Induktive Bolzenerwärmung

Zur induktiven Bolzenerwärmung bietet EltaTech mit der billetXpress-Technik ein innovatives Induktionssystem für Strangpressverfahren an. Das neue System mit verbessertem Spulendesign und neuem Konzept zur Energieversorgung mittels Direktumrichter-Technologie wurde entwickelt, um eine höhere Energieeffizienz und gesteigerte Leistungsfähigkeit sowie erhebliche Kosten- und Platzeinsparungen zu erzielen.

Vorteile der induktiven Bolzenerwärmung

Die induktive Erwärmung von Bolzen bietet viele Vorteile im Vergleich zu konventionellen Erwärmungssystemen. Die Hauptvorteile sind Prozesssicherheit, hoher Durchsatz und insbesondere die Möglichkeit, ein konisches Temperaturprofil (auch „Taper“ genannt) zu erzeugen. EltaTech bietet ein neues Verfahren zur induktiven Bolzenerwärmung, das die Investitionskosten und den notwendigen Platzbedarf deutlich reduziert. Weiterhin eröffnet der billetXpress Blockerwärmer neue Möglichkeiten bei der Prozessregulung durch eine frei anpassbare Frequenzwahl.

Bei der induktiven Bolzenerwärmung werden je nach Anwendungsfall zwei verschiedene Verfahren eingesetzt.

Induktive Erwärmung im Einzelblockverfahren

Bei Aluminium und Aluminium-Legierungen sowie bei empfindlichen Materialien kommt überwiegend das Einzelblockverfahren zum Tragen. Die Induktionsbolzenerwärmer dieses Typs arbeiten im Bereich der Netz- bis Mittelfrequenz und sind mit mehrlagigen Spulen ausgestattet, welche in mehrere, unabhängig voneinander arbeitende Heizzonen unterteilt sind. Durch die individuell geregelte Leistung in den Heizzonen kann ein lineares oder konisches Temperaturprofil generiert werden, wodurch ein gezielter Materialfluss während des Pressvorgangs eingestellt werden kann. Um unerwünschte Oberflächenbeschädigungen zu verhindern, sind die billetXpress-Blockerwärmungsanlagen mit einem besonders schonenden Ladesystem ausgestattet.

Induktive Blockerwärmer im Durchstoßverfahren

Um einen hohen Durchsatz bei gleichzeitig geringem Platzbedarf zu erzielen, kommt das Durchstoßverfahren bei induktiven Blockerwärmern zum Tragen. Die neue billetXpress-Technologie basiert auf der Kombination aus einer hocheffizienten Induktionsspule und der innovativen Direktumrichter-Technologie. Bei diesem Konzept werden die Blöcke einzeln mit einem Einstoßer in die Spule befördert, während gleichzeitig ein auf Zieltemperatur erwärmtes Teil hinausgeschoben wird. Durch eine intelligente Prozessregelung ist zudem eine kontinuierliche Produktion mit Blöcken unterschiedlicher Längen ohne Umrüstarbeiten möglich.

Vorteile der Direktumrichter-Technologie bei der induktiven Bolzenerwärmung

Zur Energieversorgung von Induktionsanlagen werden üblicherweise Umrichter mit Schwingkreis verwendet. Bei dieser Umrichtertechnik ist es notwendig, den Blindstromanteil durch Schwingkreiskondensatoren zu kompensieren. Die Blindstromkompensation macht dabei einen nicht unerheblichen Teil der Investitionskosten aus, welche sich in einer Größenordnung von etwa 10% – 15 % des Gesamtanlagenwertes bewegt. Regelmäßige Wartungsarbeiten sowie ggf. der Austausch der damit verbundenen verschleißbehafteten Anlagenkomponenten und der zusätzliche große Platzbedarf sind als weitere Nachteile aufzuführen.

Deshalb setzt das innovative Konzept des billetXpress-Blockerwärmers auf modernste Direktumrichter-Technologie, bei der keine Blindleistungskompensation mehr erforderlich ist. Dies führt zu erheblichen Kosten- und Platzersparnissen.

Die digitale Steuerung der modernen Direktumrichter-Technologie ermöglicht eine stufenlose Einstellung der Arbeitsfrequenz. Hierdurch wird ein optimaler Wirkungsgrad erreicht. Zusätzlich ermöglicht dies eine hohe Flexibilität im Produktionsprozess bei unterschiedlichen Prozessbedingungen (z.Bsp.: verschiedene Materialien oder Werkstückabmessungen). Insbesondere bei großen Blockdurchmessern und Materialien mit schlechter Wärmeleitfähigkeit ist eine niedrige Arbeitsfrequenz unterhalb der Netzfrequenz vorteilhaft.

Dadurch kann eine größere Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes erzielt werden, wodurch die Aufheizzeit deutlich reduziert wird. Weiterhin führt die optimierte Aufheizrate bzw. Steigerung des Durchsatzes zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades, was anhand von Energiemessungen verifiziert wurde.

Intelligente Prozesssteuerung bei Bolzenerwärmung

Bei beiden Produktionsarten (Einzelblock- und Durchstoßverfahren), wird durch die integrierte SPS-Steuerung ein kontinuierlicher Materialfluss zur nachgeschalteten Presse gewährleistet. Zusätzlich bietet die neue billetXpress Technolgie die Möglichkeit, den Produktionsfluss zu unterbrechen (z.B. für Kontroll- oder Umrüstarbeiten an der Presse) ohne den Erwärmungsprozess neu starten zu müssen. Durch intelligentes Temperaturmanagement der SPS-Steuerung werden die Blöcke in der Ofenstrecke auf Temperatur gehalten. Ein Leerfahren der Ofenstrecke und somit ein Neuanfahren nach einer Produktionsunterbrechung ist somit nicht mehr notwendig. Zur Qualitätssicherung werden alle Prozesswerte (Parameter + aktuelle Messwerte) angezeigt und überwacht. Trendkurven werden visuell ausgegeben. Zusätzlich werden alle prozessrelevanten Informationen archiviert und können bei Bedarf an übergeordnete Systeme zur Qualitätssicherung und Prozessdokumentation weitergeleitet werden.