[發(fā)明專利]用于加熱扁平材料的方法和裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110205124.X
• 申請(qǐng)日: 2011-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN102348299A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·比勒;C·菲爾比爾;J·克勞澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 澤奈基電力公司
• 主分類號(hào): H05B6/10
• 分類號(hào): H05B6/10;C21D1/42;C21D9/60
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于通過在由導(dǎo)電的非磁性材料組成的扁平材料例如扁錠、軋制帶或板材中借助于至少一個(gè)帶有傳導(dǎo)直流電的繞組的線圈單元感生出渦流/渦電流來加熱所述扁平材料的方法，該線圈單元繞一與扁平材料的大面垂直的Z軸(豎直軸線)被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便產(chǎn)生至少部分穿過扁平材料的磁場(chǎng)，該扁平材料被固定成不能繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

另外，本發(fā)明還涉及一種適用于實(shí)施此方法的裝置，亦即用于通過在由導(dǎo)電的非磁性材料組成的扁平材料例如扁錠、軋制帶或板材中借助于至少一個(gè)帶有傳導(dǎo)直流電的、產(chǎn)生至少部分穿過扁平材料的磁場(chǎng)的繞組的線圈單元產(chǎn)生渦流來加熱所述扁平材料的裝置，其中所述線圈單元繞一與扁平材料的大面相垂直的Z軸被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，該扁平材料被固定成不能繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

代替開頭所說的扁平材料，下面主要使用術(shù)語“扁錠”。本發(fā)明的方法和裝置特別適用于由鋁或鋁合金和銅或銅合金組成的扁錠，它們必須被加熱到規(guī)定溫度以便進(jìn)一步加工、特別是軋制。

背景技術(shù)

由CH251179A已知這一類型的裝置，該裝置包括一線圈單元，該線圈單元包括一位于位置固定的芯部上的、傳導(dǎo)直流電的繞組，該芯部被一由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸穿過。在該軸的端部上設(shè)有一帶有兩個(gè)作為南極的臂的轂體，所述臂離扁平材料的其中一個(gè)大面的距離很小。北極為一磁軛的端部，該磁軛包圍所述繞組，并與轂體以不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式相連接。

由US-A-4315124已知，在一輥道輸送裝置上輸送扁錠緩慢地穿過爐子，扁錠在安裝在扁錠上方和下方的、被供給交流電的線圈單元之間穿過該爐子。

由US-A-4307276已知，在被供給交流電的線圈單元的磁場(chǎng)內(nèi)感應(yīng)加熱一鋼管，此線圈單元完全包圍鋼管。

由US-A4761527已知大量的用于通過半成品或工件在一靜磁場(chǎng)或直流磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)來感應(yīng)加熱該半成品或工件的裝置的實(shí)施形式。在一種實(shí)施形式中扁平材料在位于其上方和下方的線圈單元磁極件之間平移輸送，或者倒過來線圈單元相對(duì)于靜止的扁平材料平移運(yùn)動(dòng)。

由EP-B-1582091已知，使一由導(dǎo)電的非磁性材料組成的鋼坯在一同心包圍鋼坯的、帶超導(dǎo)繞組的線圈單元的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，用這種方法在所產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)中對(duì)鋼坯感應(yīng)加熱。

借助被供給交流電的線圈單元的感應(yīng)加熱、亦即借助交變磁場(chǎng)產(chǎn)生短路電流的缺點(diǎn)是，在線圈單元的繞組中產(chǎn)生顯著的歐姆損失以及在線圈單元的鐵芯中產(chǎn)生反復(fù)磁化損耗和渦流損失。在常見的寬150cm、長500cm、厚例如20mm的扁錠的情況下，為了在可接受的時(shí)間——例如8分鐘——內(nèi)從室溫加熱到480℃，需要在扁錠內(nèi)感生出約400kW的功率。

在通過例如一扁錠在一直流磁場(chǎng)中的可反向的平移輸送來感應(yīng)加熱時(shí)，在線圈單元內(nèi)的功率損失雖然基本上減小到繞組電阻與線圈電流平方的乘積，但盡管如此仍需要為線圈單元的繞組提供強(qiáng)烈冷卻——通常通過使用由水流過的鋼管。但這尤其是由于在“大型”工件(如扁錠)的情況中為實(shí)現(xiàn)工件的足夠快的可反向的輸送所需的極高的費(fèi)用而被反對(duì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，更有效地設(shè)計(jì)開頭所述類型的方法和提供適用于實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。

按照本發(fā)明這個(gè)目的通過這樣的方法實(shí)現(xiàn)，即借助于至少兩個(gè)關(guān)于Z軸對(duì)稱設(shè)置的線圈產(chǎn)生反方向的、穿過扁平材料的磁通，對(duì)于所述磁通，利用用于線圈的支承板作為磁回路部/磁軛(magnetischer?Rückschluss)。

附加地可產(chǎn)生扁平材料和磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選借助于線圈單元的超導(dǎo)繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)。適用于此的超導(dǎo)導(dǎo)線和帶材是現(xiàn)有技術(shù)。用這種方式，節(jié)省了在具有普導(dǎo)繞組的線圈單元中以廢熱形式形成的可觀的功率損失。在一具有例如500kW的連接功率(由電產(chǎn)生的用于轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械驅(qū)動(dòng)功率和用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的電功率的總和)的設(shè)備中，通過采用具有超導(dǎo)繞組的線圈單元所節(jié)省的電功率約為250kW。特別優(yōu)選采用由高溫超導(dǎo)材料組成的繞組，這是因?yàn)檫@樣線圈單元可以不用液氦冷卻而是用液氖或甚至液氮來冷卻，因此對(duì)用于冷卻的功率需求相應(yīng)地減少了。

在具有超導(dǎo)繞組的線圈單元中，冷卻優(yōu)選通過空心軸借助于在固定不動(dòng)的冷卻機(jī)組和線圈單元之間的循環(huán)回路內(nèi)流動(dòng)的所述冷卻流體之一來進(jìn)行。

當(dāng)僅冷卻線圈單元的繞組時(shí)，能實(shí)現(xiàn)附加的節(jié)能。

為此繞組最好通過高導(dǎo)熱能力的金屬橋與安裝在線圈單元中心的熱交換器的低溫側(cè)相連接。