EOW May 2007

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EuroWire – Mai 2007 136
deutsch
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
Crockford Lane, Basingstoke
Hampshire, RG24 8NA, UK
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