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Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Erhitzen von Walzgut.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Erhitzen von Walzgut vor seiner Einführung in die Walzen mittels einer vor der Walzmaschine angeordneten Wärmevorrichtung. Sie bezweckt, das Verfahren derart auszugestalten, dass. es unter weitgehender Ausschaltung menschlicher Wartung durchaus selbsttätig verläuft und bei dieser selbsttätigen Regelung Störungen verhütet werden.
Bekannt ist es, zur selbsttätigen Regelung der Erwärmung Bimetallkontakte. zu benutzen, die von der Temperatur des Walzgutes beeinflusst werden. Derartige Vorrichtungen sind aber Störungen unterworfen, da z. B. Abkühlung durch einen Luftzug od. dgl. die Regelung schädlich beeinflusst.
Der Erfindung gemäss wird der Heizstrom selbsttätig abhängig von der Glühfarbe geregelt, z. B. unter Benutzung einer Selenzelle als Steuerelement. So kann die Selenzelle in den Stromkreis einer einen Schalter mittelbar oder unmittelbar steuernden elektrischen Vorrichtung geschaltet werden. Die Stromzuführung erfolgt dann. abhängig von der Glühfarbe. Um nebenher auch die erstmalige Einstellung der Stromstärke von Hand zu ermöglichen, kann der Schalter unter der Einwirkung zweier gegeneinander wirkender Elektromagnete stehen, von denen einer in einem von Hand steuerbaren Stromkreis, der andere in einem selbsttätig durch die Selenzelle gesteuerten Stromkreis liegt. Wichtig ist es, dass die von der Glühfarbe abhängige Steuerung des Stromes nicht durch fehlerhaftes Arbeiten anderer Glieder der zur Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtung gestört wird.
Störend könnte z. B. ein Wechseln des Übergangswiderstandes zwischen den Stromzuführungskontakten und dem Walzgut wirken, da eine Änderung des Übergangswiderstandes naturgemäss erhebliche Stromschwankungen erzeugt. Dieser Fehler wird vermieden, wenn zum Zwecke des Erhitzens und Glühens des Walzgutes die Wirbelstrombildung in mittel-bis hochfrequenten Wechselstromfeldern, vorzugsweise in eisenfreienLufttransformatorenbenutzt wird.
Will man bei Anwendung der der Erfindung entsprechenden Stromregelung einen dem Walzgut durch Kontakte zugeführten Strom benutzen, so ist es vorteilhaft, zur Vermeidung von Schwankungen im Übergangswiderstand mindestens je eine Rolle der zur Stromzuführung dienenden Walzen-oder Rollenpaare in schräg zur Laufbahn gerichteten Bahnen zu führen, so dass die Mitnahme der Rollen oder Walzen durch das durchlaufende Walzgut einen Andruck der Rollen bewirkt und durch diesen Andruck ein dauernd guter Kontakt gesichert wird. Die Verschiebung der Rolle kann dabei durch verstellbare Anschläge begrenzt werden und ein gleichmässiger Stromübergang kann weiterhin dadurch noch gesichert werden, dass die Rollen profiliert, also mit Rippen oder Spitzen versehen sind.
Auf der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch in Vorderansicht ein Walzwerk mit vorgeschalteter elektrischer Anwärmevorrich- tung. Fig. 2 zeigt ein Schema des dabei benutzten Stromverlaufes. Fig. 3 zeigt ein zweites Schema des Stromverlaufes. Fig. 4 zeigt eine der Zuführung des Stromes zum Walzgut dienende Elektrode in Form einer profilierten Walze. Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Anordnung der Wärmevorrichtung im Walzwerk und Fig. 6 eine vorteilhafte Lagerung der Rollenelektroden. Fig. 7 zeigt in Draufsicht schematisch eine Vorrichtung zur Erwärmung des Walzgutes durch Wirbelströme und Fig. 8 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Stromstärke.
Die Einrichtung nach Fig. 1 und 2 besteht aus einer Kaltwalzmaschine a bekannter Art und einer vor dieser aufgestellten elektrischen Erwärmungsvorriehtung. Die Wirkungsweise der Erwärmungs-
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Spannung, der in der Sekundärwicklung c einen Strom von niederer Spannung, aber hoher Stärke induziert ; dieser Strom wird den als Rollenelektroden ausgebildeten Polen e und f zugeführt, durchfliesst auf dem kürzesten Wege von e nach f das durch Druckrollen il gegen die Elektroden gedrückte Eisenband g und bewirkt die Erwärmung eines Teilstückes desselben auf die durch besondere Regelvorrichtungen eingestellten Temperaturgrade.
Um den Erwärmungsvorgang auf eine grössere Walzgutlänge zu verteilen und so das Material zu schonen, werden mehrere, der Stromzu-und Abführung dienende Elektrodenpaare hintereinander angeordnet und von gesonderten Stromquellen, z. B. Transformatoren, gespeist ; das Eisenband g (Fig. 1 und 2) passiert auf seinem Wege vom Haspel (nicht dargestellt) zur Walzmaschine a die Elektrodenpaare nacheinander unter Wirkung der Druckrollen d. Das zwischen dem ersten Elektrodenpaare gewissermassen vorgewärmte Eisenband gelangt auf seinem Wege zur nächsten, höheren Erwärmimgszone und so fort bis das Band zwischen dem letzten Elektrodenpaare e4 den höchsten Grad der Erwärmung erreicht,
Die in Fig. 3 schematisch gezeigte Art der Stromversorgung des Walzgutes hat sich in der Praxis als besonders gut bewährt.
In Fig. 3 ist i die Sekundärspule eines Transformators ; die Primärspule ist der Einfachheit halber nicht dargestellt., Diese Sekundärspule ist bei A, w : und M angezapft. Das Ende k dieser Sekundärspule i ist mit der Kontaktrolle 01 und das andere Ende n der Sekundärspule i mit der
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Kontaktrolle Os verbunden, wobei das zu erwärmende Band in der Richtung 01'Os sich bewegt und die Rolle os unmittelbar vor der Fertigwalzvorrichtung liegt. Die Sekundärspule i ist weiter bei l und m angezapft und die Zapfleitungen sind zu den Kontaktrollen 03 und o4 geführt, die zwischen den Kontaktrollen o1 und os angeordnet sind.
Die Anzahl der zwischen k und l und mund mund n liegenden
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Strecke o-o 1'5 KW zugeführt werden.
Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass den Kontakten Os, 04 und 03 je 600 Amp. Strom zugeführt werden, so dass durch den Kontakt o, ein Gesamtstrom von 3mal 600 = 1800 Amp. nach der Sekundärspule abgeleitet wird. Es fliesst dann durch die Strecke o,-o ein Strom von 600 Amp. durch die Strecke 04-03 ein Strom von 2mal 600 = 1200 Amp. und durch die Strecke o- ( ein Strom von 3mal 600 = 1800 Amp. Dies ergibt bei Berücksichtigung der zur Erzielung der angeführten Stromstärke erforderlichen Spannungen die oben abgegebene Verteilung der Energiezuführung zu den einzelnen Strecken. Durch diese Stromzuführung wird erreicht, dass die Erhitzung des in Bewegung befindlichen Metallbandes kurz vor den Arbeits-bzw.
Druckwalzen wirksam wird und den gewünschten Grad erreicht.
Die zur Zuführung des elektrischen Stromes dienenden Elektroden können, wie es schematisch in den Fig. 1 und 3 angedeutet ist, als einfache glatte Rollen oder Wa ! zen ausgebt det sein. Um ein vollkommenes und restloses Durchdringen der Flächen des zu erhitzenden Walzgutes mit den herangeführten Energiemengen und die gleichmässige Umsetzung der Energiemengen im Walzgut in Wärme zu erreichen, können die stromzuführenden Elektroden (Fig. 4) auf ihrer Umfangsfläche eine geeignete Profilierung, z. B. wie dargestellt, Schneiden p erhalten oder aber Spitzen, um so eine Zusammendrängung der herangeführten Elektrizitätsmengen beim Stromübergang zu bewirken. Die Profilierungen können geradlinig oder wellenförmig oder in sonstiger Linienform verlaufen.
Um die erhitzten Walzgutteile von mechanischer Beanspruchung nach Möglichkeit zu entlasten, kann ein zweites Walzgerüst q vor den Elektroden o angeordnet werden (Fig. 5), welches das Walzgut dem Hauptwalzgerüst a in dem erforderlichen Masse zuführt, so dass weder Zug noch Druck zwischen den beiden Walzgerüsten im Walzgut auftritt.
Um nicht Störungen in der Stromverteilung durch schlechte oder sich ändernde Kontaktbildungen eintreten zu lassen, muss für dauernd gute Kontaktbildung Sorge getragen werden. Diesem Zweck dient die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung. r und s sind die beiden Lagerschalen eines Kontaktrollen-oder Walzenpaares. Die Lagerschale s ist im Lagerkörper t in Richtung des Pfeiles u verschiebbar angeordnet.
Ihre Verschiebung ist durch die Schraube v begrenzt. Die Einstellung der Lagerschale 8 mittels der Schraube v erfolgt in der Weise, dass die Lagermitte M'i der oberen Schale s, gegenüber der Lagermitte W2 des unteren Lagers r, etwas in der Durchlaufrichtung des Metallbandes x versetzt ist. Diese Durchlaufrichtung ist durch den Pfeil y angedeutet.
Bewegt sich das Metallband in der Pfeilrichtung, so nimmt es auf seinem Wege die obere Rolle, die sich naturgemäss zunächst mit ihrer Mittelachse senkrecht über der Mittelachse der unteren Walze einstellt, in der Durchlaufrichtung mit. Die obere schräge Fläche der Lagerschale bewirkt, dass bei dieser Mitnahme die Rolle fester gegen das Band gedrückt wird. Die Mitnahme der Rolle findet ihr Ende, sobald die Achse der Rolle gegen die halbkreisförmige Anlagefläche der Walzenschale s zur Anlage kommt. Durch Verstellung der Lagerschale s mittels der Schraube v kann der Andruck geregelt und ein Festklemmen des Bandes verhütet werden. Die Schraube könnte naturgemäss auch unmittelbar auf die Walzenachse wirken. Die beschriebene Einrichtung ist an beiden Walzenenden getroffen.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Vorrichtung, mittels der das Verfahren ohne Anwendung von Schleifoder Rollkontakten durchgeführt werden kann. Ai und A2 sind die Arbeitswalzen, B1 und B2 die Transportwalzen. Letztere führen das Walzgut S durch die Heizmuffel M1 den Druekwalzen Al und A2 zu. P1 ist eine auf die aus feuerfestem Material, z. B. feuerfestem Ton bestehende Heizmuffel M1 gewickelte Hochfrequenzwicklung.
Hinter den Arbeitswalzen Al und A2 ist eine zweite Muffel M2 angeordnet, in welcher das von den Druckwalzen verformte Walzgut S einem Glühprozess unterworfen wird, um die während der Verformung eingetretene Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Walzgutes, insbesondere die erhaltene Sprödigkeit wieder zu beseitigen. Auch die Muffel M2 wird von einer konzentrisch angeordneten Wicklung P, umschlossen, welche entweder mit der Spule P1 hintereinander geschaltet oder aber gesondert aus dem Hochfrequenznetz, gegebenenfalls auch mit Wechselströmen anderer Spannung, Intensität oder Periodenzahl gespeist wird, je nachdem die Beschaffenheit des Glühgutes dies erfordert.
Als besonders geeignet hat es sich herausgestellt, die Spulen mit mittel-bis hochfrequenten Wechselstromfeldern, die je nach den Dimensionen des Walzgutes bis zu 10.000 Perioden je Sekunde und darüber haben können, zu speisen. Die Spulen werden aus einer mit Frequenzvermehrern und Kondensatoren ausgestatteten Hochfrequenzgeneratoranlage mit dem Wechselstrom hoher Periodenzahl versorgt. Während des Fliessens des hochfrequenten Wechselstromes durch die Spule wird ein Kraftlinienfeld erzeugt, das durch Wirbelstrombildung das in das Innere der Muffel eingeführte leitende Walzgut, welches sich in fortlaufender Bewegung befindet, zum Gliihen und dadurch auf Walztemperatur bringt. Bei dieser
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geschlossenen Eisenkern geleistet, der Transformator vielmehr als eisenfreier Lufttransformator ausgestaltet.
Die Einhaltung ganz bestimmter Temperaturen des Walzgutes ist durch eine Regelung der Stromzufuhr und damit der Erhitzung von Hand aus nicht einwandfrei zu erreichen. Es ist daher vorteilhaft, diese Regelung selbsttätig, abhängig von der Temperatur des Walzgutes, vorzunehmen. Diese selbsttätige Regelung ist besonders deshalb wesentlich, weil Bruchteile von Sekunden genügen, um das beispielsweise auf helle Rotglut erhitzte Metall durch zu starke Stromzuführung zu überhitzen.
Fig. 8 zeigt schematisch eine der selbsttätigen Regelung dienende Vorrichtung. Auf die Selenzelle 1 wird mittels einer in einem Tubus untergebrachten Linse 2 das Licht der Glühfarbe des zu erhitzenden Metalles 3 geworfen. Die Stromquelle 4 speist die beiden Stromkreise 4a und 4b. In den Stromkreis 4a ist der Elektromagnet 5 a und in den Stromkreis 4b der Elektromagnet 5b geschaltet. Im Inneren der Elektromagnete 5a und 5b befinden sich die Eisenkern 6a und 6b, sie sind an den Enden einer über Kettenrollen 7 a, 76 geführten Kette 8 aufgehängt. Zwischen den Kettenrollen 7 a und 7b ist die Kontaktbahn 9 angeordnet, an deren Kontakte Zapfleitungen eines in dem Schema nicht dargestellten Regeltransformators enden.
Auf der Kontaktbahn 9 gleitet der Kontaktschieber 10, der an der Kette 8 befestigt ist. Die Selenzelle 1 ist in den Stromkreis 4b des Elektromagneten 5b geschaltet, während in den Stromkreis 4a des Elektromagneten Ja ein von Hand verstellbarer Widerstand 11 eingeschaltet ist.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Durch Einstellen der Selenzelle 1 oder Einstellen des Widerstandes 11 ist die Vorrichtung so eingestellt, dass bei einem bestimmten Glühfarbenton, z. B. bei heller Rotglut, die beiden Elektromagnete 5a und 5b sich das Gleichgewicht halten. Sobald nun durch übernormale Erhitzung des Metalles die Bestrahlung der Selenzelle 1 stärker wird, wird die Leitfähigkeit der Selenzelle grösser, so. dass der Stromkreis 4 b von einem stärkeren Strom durchflossen wird und infolgedessen die Kraft des Elektromagneten 5b die Kraft des Elektromagneten 5a überwiegt.
Die Kette 8 und mit ihr der Kontakt 10 werden infolgedessen verschoben ; dadurch werden, wenn beispielsweise, wie oben erwähnt, an die Kontakte der Gleitbahn 9 Zapfleitungen eines Transformators angeschlossen sind, Windungen der den Heizstrom liefernden Sekundärspule eines Transformators abgeschaltet. Infolgedessen wird der Heizstrom gemindert.
Umgekehrt wird, wenn infolge irgendwelcher Umstände der Wärmegrad des erhitzten Metalles sich mindert, der Widerstand der mittels der Linse 2 bestrahlten Selenzelle 1 grösser, so dass der die Spule des Elektromagneten 5b durchfliessende Strom geringer wird. Die Kraft des Elektromagneten 5a überwiegt sodann die Kraft des Elektromagneten 5b, so dass mittels der Kette 8 der Kontakt 10 in entgegengesetzter Richtung geschaltet wird und infolgedessen Windungen der den Heizstrom liefernden Sekundärspule des Transformators zuschaltet. Durch diese Vorrichtung könnten natürlich mit ähnlichem Vorteil beispielsweise in den Heizstrom eingeschaltete Regelwiderstände selbsttätig geschaltet werden.
Statt die Steuerung direkt vorzunehmen, könnte sie auch unter Zwischenschaltung von Relais erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum elektrischen Erhitzen von Walzgut vor seiner Einführung in die Walzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstrom selbsttätig abhängig von der Glühfarbe geregelt wird.