Verfahren und Vorrichtung zur unmittelbaren elektrischen Widerstandserhitzung von stabförmigen Körpern aus Metall Bei der unmittelbaren elektrischen Widerstands erhitzung von stabförmigen Körpern aus Metall, bei spielsweise beim Glühen von Knüppeln, Platinen oder Blöcken aus Stahl, wird an jedem Ende des zu erhit zenden Körpers eine Kontaktvorrichtung vorgesehen, die eine Anzahl Kontakte aufweist. Im allgemeinen wird an jedem Stabende ein Stirnkontakt und gleich zeitig mehrere an den Seitenflächen des Stabendes an liegende. Seitenkontakte vorgesehen.
Während der Erhitzung bzw. des Glühens ist die Empfindlichkeit des Glühgutes unter den Seitenkon takten am grössten. Die spezifische und auf alle Seiten kontakte gleichmässig verteilte Stromdichte bei diesen Übergangsstellen bestimmt das Verhalten des Glüh- (rutes an diesen Kontaktstellen. Bei annähernd glei cher Spannung ändert sich die spezifische Strom dichte in Abhängigkeit der Kontaktflächen und des Kontaktdruckes, wobei diese ersteren durch den Quer schnitt des Werkstückes und die davon abhängigen nutzbaren Oberflächen begrenzt werden.
Mit zunehmender Erwärmung des Glühgutes und beim notwendigen Anpressdruck der Kontakte ent stehen unter den Kontakten bzw. Elektroden kleine Mulden. An den Schnitt- bzw. Stirnflächen des zu erhitzenden stabförmigen Körpers sind die Mulden belanglos, dagegen sind diejenigen, die unter den Sei tenkontakten entstehen, aus walztechnischen Gründen möglichst klein zu halten.
Eine Veränderung der spe zifischen Strombelastung der verschiedenen Kontakte wird auch die Erwärmung an den Übergangsstellen von den Kontakten zum Stab bzw. Knüppel und da mit, bei gleichem Anpressdruck, auch die Grösse der Mulden unter den Kontakten verändern. Daraus er gibt sich bezüglich der Kontaktstellenstromdichte die Notwendigkeit, die Seitenkontakte gegenüber den Stirnkontakten zu entlasten. Um diese Schwierigkeiten der Kontaktgebung zu beheben, sind bereits verschiedene Massnahmen vor geschlagen worden.
Bei einem bekannten Verfahren für die elektrische Widerstandserhitzung von stabför- migen Stahlgegenständen sollen nur an bestimmten Teilen der Stirnflächen des Werkstückes Kontakte vor gesehen werden, die einen Wärmeüberschuss erzeugen, wobei die erforderliche gleichmässige Werkstücktem- peratur dadurch erzielt wird, dass die Stabenden dauernd oder intermittierend mit Wasser beaufschlagt werden.
Die Bemessung der Wasserkühlung und deren zeitliche Abgrenzung erfolgt in Abhängigkeit von dem Erhitzungsverlauf. Bei einem anderen Verfahren, wo Kontaktvorrichtungen mit Stirn- und Seitenkontakten zur Anwendung kommen, werden an jedem Stabende eine oder mehrere der Kontaktstellen abwechselnd oder auch nur zeitweilig eingeschaltet. Auf diese Weise kann die Einwirkungsdauer der einzelnen Kontakte beschränkt und eine gegenseitige Entlastung der Kon- taktstellenstromdichte erreicht werden.
Der Nachteil dieses letzteren Verfahrens ist jedoch, dass durch die zeitweiligen Unterbrechungen des Erhitzungsstromes an den Kontaktstellen sich der elektrische Übergangs widerstand dort wieder erhöht und beim Wiederein- schalten des betreffenden Kontaktes ein ungünstiger Gefügezustand bzw. Überhitzung der Werkstückober- fläche leicht eintreten kann.
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Ver fahren zur unmittelbaren Widerstandserhitzung von stabförmigen Körpern aus Metall, insbesondere von Knüppeln und ähnlichem Halbzeug aus Stahl, mittels einer an jedem Ende des stabförmigen Körpers an gebrachten Kontaktvorrichtung, bestehend aus minde stens einem stirnseitigen Kontakt und mehreren Sei tenkontakten, mittels welchen die örtliche Überhitzung der Kontaktstellen auf äusserst einfache und wirksame Weise vermieden wird.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch ermöglicht, dass die Spannung der Sei tenkontakte gegenüber derjenigen der Stirnkontakte ohne Unterbrechung der Stromzufuhr verändert wird.
Diese Veränderung der Spannung, wodurch auch der Strom und damit die Erwärmung an den Kontakt stellen verschieden gestaltet wird, kann auf verschie dene Art und Weise verwirklicht werden. Die Seiten kontakte können an eine andere regulierbare Span nungsquelle als die Stirnkontakte angeschlossen wer den. Die Spannungsquelle kann aber auch erst sekun- därseitig getrennt und verschieden sein. Auf der Pri märseite reguliert, bleibt die Sekundärspannung im gleichen Verhältnis verschieden.
Wenn aber alle Kon taktstellen von der gleichen Spannungsquelle gespeist werden sollen, so können für die Veränderung der Spannung an den Seitenkontakten gegenüber der Span nung der Stirnkontakte regelbare Ohmsche Wider stände oder induktive Blindwiderstände den Seiten kontakten vorgeschaltet werden, wobei diese Wider stände während der Erhitzung des Werkstückes nach Wunsch geregelt werden können.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung, die auf sehr einfache Weise die Ver änderung der Spannung an den Seitenkontakten unter Anwendung der zuletzterwähnten Massnahme, das heisst regelbare induktive Blindwiderstände zwischen den Seitenkontakten und der Spannungsquelle der Stirnkontakte, ermöglicht.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Seitenkontakte walzen förmig ausgebildet und so angeordnet werden, dass sie sich auf der Knüppeloberfläche abwälzen können, wodurch die Induktivität der Stromzufuhrleitung vom Stirnkontakt zum Seitenkontakt veränderbar ist.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung in Seitenansicht dargestellt, und zwar in zwei verschiedenen Betriebs stellungen.
Die Kontaktvorrichtung weist einen Stirnkontakt 1 und beispielsweise vier um den zu erwärmenden Knüp pel 2 gleichmässig verteilte Seitenkontakte 3 auf. Diese letzteren sind als Wälzkontakte ausgebildet, wobei jeder Kontakt 3 über ein an einem Tragarm 4 drehbar befestigtes Druckorgan 5 dauernd gegen die Seiten fläche des Werkstückes 2 gepresst wird. Diese Anpres- sung kann durch Federkraft oder auch hydraulisch erfolgen.
Die Stromzuführung zu den Seitenkontakten 3 erfolgt über die flexiblen Leiter 6, die luft- oder wassergekühlt sind und an der Spannungsquelle 7 zum Stirnkontakt 1 angeschlossen sind.
In der Ausgangslage gemäss Fig. 1 sind die Seiten kontakte 3 am weitesten vom Stirnkontakt 1 entfernt, wobei die Stromzuführung 6 zu den Seitenkontakten eine grosse Induktivität bildet und der Strom in den Seitenkontakten 3 vermindert wird.
Dadurch werden am Anfang des Heizvorganges Verbrennungen auf der Knüppeloberfläche unter diesen Seitenkontakten vermieden. Während des Aufheizvorganges werden die Wälzkontakte 3 auf der Knüppeloberfläche gemäss eines beliebigen Programmes in Richtung des Knüp- pelendes verschoben bzw. abgewälzt,
wodurch die Induktivität der Stromzufuhrleitungen 6 verkleinert und dementsprechend auch der Strom in den Seiten kontakten 3 vergrössert wird. In der in Fig. 2 gezeig ten Endlage der Seitenkontakte 3 ist der Abstand zwi schen Stirnkontakt 1 und den Seitenkontakten 3 am kleinsten, das heisst die Stromzufuhrleitungen 6 zu den Seitenkontakten 3 bilden nur eine kleine Induk- tivität, wodurch der Strom in den Seitenkontakten 3 gegenüber der Ausgangslage nach Fig. 1 vergrössert worden ist.
Bei geeigneter Ausbildung der Seitenkontakte 3, vorzugsweise als dreieckförmige oder herzförmige Wälzkontakte, können diese Kontakte während des Heizvorganges so betätigt werden, dass stets eine gleichmässige Temperaturverteilung am Ende des Werkstückes erreicht wird. Die Seitenkontakte kön nen während des Aufheizvorganges entweder einmal von der Ausgangslage (Fig. 1) zur Endlage (Fig. 2) oder auch mehrmals hin und her auf der Knüppel oberfläche abgewälzt werden.
Durch diese Regelung der Stromzufuhr zu den Seitenkontakten können auf sehr einfache und wirksame Weise alle Verbrennun gen unter den Seitenkontakten vermieden werden, und zwar ohne Unterbrechung des Heizvorganges.
Bei der Formgebung der Seitenkontakte ist es vor allem auch sehr wichtig, dass, wenn diese Kontakte in die Endlage gemäss Fig. 2 gelangt sind, die wirksame Kontaktfläche genügend gross ist, so dass bei den in dieser Lage vorkommenden grösseren Strömen keine Verbrennungen und Verschmelzungen auf der Werk stückoberfläche eintreten können. Dies wird mit den herz- oder dreieckförmigen Kontakten ohne weiteres erreicht.
Um zu verhindern, dass bei der Erwärmung der Stirnkontakt 1 nicht zu tief in die Stirnfläche des Werkstückes eindringt, ist es ferner vorteilhaft, den Stirnkontakt als Kugelkalotte auszubilden, die noch mit konzentrischen Rillen versehen werden kann. Durch diese Rillen wird die Auflagefläche des Stirn- kontaktes vergrössert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist selbstver ständlich nicht auf die Erzeugung einer Spannungs differenz zwischen den Seiten- und den Stirnkontakten beschränkt. Unter Umständen kann es auch vorteil haft sein, die Spannung der Seitenkontakte auch noch relativ zueinander zu verändern. Bei Kontaktvorrich tungen mit mehreren Einzelkontakten pro Seiten fläche kann auch noch die Spannung der Einzelkon takte auf jeder Seitenfläche unter sich verschieden gemacht werden.
Im Falle, dass pro Stabende mehr als ein Stirnkontakt verwendet wird, kann es auch vorteil haft sein, wenn die Stromstärke an den verschiedenen stirnseitigen Kontaktstellen verändert werden kann.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann an den einzelnen Kontaktstellen die Stromdichte so geregelt werden, dass die Gefahr einer Verbrennung des Werk stückes am Anfang des Glühvorganges infolge einer verzunderten oder verschmutzten Oberfläche mit ent sprechend hohem elektrischem Übergangswiderstand vermieden wird. Nachdem die Kontaktstelle von Zun- der frei bzw. der Übergangswiderstand kleiner gewor den ist, kann dann der Widerstand im Stromkreis des betreffenden Kontaktes verkleinert bzw. die Strom dichte an der Kontaktstelle erhöht werden.