DE2149352A1

DE2149352A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Heizen einer Platte

Info

Publication number: DE2149352A1
Application number: DE19712149352
Authority: DE
Inventors: Kasper Robert Jerry; Balzer Norbert Raymond
Original assignee: Park Ohio Industries Inc
Current assignee: Park Ohio Holdings Corp
Priority date: 1970-10-05
Filing date: 1971-10-02
Publication date: 1972-04-06
Also published as: CA937293A; US3715556A

Description

Priorität vom 5. Oktober 1970 in USA, Serial No. 78.088

Bei einem Verfahren zum Umwandeln von Abfallstahl in wieder verwendbaren Bandstahl werden Abfallstahlstücke in einen Behälter gepackt, der auf etwa 76O⁰C (i400°F) geheizt wird, und werden dann beim Passieren des Kastens durch ein Streckwerk oder eine Walzenmühle komprimiert. Nach der ersten Walztätigkeit wird die eich ergebende Stahlplatte auf über 1080⁰C (2000⁰F) wieder aufgeheizt und wieder gewalzt.

Die Erwärmung der Metallplatte geschieht vorzugsweise durch Induktionsheizeinheiten, und aus Gründen praktischer Überlegung ist die Anzahl der Heizeinheitei begrenzt. Da nur ein relativ kleiner Teil der Stahlplatte durch die Induk-

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Iraiiklurt/Main 67 63

ii.uik Dresdner ßdiik AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276 807

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tionsheizeinheiten zu jeder Zeit erwärmt wird, wird der Plattenteil außerhalb der Induktionsheizeinrichtung Wärme zur kühleren Umgebung abstrahlen.

Die vorliegende Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer erhöhten Temperatur einer Materialplatte durch Richten von Wärme gegen das Material in einer auereichenden Menge, um den Wärmeverlust aus dem Material zur Atmosphäre zu kompen- ^ eieren· Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Überführung der Materialplatte von einem Zustellungstisch zu ersten und zweiten, sich langsamer bewegenden Heizreihen . wo ihre Temperatur gehalten wird, bis sie durch die Induktionsheizeinrichtungen hindurchläuft und dann für die Umlagerung der Platte zu einem sich schneller bewegenden Auegabetisch.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ) mehrere Heizelemente zwischen den Rollenständern der Einlaß- und Au β C⁸¹¹¹Ce tische für eine Induktionsheiseinheit angeordnet. Eine auf dem Einlaß tisch aufgenommene Materialplatte wird normalerweise auf eine erhöhte Temperatur erwärmt, die gewöhnlich im Bereidi von etwa 76O⁰C (14OO°F) liegt, und ist durch eine erste Walzenmühle hindurchgelaufen. Diese erhöhte Temperatur wird von den längs der Platte auf dem Einlaßtisch angeordneten Wärmestrahlungseinheiten gehalten, da die Heizeinrichtungen eine ausreichende Wärmemenge abgeben zur Kompensation des Wärmeverlustes durch

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das Material zur Atmosphäre hin, oder durch Stralug oder Konvektion.

Ähnliche Strahlungswärmevorrichtungen sind zwischen den Walzens tandem auf dem Ausgangetisch angeordnet, der die Materialplatte von den Induktionsheizeinheiten aufnimmt. Letztere sind so ausgebildet, daß sie die Temperatur der Platte auf etwa 1080°C (2000°F) anheben, bevor die Platte ein zweites Mal gerollt oder gewalzt wird. Da die Plattentemperatur auf dem Ausgangstisch höher als die auf dem Einlaßtisch ist, werden die Strahlungsheizer bei einer höheren Temperatur betrieben, da die Warmeverlust e höher sind.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Walzenmühlen in der Lage, das Plattenmaterial mit der doppelten Geschwindigkeit vorzutreiben, bei welcher die Platte durch die Induktionsheizeinheiten bewegt werden kann. Aus diesem Grund sind in jeder Reihe zwei Heizeinheiten vorgesehen, Jede mit zugehörigen Einlaß- und Auegangstisehen. Die Materialplatte wird auf einem Zustellungstisch aufgenommen, von diesem zu einem der Einlaßtische übermittelt, wo sie durch die Induktionsheizeinheiten bewegt wird und dann zu einem Ausgabetisch übertragen und zur zweiten Walzenmühle gerichtet wird.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Erwärmen einer Materialplatte vor dem Walzen vorzusehen, bei dem die Materialplatte auf

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•ine erhöhte Temperatur erwärmt wird und ihre Temperatur dadurch aufrechterhalten wird» daß Wärme gegen das Material ■it ausreichender Menge gerichtet wird, um die Wäraever-Iu*te aus dem Material rar Atmosphäre ία kompensieren.

Ein andere· Merkmal dieser Erfindung besteht in der Verbesserung des Verfahren· sum Aufrechterhalten der erhöhten Temperatur einer Materialplatte, die dadurch auf eine erhöhte Temperatur vorgewärmt worden ist» daß Wärme gegen das Material mit ausreichender Menge gerichtet wurde, um den Wärmeverlust aus dem Material sur Atmosphäre su kompensieren, ms Erwärmen des Materials auf eine höhere Temperatur und Halten der höheren Materialtemperatur dadurch, daß susätsliche Värme gegen das Material in einer ausreichenden Menge gerichtet wird, um den Wärmeverlust aus dem Material rar Atmosphäre su kompensieren.

In vorteilhafter Weise ist erfindungsgemäS eine verbesserte Vorrichtung vorgesehen sum Aufheizen und Aufrechterhalten der Temperatur einer Materialplatte, die ein· Einrichtung rar unterstützung einer Materialplatte für die Bewegung durch ZnduktionsheiBeinrichtungen auf heist, Strahlungehe lsgeräte, die sum Richten von Värme gegen die Materialplatte angeordnet sind, nachdem diese durch die Xnduktionsheiseinrichtung mit einer Wärmemenge erwärmt worden ist, die im wesentlichen den Wärmeverlust aus dem Material sur Atmosphäre kompensiert, derart, daß die erhöhte Temperatur des Materials gehalten wird·

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Ein weiterer Torteil ist erfindungsgemäfl eine Vorrichtung sum Erwärmen und xum Aufrechterhalten der Temperatur der Materialplatte, die auf eine erhöhte Temperatur vorerwärmt worden ist, welche eine Induktionsheiseinrichtung aufweist, auf der Einlaßseite der Induktionaheiseinrichtung angeordnete elektrische Strahlungsheiser, um Wärme gegen das Material in einer ausredenden Menge xu richten, um seine ursprüngliche Temperatur xu halten, und eine Einrichtung auf der Ausgangsseite der Induktionsheizeinrichtung sum Richten von Wärme gegen das Material xur Kompensation des Wärmeverlustes aus dem Material xur Atmosphäre nach der Bewegung durch die Induktionsheixeinrlohtung·

Erfindungsgemäfi 1st weiterhin vorteilhaft die Schaffung einer Vorrichtung für die Benutzung bei der Erwärmung von Materialplatten auf erhöhte Temperatur mit einem Zustellungetisch xur Aufnahme der Platten bei einer ersten Geschwindigkeit, ersten und xwelten Einladtischen für die Bewegung der Platten durch die Induktionsheixer mit einer xweiten langsameren Geschwindigkeit, einer Traversvorrichtung xum tibertragen der Platten alternativ vor» dem Zustelluagstisch xu den ersten und sweiten Einlaßtisehen, einem Ausgabetisch für die Aufnahme der Platten, naohdem sie durch die Induktionsheixer erwärmt sind, und einer xweiten Traversvorrichtung xur Übertragung der Platten xum Ausgabetisch· Sowohl die Eingabe- als auch die Auslafitisehe für die Induktionsheixer weisem eine Einrichtung xur Aufrechterhaltung der erhöhten Temperatur der Platten auf·

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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungemöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen· Es zeigern

Fig. 1 ein· bildlich· Darstellung einer Plattenheizvorrichtung mit WKrmestrahlungsvorrichtungen der Erfindung, die auf den Auelaßtischen zu einem Paar Induktionsheizeinrichtungen angeordnet sind,

Fig· 2 eine vereinfachte Draufsicht auf eine auf einem Zustellung* tisoh von einer ersten Walzenmühle aufgenommene Platte, den Querübergang der Platte zu einem von zwei Einlaßtiechen, eine Induktionsheizeinheit und eine η Querüber gang der Platt· von Ausgangstiechen zu einem Ausgab«tisoh, we die Platte von einer zweiten Walzenmühle damn weitergegeben wird,

Fig· 3 ei»e teilweise im Querschnitt gezeigt· Ansicht der Konstruktion der gemJUI der vorliegenden Erfindung aufgebauten S tr·hlungswarm·vorriohtung,

Fig. k «im· Querschnittsansicht entlang der Linie k-k In Fig. 3 «nd

Fig. 5 eine Quersohnittsansicht entlang der Linie 5-5 Fig. 3.

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Die Zeichnungen Beigen eine beTorzugte Aueführungsform dieser Erfindung. Insbesondere ist in den Figuren 1 und 2 eine Verrichtung sum Heizen einer Materialplatte gezeigt, die eine Induktionsheiseinheit 10 aufweist rar Aufnehme und Erwärmung einer Materialplatte 12 aus einer ersten Walzenmühle 13* In der in den Zeichnungen dargestellten Aueführungsform ist die Materialplatte 12 in typischer Veise 3,17 om dick (i£ ZoIl^ 1220 mm breit, ^8 Zoll) und 30 m lang (98 Fuß). Die Platte 12 wird auf etwa 76O⁰C (H+00°F) Tor de«4rstea Valztätigkeit rorgeheizt · Die Induktionsheizeinheit 10 hebt die Temperatur der Platte 12 auf Über 1080°C (2000°F), und dann wird die Platte durch eine zweite Walzenmühle Ik geleitet. Dieses Kompaktieren des Stahle durch Waisen bei hohen Temperaturen maoht den Abfallstahl "vielen Anwendungen zuganglich·

Die Platte 12 wird auf einem Zustellungstisoh 15 aufgenommen, der mehrere Walzenständer 16 aufweist, Ten denen einige τοη nicht dargestellten Gleichstrom-Antriebsmotoren zur Bewegung der Platte τοη der Walzenmühle 13 fort angetrieben werden.

Da die Platte durch die Walzenmühle 13 mit einer schnelleren Geschwindigkeit bewegt wird, als sie duroh die Induktioneheizeinheiten 10 bewegt wird, sind zweifache oder doppelte

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Induktionsheizeinheiten 18 raid 19norgeeehen, wobei sich die Platten durch, diese Induktionsheizeinheiten alternativ bewegen. Die Induktlonsheizeinheiten werden Toreugeweiee kentinuierlich betrieben, um die Kraftanlage bei ihrem maximalen Arbeitsspiel bzw. Eine ehalt dauer zu verwenden, wodurch die gesamte erforderliche Kraft reduziert wird, da Leerlauf oder Totzeit bei den zur Kraftlieferung für die Induktionsheizeinheiten verwendeten Kraftwandlern ausgeschaltet ist. Wassergekühlte Guß- oder Weichwalzen sind zwischen den Elementen der Induktionsheizeinheiten 18 und 19 für die Halterung der Platte vorgesehen, aber in Fig. 1 nicht gezeigt.

Eine Platte 12 wird auf de· Zustellungstisch 15 aufgenommen und dann entweder zum Einlaß ti sch 20 oder 21 durch die Traversvorrichtung 25 geleitet zum Weiterschieben durch die Induktionsheizeinheit 18 bzw. 19. Beide Einlaßtische 20 und 21 weisen auch mehrere Walzenständer, vorzugsweise hohle Hochtemperatur-Niekelchromlegierungsstahlwalzen auf, wobei alle anderen Walzen von einem Gleichstrommotor angetrieben werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Traverseinrichtung 25 drei Industriemühlenketten 26 auf, die von einer übersetzunge- oder Vorlegewelle 27 angetrieben wird, die von Gleichstrommotoren 28 gedreht wird. Jede Kette Z6 weist ein ausraumähnliches Kröpfeieen 29 auf, das Iternathr eine Platte von einem Zustellungetiech 15 su dem einen oder dem

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anderen der Binlafitische 20 oder 21 bewegt. Gleit schienen 30 aind »wischen dem Zuatellungatiaoh und den SinlaB ti sehen vorgesehen.

Nachdem die Platten durch die IndukHonsheiseinheiten 10 hindurohgelaufen sind, werden sie auf Ausgangetischen 32 und 33 aufgenommen· Die Traverβeinrichtung y$ bewegt die Platten von den Ausgangstischen «u eine« Ausgäbet!sch 36» wo sie sich in die sweite Walzenmühle 14 bewegen· Sowohl die Ausgangstisohe 32 und 33 als auch der Ausgabetisch 36

▼en

weisen mehrere VaI»enstander auf_t von denen einige durch

Gleichstrom angetriebene Motoren betätigt werden.

Da nur ein Teil der Platte von den Induktionsheiseimheiten 18 oder 19 xu Jeder Zeit erwärmt wird und da der außerhalb der Heiaeinheiten liegende Teil der Platten Wärme sur Atmesphäre abstrahlt und sich abkühlt, ist erfindungsgemäe die Verwendung von elektrischen Strahlungsheimarn beabsichtigt, um Wärme gegen die Haterialplatte in ausreichender Menge su richte» mm« den Wärmeverlust durch das Material sur Atmosphäre him imfelge Strahlung eder Konvektion su kempeneieren·

VI· la Fit· 1 fceseigt 1st, »lad die elektrischen Strahlungs-

tO «*· 4t auf «en XimlaAtischen 20 und 21 Xkmliehe Strahlumgshelsanerdaungen sind auch auf dem Ausgangetischen 32 und 33 vorgesehen, obwohl dies sv*eke Klarheit «er Darstellwag im rig. 1 mieht geseigt 1st.

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In einer bevorzugten Aueführungeform der Erfindung weisen die Strahlungswftraeanordnungen drei Heiaeinheiten auf, die iuiaaitn gruppiert und zwischen den VaI sens tandem in den Sinlaß- und Ausgangatischen angeordnet sind. Diese Heiaeinheiten weisen sowohl oben als auch am Boden der Material· platte angeordnete Heiaelemente auf, um ausreichende Strahlungsenergie auf das Material au richten und den VttrsMTerlust dmroh das Material aur Atmosphäre au kompen- W sieren, während das Material entweder die Erwärmung duroh die Induktionserwftrmungseinhelt oder das Valzen durch die Valxstuhle Ik erwartet. Die Strahlungswärmeeinheiten sind nicht so ausgebildet» vom eine wesentliche beliebige ¥ln« au de« Material hinsusufügen, sondern nur, usi den Yärae-▼erlust aus dee Material au kompensieren und seine Temperatur au halten·

Jede Strahlungaw&raeeinheit weist ein Siliciumcarbid- ^ ¥iderstandselement 45 auf, wie la den Tig· 3-5 gsaeigt ist, das seweml Mber als a«eh wtter «er Mette 11 amgeerdnet ist, Die Elemente auf der BinlaSssite der Induktiensheiaeinmeitea 10 si»« se ausgebildet, «sft sie bei etwa IIO°C (16OO°F) arbeit·»» wahrend «ie auf 4er Ausgamgsseite «er I»4«ktio»elMiaei»heite» bei «tv« 115<>^#C (2100°r) arbeiten.

■ei der beroraugten Ausftthru»geform mrdea die Siliciumoarbidwiderstandsbeiaelemente 45 durok die Flraa Merton-

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hergestellt Company, Worchester, Massachusetts Diese Viderstands-Heizelemente weisen «ine zentral angeordnete neiBe Zone k6 und getränkte kalte Enden ^7 auf, zu denen elektrische Verbindung hergestellt ist·

Die Wideratandsheizelemente k$ sind in Endblacks 50 und 51 gehaltert, die iur Aufnahme der kalten Enden k7 der Elemente darin gebildete öffnungen 52 haben· Zwischen den Endblocks 50 und 51 sind mehrere hitzebeständige Blooks 52 mit darin gebildeten parabelftfrmigen öffnungen 53 angeordnet. Die Heizelemente 45 sind bei den Brennpunkten dieser Parabeln angeordnet. Die Endblocke 50 und die Heizblocks 52 sind vorzugsweise aus hitzebeständigem Gutaaterial, wie z.B. Aluminiumoxyd, gebildet.

Die hitzebeständigen Blocks 50, 51 und 52 weisen auf ihren äußeren Seitenwänden horizontal gebildete Nuten 57 auf. Diese Blocks werden auf einem Stahlaufbau von einem C-fBrmigen, schwer/ien Mafimetallband 58 gehaltert, das nach innen sich erstreckende Schienen 59 aufweist, die in die Nuten 57 hinein aufgenommen sind. Die ganze Anordnung wird von einem einzigen vertikalen Ständer 60 gehaltert. Ein Ende der Anordnung ist offen, um eine seitliche Bewegung der Platte 12 zu gestatten, wenn sie von dem Zustelltiech 15 zu den Einlaßtischen 20 oder 21 übertragen wird.

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Somit eind ein neues Verfahren tand eine Vorrichtung offenbart worden, bei den*» eine vorgehftizte Mat er in !platte bein weiteren Durchlaufen des Materials durch die Induktionsheixeinheiten erwärmt wird, und die erhöhte Temperatur des Material« wird dadurch tafrochterhalten, d&S Strahlungswärme ^egen das Material mit einer Menge gerichtet wird, die zur Kompensation, ά&$ Wärmererlusto« aus dem Material auereicht· Da die gesamte Platte nicht auf einmal erwärmt wird txau daehalb ein Teil der Platte herausragt, können durch die Verwendung dieser Erfindung gleichmäßigere Temperaturen in der Platte aufrechterhalten werden.

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Claims

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1. Verfahren zur Erwärmung einer Materialplatte vor de» VaIsen, gekennzeichnet durch das Erwärmen der Materialplatte auf eine erhöhte Temperatur und Halten der Temperatur der Materialplatte nach de* Erwärm«». u»d rar den VaIζen dadurch, daß Värme in einer Menge gegen das Material gerichtet wird, die für die Kompensation für den Värmeverlust aus dem Material zur Atmosphäre ausreicht»

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorerwärmung des Materials, Halten des Materials bei der Vorwärmtemperatür durch Richten einer ausreichenden Vsxmemenge gegen das Material zur Kompensation des Värmeverlustes des Materials, Bewegung des Materials durch die Heizeinrichtung zur Steigerung der Temperatur des Materials, teilweise und Aufrechterhalten der erhöhten Temperatur des Materials, nachdem es sich durch die Heizeinrichtung bewegt hat, wobei zusätzliche Värme gegen das Material in ausreichender Menge gerichtet wird, um den Värmeverlust aus dem Material zur Atmosphäre zu kompensieren·

3. Vorrichtung zur Erwärmung und Aufrechterhaltung der Temperatur einer Materialplatte mit einer Heizeinrichtung, einer Einrichtung zur Halterung des Materials vor der Bewegung durch die Heizeinrichtung, einer Einrichtung zur Halterung des Materials nach Durchlauf durch die Heiz-

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einrichtung und einer Einrichtung zur Bewegung der Materialplatte durch die Heizeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung sub Richten von Wärme gegen das Material nach Durchlauf durch die Heizeinrichtung in einer Menge zur Konpensation des Wärmeverlustes aus den Material, so daß dessen Temperatur lsi wesentlichen bei der von der Heizeinrichtung erhal tenen Temperatur gehalten wird»

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Richten bzw· Leiten von Wärme elektrische Strahlungsheizer aufweist, die auf der Ausgabeseite der Induktionsheiseinrichtung angeordnet sind und den Wärmeverlust aus dem Material in die Atmosphäre kompensieren.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3t bei der das Material auf eine Temperatur über der Umgebungstemperatur ver dem Durchlauf durch die Induktionsheiseinrichtung erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Torrichtung eine zweite Einrichtung zum Leiten von Wärme gegen das Material zur Kompensation des Wärmeverlwstes aus dem Material zur Atmosphäre vor der Materialbewegung «lurch die mduktioneaeizeinriehtung aufweist·

6· Verriohtumg naoh Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung Induktionsheizer aufweist.

7· VerrioÜtag nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung zur Aufnahme des Materials bei einer ersten

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Geschwindigkeit, wobei die Heizeinrichtung «rat« und zweite Einrichtungen ma Erwärmen des Materials auf eine erhöhte Temperatur und zum Aufrechterhalten dieser erhöhten Materialtemperatur aufweist, eine Elnrich-

tung zum ransportieren des Materials aus der Zuführeinrichtung alternativ zu der ersten und »weiten Einrichtung, einer Einrichtung zum Bewegen des Materials durch die ersten und zweiten Heiseinrichtungen bei einer zweiten Geschwindigkeit, die etwa halb so groS wie die erste Geschwindigkeit ist« Auegabeeinrichtungen zum Abgeben des Materials aus der Vorrichtung bei der ersten Geschwindigkeit und eine zweite Einrichtung zum Transport des Materials alternativ τοη der ersten und zweiten Einrichtung zu der Ausgabeeinrichtung nach dem Erwärmen auf die erhöhte Temperatur, wodurch das Material aufgenommen und mit derselben Geschwindigkeit ausgegeben wird, aber durch die Heizeinrichtung mit der zweiten Geschwindigkeit bewegt wird.

8. Torrichtung nach Anspruch 7, wobei das Material τογ der Erwärmung durch die erste und zweite Heizeinrichtung auf einererhöhte Temperatur erwärmt wird, dadurch gekonnt zeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zur Aufrecht erhaltung der erhöhten Materialtemperatur Tor der weiteren Erwärmung durch die ersten und zweiten Heizeinrichtungen aufweist·

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