EOW May 2007

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bis 1 Zoll (15,5mm bis 25,5mm) sowie eine Durchmesserauswahl von 0,031 bis 0,080 Zoll (0,8mm bis 2mm). Der typische Durchsatz basiert auf DV=70 (wobei D= Durchmesser und V= Geschwindigkeit ist). Die Anzahl an Drähten innerhalb einer bestimmten Heizspule werden in der Regel durch die Zwischenachs-Abmessung festgelegt,dadieSpulenzusammensetzung für eine große Anzahl an Drähten mit höheren Zwischenachs-Abmessungen sperrig wird. Interaktive Leistungskontrolle in geschlossenen Kreisläufen Im Vergleich zu Verfahren wie jenen der Gas- und Elektroöfen, Infrarotstrahler, Widerstandserwärmer und Fließbetten, reagiert die Induktionserwärmung besonders schnell auf Änderungen der Prozessbetriebsparameter. Eine kleine Veränderung des Stroms oder der Liniengeschwindigkeit wirkt sich fast augenblicklich auf die sich ergebende Temperatur des zu bearbeitenden Produkts aus. Um kongruente Ergebnisse zu erzielen ist demzufolge die Prüfung der Linie sorgfältig vorzunehmen. Die zwei eingesetzten Standardmethoden basieren zum einen auf von Temperaturfühlern gelieferten Informationen (wie bei der Infraroten Pyrometrie) und zum anderen auf solchen von der Liniengeschwindigkeit. Temperatursensoren ImFalle einer Erwärmung vonmagnetischem Stahl bei einer Austenitisierungstemperatur für ein Härtungsverfahren kann sich Zunder auf der Drahtoberfläche bilden, es sei denn eine Atmosphäre wird aufgenommen. Dies könnte die Ablesungen der ein- sowie zweifarbigen Infrarot-Pyrometersysteme beeinflussen. DemzufolgewirddieBeseitigungdesZunders und die Genauigkeit beim Positionieren und Fokussieren des Pyrometersystems, das sich ergebende Signalfeedback zur Induktionsstromversorgung bestimmen. Schwebende Verunreinigungen wie z. B. Rauch können ebenfalls das Signal der Pyrometer beeinflussen. Ein wirkungsvoller Einsatz der Pyrometer scheint nur dann gegeben, wenn der Reinigung des Drahts besondere Sorgfalt gewidmet wird, sowie der Genaugikeit anderer Prozessparameterregelungen und Regelsysteme mit geschlossenem Kreislauf. Temperatursensoren sind außerdem am zu erwärmenden Draht zu fokussieren. Diese Drähte können sich besonders im Fall kleinerer Drahtdurchmesser während des Verfahrens vertikal bewegen, und sich somit aus dem Sichtfeld des

Pyrometers entfernen, wodurch dem Induktionsverfahren irreführende Signale übermittelt würden. Liniengeschwindigkeit Die Berechnung der Liniengeschwindigkeit bezüglich der Drahtabmessung und des Leistungsniveaus vom Induktionserwärmer stellt ein durchführbares Verfahren dar, bei dem Vorwärtsschub-Steuergeräte erfolgreich eingesetzt wurden. NE-Materialien Beschrieben wurde bis hierhin die Induktionserwärmung von Kohlenstoff- Stahldrähten. NE-Materialien, wie z. B. Aluminium und Messing können ebenso durch die Induktionserwärmung erwärmt werden, obwohl nicht dieselbe Effizienz erzielt wird. Wenn man beispielsweise Messingdraht mit einem Durchmesser von 0,08 Zoll (2mm) annimmt, mit einer Erwärmungsanforderung ausgehend von einer Umgebungstemperatur von 70°F (20°C) auf 1.200°F (650°C) bei einer Geschwindigkeit von 985 Fuß/min (300m/ min), würden dafür insgesamt 540kW Ausgangsleistung bei einer Frequenz von 50kHz mit einer insgesamt 10 Fuß (3m) langen Induktionsspule benötigt werden. Für einen Messingdraht mit einem Durchmesser von 0,24 Zoll (6mm), der von 70°F (20°C) auf 1.200°F (650°C) bei einer Geschwindigkeit von 985 Fuß/min (300m/min) erwärmt wird, wird eine Ausgangsleistung von 1.500kW bei einer Frequenz von 10kHz mit einer insgesamt 20 Fuß (6m) langen Induktionsspule benötigt. Die sich daraus ergebenden Gesamtwirk- ungsgrade sind jeweils 6% bei einem Drahtdurchmesser von 0,08 Zoll (2mm) im ersten Beispiel und 20% bei einem Drahtdurchmesser von 0,24 Zoll (6mm) im zweiten Beispiel. Vergleicht man die Gesamtwirkungsgrade bis zu 80% bei der Erwärmung des magnetischen Stahls, so bemerkt man, warum die induktive Erwärmung nicht verbreitet für NE-Materialien eingesetzt wird. Dies bedeutet, daß erfolgreiche Installationen mit niedrigen Wirkungsgraden in Betrieb sind wegen anderer Vorteile, wie jenen die sich aus der Arbeitsumgebung durch Induktionsverfahren ergeben. In die Zukunft blicken Die induktive Erwärmung wird weiterhin in der Drahtindustrie verbreitet eingesetzt werden, insbesondere für Stahldraht. Ein steigendes Interesse und eine höhere Anzahl an Systemen werden somit entstehen, die dazu dienen werden die Produktivität bestehender konventioneller Heizsysteme zu ergänzen und zu erhöhen.

Entwicklungen wird es weiterhin geben für die Erwärmung sehr dünner Drähte sowie Sonderlegierungen, Verbundmetalle und Materialien wie z. B. Titan und Hartmetall. Die physische Größe von Induktionsstromversorgungen wird sich senken, während deren Leistungen sich steigern werden. Kontrolltechniken und -Systeme werden auch zukünftig weiter entwickelt, um sehr enge Toleranzen sowie die Beständigkeit der Drahtprodukte zu sichern und Verbesserungen wird es geben durch Inline-Qualität. “Da weitere Verfahren entdeckt wurden, in denen die induktive Erwärmung eingesetzt werden kann, sind diese jeweils im Hinblick auf ihre Rentabilität zu berücksichtigen. Nach unserer Erfahrung kann sich manchmal die unwahrscheinlichste Anwendung, oder jene die anfangs als nicht durchführbar scheint, als eine erfolgreiche und wirtschaftlich geeignete Installation erweisen.” n

Radyne Thermatool House

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EuroWire – Mai 2007