu compte de cette condition en cas de montage en parallèle des inducteurs, en prévoyant pour l'induc- teur 6 un nombre de spires sensiblement inférieur au nombre de spires de l'inducteur 7. Il en résulte à tension égale appliquée aux inducteurs 6 et 7 une absorption de puissance notablement plus élevée dans l'inducteur 6 par comparaison avec la puissance absorbée dans l'inducteur 7. L'organe de réglage 23 peut, dans ce cas, être relativement faible. Il ne sert alors qu'à rendre possible une répartition très progressive des deux puissances de chauffage différentes.
Afin d'empêcher que les deux inducteurs 6 et 7 alimentés par la même génératrice ne s'influencent réciproquement, il est prévu un dispositif réglable (non représenté) maintenant la tension à une valeur constante déterminée par réglage, indépendamment de l'état de charge et indépendamment du fait que les interrupteurs 21 et 25 sont ouverts ou fermés.
Si l'inducteur 6 doit être mis hors-circuit lorsqu'est atteint le bord de la table du rouleau, le courant d'excitation est interrompu dans le circuit d'excitation 26 au moyen d'un relais à courant continu (non re- présenté) ou, dans le cas de réglage électrique, d'un discriminateur.. Le relais 21 s'ouvre de ce fait en fonction de la tension ou du temps et le circuit d'excitation 26 est immédiatement refermé. La commande de l'induc- teur 7 peut être assurée de la même façon par le relais 25.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif pour la trempe avec chauffage par induction de piè- ces de grandes longueurs, notamment de rouleaux de laminage à froid en acier, en procédant par déplacement relatif, caractérisé en ce qu'au moins deux in- ducteurs pouvant être branchés et réglés électriquement indépendamment l'un de l'autre sont disposés axialement l'un derrière l'autre, un ajutage ou anneau assurant le refroidissement brusque de la pièce étant prévu en aval du dernier inducteur.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a device for hardening with induction heating for pieces of great length, using a relative displacement. According to this type of quenching, an induction laobin moves in a manner known per se with respect to the surface of the parts to be treated.
Heating occurs in the vicinity of the induction coil, the quench temperature being reached at the output of the induction coil, a sudden cooling device disposed downstream, moving at the same relative speed by relative to the surface of the part, producing sudden cooling. As a result of this method of treatment, a relatively short period of time elapses between the moment when the temperature at which the sudden cooling is to take place is reached and this sudden cooling, this short period being in general also desirable so that heat does not penetrate into the core of the part, but remains concentrated on its surface, in order to produce a surface area - the hardened one.
Given these conditions, this induction hardening process with relative displacement cannot be suitable for a whole series of materials, in particular for those which must be left for a certain time at the quenching temperature before they are suddenly cooled, so that the carbons can go into solution to a sufficient extent. This is especially the case with so-called cold rolling "rolls", constituted for example by a steel comprising 0.85% carbon and 1.7% chromium, as well as possibly additions of molybdenum up to 0. , 3%, and the surface of which must be quenched.
The quenching of these materials with heating in an oven or by a similar process has shown that it is rational to respect these determined times once the quenching temperature has been reached, and this is why it has been proposed in a very relevant way to meet these conditions also when this quenching is carried out by induction heating.
The process of heating the entire surface of a part does not pose any fundamental difficulties, since in this case it suffices simply to wait a certain time before the sudden cooling, after the entire surface has reached the desired quenching temperature.
In contrast, in the method comprising a relative displacement of the inductor and of the part treated, it is obligatorily linked to a well-determined change in temperature over time. This change depends on the necessary advance speed and the distance that must be maintained between the inductor and the device producing the sudden cooling.
In order to overcome these difficulties, it is known to use an inductor having, in the longitudinal direction, different numbers of ampere-turns, so that at the input end having a high number of ampere-turns follows a zone with a lower number of ampere-turns. The area adjacent to the inlet end causes the processing temperature to rise sharply, and as the inductor moves along the workpiece, the next area maintains that temperature. until sudden cooling occurs in the vicinity of the outlet end.
This known proposal also provides at the end of the coil a short section having a higher number of ampere-turns, in order to prevent the sudden cooling from producing a reaction being felt in the region where the treatment temperature. must be maintained at a determined value.
First of all, such a device is extremely inconvenient to handle. Since the different heating zones are immua-
<Desc / Clms Page number 2>
wheat, this device is totally lacking in flexibility and therefore cannot be adapted to the various circumstances that may arise during work.
In addition, this device has the considerable drawback that, for example when treating a cold rolling roll, either the edges of the table are overheated, or the table does not undergo sufficient quenching in the vicinity of its edges. edges. This occurs in particular when, wishing to avoid any overheating of the edge, the inductor is prematurely disconnected or the speed of advance in the last zone is increased * These disadvantages arise in particular from the fact that such an inductor exhibiting areas in which the thermal efficiency varies has a very long axial length, which makes it impossible to adjust the effect obtained to take account of special conditions which may arise.
The object of the invention is to allow the production of a device by which these drawbacks are eliminated, and with which it is possible to heat perfectly by induction and by relative displacement even of the cold rolling rolls, and to quench them. by sudden cooling after observing an adjustable stop time. For this purpose, at least two inductors independent of one another, which can be controlled and adjusted electrically, are arranged axially. The adjustment producing the sudden cooling is placed behind the last inductor.
In general, two inductors are sufficient, the first bringing the surface of the part to the quenching temperature, while the second has the role of maintaining practically constant the temperature obtained using the first inductor during the time. necessary, before the cooling device is activated. In addition to the electrical control and adjustment of the inductors, it may be rational to also provide a mechanical adjustment device with the aim of gradually adjusting the axial distance between the two inductors, and possibly the distance which separates them from the inductor. sudden cooling nozzle.
Unlike known devices, the device according to the invention can be perfectly adapted to all circumstances, both as regards the actual temperature which is necessary as well as the maintenance of this temperature and the distribution of the temperature. heat on the section of the treated part. Now, we know that, precisely in the case of cold rolling rollers, it is of essential importance, on the one hand, to reach a determined and relatively large quenching depth, but on the other hand. On the other hand, to keep the core safe from heating, because a temperature rise affecting the core can produce tensile stresses there which can take dangerous proportions to the point of bursting the roller.
The inductor in accordance with the invention makes it possible to fulfill these conditions, which however contradict each other to a certain extent. The possibility of electrically adjusting the inductors and the possibility of adjusting the axial distance which separates them one from the other and which separates them from the sudden cooling device make it possible to adapt the device moving as a whole with respect to the surface of the workpiece under very special conditions.
The arrangement can be designed so that each inductor can be supplied by a separate adjustable current source, possibly at different frequencies. But it is also possible to work with a single current source. In this case, the inductors are connected in parallel. In the conductor of at least one inductor is interposed an adjustable inductor constituted by an autotransformer or by a choke coil. In addition, the inductors can be set with different numbers of ampere-turns, whether they are supplied from one or more current sources.
<Desc / Clms Page number 3>
Electric devices allow adjustment within a very wide range. First of all, there is the possibility of disconnecting the first inductor when the end section of the part is reached, while the other or the other inductors continue to be supplied. In this way, the table edges of a cold rolling roll are prevented from overheating or the end section of the table surface from being insufficiently hardened.
In many cases, it may be practical, instead of the inductor or inductors mounted after the first inductor, to use gas burners, or also to provide electrical resistance elements, which serve for maintain by radiation the heat of treatment which has been reached.
If the device comprises two or more inductors supplied from the same current source, it is more advantageous, from a purely electrical point of view, to proceed in such a way that it is provided, to disconnect an inductor in the circuit d Excitation of the generator, control devices such as the generator excitation current is interrupted shortly before switching into the medium frequency.
In electronic excitation devices, for example, direct current control relays or discriminators can be used.
After the excitation current has been interrupted, a quiescent is carried out in the load circuit of the inductor concerned as a function of the voltage and (or) of the time, and the excitation current of the generator is immediately restored
The appended schematic drawings show, by way of nonlimiting example, a preferred embodiment of the subject of the invention.
Fig. 1 shows a cold rolling roll being quenched by means of the device according to the invention.
Fig. 2 is a diagram of the connections in the case of two inductors supplied by the same current source.
The drawing illustrates the quenching of a cold rolling roll, but it is understood that the same device can be used in the same way for all other pieces of great length.
If we refer to fig. 1, it can be seen that the cold rolling roll 1 undergoes, in order to perform the quenching, a relative axial displacement with respect to the sudden heating and cooling device. It may possibly perform an angular displacement in the direction indicated by arrow 2. The device can operate while the roller 1 moves axially in the direction indicated by arrow 3 and the inductors and the sudden cooling device are fixed. . But the roller 1 can also be fixed while, during the quenching, the inductors and the sudden cooling nozzle move from bottom to top (looking at the figure) in the direction indicated by arrow 5, this is ie starting with the lower edge 4 of the part.
According to the invention, the induction heating device consists of an inductor 6, advantageously of short axial length. The role of this inductor is to bring the surface of the section of the part which is located in this inductor practically all at once to the desired quenching temperature. A second inductor 7, arranged behind the inductor 6 in the axial direction, can extend over a greater length. It is designed in such a way that it maintains on the surface of the part the temperature to which it was brought by the first inductor 6. Then, in order to fulfill the desired role, the inductor 6 generally comprises several.
<Desc / Clms Page number 4>
sieurs layers, the inductor 7 can in general have only one.
However, it is also possible to apply to the inductor 6 a voltage such that it has only one layer despite its short axial length.
There is provided, in the axial direction, behind the inductor 7 a sudden cooling device 8, which provides the quenching, the cooling agent, such as water, saline solution, emulsions, etc. etc., being projected onto the surface of the workpiece as indicated by arrow 9. The distances 10 and 11 are adjustable so that the inductors can move relative to each other in the axial direction of the roller or cylinder 1. In practice, it is assumed that the sudden cooling nozzle 8 is fixed and that the inductors 7 and 6 can move upwards with respect to this nozzle 8, or that the The inductor 6 is fixed and the inductor 7 as well as the sudden cooling device 8 can move downwards with respect to the inductor 6.
The inductor 7 can also be set so that the surface temperature of the part reached in the inductor 6 is further slightly increased by the action of the inductor 7. Moreover, it is possible to calculate the efficiency. of inductor 7 such that, when the part passes through this inductor, its temperature drops slightly.
Finally, it is also possible to study inductor 7 in such a way that several temperature variations occur in opposite directions when the part passes through inductor 7. Inductor 6 is connected directly. or through a transformer at the current supply source, generally to a rotary generator 12 providing high frequency current.
A capacitor bank 13 serves to compensate for the reactive currents occurring in the excitation circuit. The supply of the inductor 6 is adjusted at will by adjusting the voltage of the current produced by the generator 12. It is naturally also possible to use for the adjustment of the coil 6 a device varying the intensity of the current or the power. - this supplied by the generator. The capacitors 13 shown schematically in fig. 1 can be connected together or separately, in order to adapt the device to any conditions that may arise.
The inductor 7 is connected directly or by means of a transformer to the current source 14, generally constituted by a rotating medium frequency generator. The capacitor bank 15 also serves in this case to compensate for the reactive currents which may occur in the charging circuit. Rationally, this capacitor bank must also be controllable. What has been said previously for the adjustment of the current source 12 is also valid for the adjustment of the current source 14.
In general, the powers and frequencies of the current sources 12 and 14 can be the same. In some special cases, however, it is rational to work with different frequencies and powers. For example, the frequency of the current source 12 can be lower than that of the current source 14. As soon as the heating begins, a deeper heating of the surface layers of the part located in front of the heating is obtained. inductor 6.
When the layers thus heated enter the inductor 7, the penetration of the currents, with a higher frequency of the current source 14, takes place substantially at the same depth as a result of the higher surface temperature of the room. , without this producing too much heating of the core of this part.
<Desc / Clms Page number 5>
The power can be set in a different way, so that the generator 12 provides high power to suddenly heat the area of the section of the room, while the power of the generator 14 is lower as the circuit. The heating element supplied by this generator is intended to maintain the temperature obtained with the first inductor or to modify it only slightly. By adjusting the excitation current in the excitation windings 16 or 17, it is possible to adjust progressively and within any limits the powers supplied by the generators 12 and 14, independently of one another.
The heating circuits can be connected independently of one another by means of power switches 18 and 19, so that the switching on or off of the inductors 6 and 7 can be done without switching on or off. at any time and in any position of these inductors in relation to the surface of the room. Power switches
18 and 19 shown schematically may also be of the bipolar type. Instead of being arranged in the charging circuit, they can also be mounted directly downstream of the generators, as indicated for example at 19.
In fig 2 is shown a circuit diagram for supplying two inductors from the same current source. The two inductors arranged axially with respect to each other are also designated by the references 6 and 7. The inductor 6, which has the role of bringing the surface of the part to the necessary temperature with rapidity. researched as explained previously ;, is connected by a switch 21 to a common alternating current source 20. The capacitors
22 also serve in this case to compensate for the reactive currents occurring in the load circuit. Their power must possibly be adapted by control devices to the power of the inductor 6.
The inductor 7 is connected to the generator by means of an adjusting member 23. This inductor is also compensated by a battery of capacitors 24 of suitable values. A switch 25 serves to independently close and open the heating circuit formed by the inductor 7 and the capacitor bank 24. The generator supplies an adjustable voltage to its terminals. The same voltage is obtained (when the switch 21 is closed) in the circuit of the capacitor bank 22 and of the inductor 6. When the switch 25 is closed, we obtain on the battery. capacitor 24 and in the inductor 7 a voltage whose value is measured according to the value of the voltage drop which occurs in the regulating member 23.
For example, if a large inductor is connected at 23, the voltage in the inductor 7 is correspondingly reduced. Since the power depends on the operating voltage of the inductors, the heating power supplied to the sections of the workpiece surface is different and corresponds to the voltage differences in the inductors supplied by the same current source.
In the example shown, 1 adjustment member 23 is an adjustable induction coil. These adjustable coils are mounted with iron cores with a laminated structure which can be moved by translation or by pivoting. Depending on the different air gaps produced by the movement or pivoting of these iron cores, the inductive resistance of the regulating member varies and thus influences the heating voltage applied to the inductor as desired. 7 by modifying the voltage drop on the regulator. Instead of an induction coil with a translatable or pivotable core, it is also possible to use an induction coil with intermediate taps.
With a coil of this type, it is possible to gradually influence the voltage applied to the inductor 7
<Desc / Clms Page number 6>
passing from one connection point to another. The passage from one connection point to another can be effected by connection lugs which can be screwed on by relays, or by means of electrically actuated switches. Instead of an induction coil 23, an autotransformer with intermediate taps or a normal transformer having connection points on its primary and secondary windings can also be used as a regulating device. These transformers can also be controlled by connection lugs, by relays or by switches.
The capacitor bank 24 can also be mounted directly downstream of the switch 25, such that the regulating member 23 is located in the load circuit proper.
Since it is generally necessary for the inductor 6 to provide a higher heating power over a shorter axial length than the inductor 7, this condition can be taken into account when the inductors are connected in parallel. , by providing for the inductor 6 a number of turns appreciably less than the number of turns of the inductor 7. This results in an equal voltage applied to the inductors 6 and 7 a notably higher power absorption in the inductor 6 by comparison with the power absorbed in the inductor 7. The adjustment member 23 can, in this case, be relatively low. It then only serves to make possible a very gradual distribution of the two different heating powers.
In order to prevent the two inductors 6 and 7 supplied by the same generator from influencing each other, an adjustable device (not shown) is provided for maintaining the voltage at a constant value determined by adjustment, regardless of the state of charge. and regardless of whether the switches 21 and 25 are open or closed.
If the inductor 6 is to be switched off when the edge of the roll table is reached, the excitation current is interrupted in the excitation circuit 26 by means of a direct current relay (not re- shown) or, in the case of electrical adjustment, of a discriminator. The relay 21 therefore opens as a function of the voltage or of the time and the excitation circuit 26 is immediately closed. The control of the inductor 7 can be ensured in the same way by the relay 25.
The details of realization can be modified without departing from the invention, in the field of technical equivalences.
CLAIMS.
1.- Device for the quenching with induction heating of parts of great lengths, in particular of steel cold rolling rolls, proceeding by relative displacement, characterized in that at least two inductors which can be connected and electrically regulated independently of one another are arranged axially one behind the other, a nozzle or ring ensuring the sudden cooling of the part being provided downstream of the last inductor.