Anlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von bewegtem Profilmaterial mittels eines durch dasselbe hindurchzuleitenden elektrischen Stromes Es ist bekannt, Profilmaterial, wie Brammen, Bol zen, Rund- oder Flacheisen, im glühenden Zustand durch elektrische Widerstandserhitzung, bei welcher das Profilmaterial selbst den Widerstand bildet, auf die erforderliche Behandlungstemperatur zu bringen.
Bei der kontinuierlichen Erwärmung von Profilma terial begegnet man erheblichen Schwierigkeiten. Es ist einerseits schwierig, die erforderlichen grossen Ströme ohne allzuhohe Stromdichten an den Kontaktstellen in das zu erhitzende Material zu leiten. Anderseits ist zu einer wirschaftlichen Erhitzung ein möglichst hoher ohm'scher Widerstand, d. h. ein grosses Verhältnis von Querschnitt zur Länge des Profilmaterials zwischen den Kontakten der Stromzu- und Ableitung erforder lich. Die Kontakte sollen möglichst fest auf das zu er hitzende Material gepresst werden können, ohne des sen kontinuierliche Fortbewegung zu erschweren.
Fer ner sollen die Zuleitungen vom Transformator zu den Kontakten kurz sein, um den Spannungsabfall und in duktive Verluste zu verringern.
Es sind schon eine Anzahl Vorrichtungen zur kon tinuierlichen Erwärmung von Metallprofilen durch elektrische Widerstandserwärmung bekannt, welche aber die genannten Forderungen, die an solche Vor richtungen zu stellen sind, kaum zu erfüllen vermoch ten.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuier lichen Wärmebehandlung von bewegtem metallischem Profilmaterial mittels eines durch dasselbe hindurchzu- leitenden elektrischen Stromes, welche die genannten Nachteile umgeht.
Die erfindungsgemässe Anlage be sitzt wenigstens zwei in einem Stromkreis hintereinan der geschaltete Kontaktvorrichtungen, die ja ein in sich geschlossenes, umlaufendes Kontaktband besitzen, wel ches eine Berührungsstelle mit dem an den Kontakt vorrichtungen vorbeibewegten Profilmaterial aufweist, wobei die Berührungsstelle des Kontaktbandes der einen Kontaktvorrichtung mit dem Profilmaterial ge genüber der Berührungsstelle des Kontaktbandes der andern Kontäktvorrichtung mit dem Profilmaterial in der Bewegungsrichtung des Profilmaterials versetzt an geordnet ist, damit der Strom zwischen den Berüh rungsstellen des Kontaktbandes das Profilmaterial in Längsrichtung durchfliesst.
In dieser Weise wird im Gegensatz zu den bekann ten Anlagen erreicht, dass der elektrische Strom über eine genügende Länge in dem zu erhitzenden Profilma terial fliessen muss, um einen ohm'schen Widerstand zu erhalten, der eine wirtschaftliche Erhitzung des Materials zulässt.
Zweckmässig ist vorgesehen, dass das endlos um laufende Kontaktband jeder Kontaktvorrichtung durch ein Gliederband mit in Umlaufrichtung hintereinander angeordneten, voneinander isolierten Kontaktstücken gebildet wird, wobei jeweils ein oder mehrere aufeinan derfolgende Kontaktstücke jedes Gliederbandes mit dem Profilmaterial derart in Berührung stehen, dass die Berührungspunkte der Kontaktstücke des einen Gliederbandes gegenüber den Berührungspunkten der Kontaktstücke des anderen Gliederbandes in der Bewe gungsrichtung versetzt sind.
Vorzugsweise besitzt jede Kontaktvorrichtung einen stromführenden Tragkörper für die umlaufenden Glie derbänder, wobei die beiden Tragkörper je an einen Pol einer Stromquelle angeschlossen sind und je eine Kontaktfläche aufweisen, über welche die Kontakt stücke an ihrer Berührungsstelle mit dem Profilmate rial gleiten, und welche die elektrische Verbindung zwischen Tragkörper und Kontaktstück, bzw. Profil material herstellt.
Die Kontaktstücke können auf der dem zu erhit zenden Material zugekehrten Seite ein dem Profil die ses Materials entsprechendes Profil eingearbeitet haben, beispielsweise konkave Rundungen, wenn das zu behandelnde Profilmaterial aus Rohren oder Draht besteht, und sind vorzugsweise aus Sinter- und Com- poundmetallen hergestellt oder mit solchen belegt, bzw. ist eine Schicht solcher Metalle aufgesprüht.
Die Tragkörper der Gliederbänder sind zweckmäs sig an die Niederspannungsspule eines netzgespiesenen Transformators angeschlossen, der unmittelbar unter halb der Kontaktvorrichtungen angeordnet sein kann, um kurze Zuleitungen zu ermöglichen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfin- dungsgemässen Anlage in halbschematischer Darstel lung, teilweise im senkrechten Schnitt und teilweise in Seitenansicht dargestellt.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Anlage, ebenfalls teilweise im senkrechten Schnitt teilweise in Ansicht dargestellt.
Fig.3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungs beispiel der Anlage.
Fig. 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungs beispiel mit vier Stromzuführungen.
In Fig. 1 und 2 ist mit 1 das durchlaufende Profil material bezeichnet. Zwei stromführende Tragkörper 2 und 3 sind oberhalb, bzw. unterhalb des Profilmate rials an Stromzuführungen 4 und 5 befestigt, die an einen von einem Netz gespiesenen Niederspannungs transformator angeschlossen sind. Die Stromzuführun gen 4 und 5 sind durch die Tragkörper 2 bzw. 3 hin durchgeführt und mittels einer Schraube 6 mit den Tragkörpern fest verbunden.
Die beiden Tragkörper 2 und 3 sind über den grössten Teil ihrer Aussenfläche mit einer Schicht 7 aus elektrisch und wärmeisolierendem Material umge ben. An je einem Ende der beiden Körper ist jedoch der isolierende Belag unterbrochen und jeder Körper besitzt an diesem Ende eine ebene Kontaktfläche 8 bzw. 9, die parallel zur Durchlaufrichtung des Profil materials liegt. An jedem Körper 2 und 3 ist ferner ein Metallband 10, bzw. 11 mittels Schrauben 12 befestigt. Jedes Metallband besitzt an seinen beiden Enden einen U-förmigen Ausschnitt, durch welchen zwei seitliche Lappen gebildet werden, die kreisförmig umgebogen sind und je zwei Lagerhülsen 13 bzw. 14 bilden. Jede Lagerhülse dient zur Aufnahme je einer Welle 15, 16, 17 und 18.
Jede Welle trägt ein Paar in axialem Ab stand voneinander geordnete Kettenräder 19, 20, 21 und 22. Ueber die Kettenräder der Paare 19, 20 und 21 und 22 läuft je eine endlose Laschenkette 23, 24, 25 und 26. Die Laschen der Kettenpaare 23, 24 und 25, 26 sind je durch sich quer zur Kettenumlaufrich- tung erstreckende plattenförmige Kontaktstücke 27 miteinander verbunden.
In dieser Weise sind zwei wechselseitig schräg an geordnete Kontaktvorrichtungen für das zu erhitzende Profilmaterial gebildet, die je oberhalb und unterhalb des kontinuierlich durchlaufenden Materials angeord net sind und der Stromzufuhr zum Material dienen. Die Kontaktstücke 27 sind an ihren beiden Stirnenden mittels je eines Metallwinkels 28 (Fig.2) an je einer inneren Lasche 29 der endlosen Ketten befestigt. Der Metallwinkel 28 ist über eine Zwischenschicht 30 aus elektrisch isolierendem Material mit dem Kontaktstück 27 verbunden.
Die Kontaktstücke 27 sind zwischen den beiden Kettenradpaaren 19 und 20 bzw. 21 und 22 auf der dem Profilmaterial zugekehrten Seite der beiden Kon taktvorrichtungen durch die Isolierschicht 7 der beiden Tragkörper 2 und 3 geführt. Auf der dem Profilmate rial abgekehrten Seite der beiden Kontaktvorrichtun gen ist zur Führung der Kontaktstücke 27 und der endlosen Kette je ein Führungsstück 31 von U-förmi- gem Querschnitt mittels der Schrauben 12 am Trag- körper 2 bzw. 3 befestigt. Die Schrauben 12 sind mit tels Isolierbüchsen 32 gegenüber dem Tragstück 31 und dem Metallband 10 der Wellenlager 13 und 14 elektrisch isoliert.
Die beiden beschriebenen Kontaktvorrichtungen sind in einem Gestell 33, ähnlich einem Walzenstuhlge- rüst gelagert. Im gezeichneten Beispiel ist wenigstens die obere Kontaktvorrichtung im Gerüst elastisch zu stellbar gelagert. Zu diesem Zweck sind die Wellen 14 und 15 ausserhalb der Kontaktvorrichtung in Gleitkör- pern 34 und 35 abgestützt, die längs vertikalen Füh rungen 36 und 37 verschiebbar sind. Die Auf- und Abbewegung der Gleitkörper 34, 35 erfolgt beispiels weise mit Hilfe einer Spindel 38 unter Vermittlung einer Feder 39.
Der kontinuierliche Vorschub des Profilmaterials 1 erfolgt über ein zustellbares Rollenpaar 40, dessen Rollen gegen das Profilmaterial angepresst werden, und die vom Antriebsmotor aus mit den Wellen 14 oder 15, und 17 oder 18 synchron angetrieben werden. Die untere Kontaktvorrichtung kann fest oder ebenfalls zustellbar angeordnet sein. Die Führung des Profilma terials nach den Rollen 40 erfolgt durch die Kontakt stücke 27 der Gliederkette selbst, indem ständig ein oder zwei Kontaktstücke z. B. 27a und 27b mit dem Profilmaterial in Berührung stehen.
Wenn, wie im Bei spiel nach Fig. 1 und 2, für die Stromzuführung nur zwei Kontaktstellen vorgesehen sind, die in Durchlauf richtung im Abstand voneinander auf gegenüberliegen den Seiten des Profilmaterials liegen, übernehmen zu sätzliche Auflageflächen 41 und 42, die aus isolierten Hartmetallstücken oder aus Keramik bestehen können, die Lagerung und Führung des Profilmaterials. Diese Auflageflächen können auch als zusätzliche Stromzu führungen zum Profilmaterial dienen, wenn sie mit den Leitern 5, bzw. 4 verbunden werden.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass im Betrieb der Vorrichtung der durch die Stromzuführungen 4 und 5 den Tragkörpern 2 und 3 zugeführte Strom nur an den ebenen Flächen 8, bzw. 9 der Tragkörper 2 und 3 zu den Kontaktstücken 27 gelangen kann. Von der Niederspannungsspule des vorzugsweise unmittel bar unterhalb der Kontaktvorrichtung angeordneten, nicht dargestellten Transformators gelangt der Strom durch die Zuleitung 5 in den Tragkörper 3 und von der ebenen Kontaktfläche 9 desselben in das Kontakt stück 27a, das gegen das Profilmaterial angepresst ist. Der Strom fliesst dann durch das Profilmaterial zum Kontaktstück 27b der oberen Kontaktvorrichtung, das mit der ebenen Kontaktfläche 8 des Tragkörpers 2 in Berührung steht und durch den Stromleiter 4 zurück zur Niederspannungsspule.
Da die Antriebe der Vor schubrollen 40 des Profilmaterials und der die Kon taktstücke tragenden Ketten derart synchronisiert sind, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Materials 1 und die Umlaufgeschwindigkeit der Kontaktstücke 27 gleich gross sind, findet kein Gleiten der Kontaktflä chen inbezug auf das erhitzende Material statt und daher auch keine Abnutzung der Kontaktflächen.
Die Länge der Kontaktflächen 8 und 9 der stromführenden Tragkörper 2 und 3 ist so bemessen, dass, bevor ein umlaufendes Kontaktstück 27 die Kontaktfläche 8 bzw. 9 verlässt, schon das nächstfolgende Kontaktstück auf die Kontaktfläche aufgelaufen ist, damit nie ein Stromunterbruch zwischen der Kontaktvorrichtung und dem Profilmaterial erfolgt.
Da die Laschenketten 23, 24 und 25, 26 nicht völlig gestreckt über ihre Ketten- räder laufen, sind ihre Laschen mit den daran befestig ten Kontaktstücken 27 in gewissen Grenzen kippbar, was erforderlich ist, wenn die Kontaktstücke auf die Kontaktflächen 8 und 9 der beiden Tragkörper 2 und 3 auflaufen, an welchen Stellen sie ohne Spiel zwischen den Kontaktflächen und dem Profilmaterial, mit glei cher Geschwindigkeit wie das letztere, umlaufen müs sen.
In Fig. 3 ist schematisch eine Ausführungsform der Anlage dargestellt, bei welcher die Stromzuleitung und die Stromabnahme je durch ein Paar Kontaktvorrich tungen 43 und 44 erfolgen, die je oberhalb und unter halb des Profilmaterials 1 angeordnet sind. Der Auf bau der Kontaktvorrichtungen ist grundsätzlich der gleiche wie im Beispiel nach Fig. 1 und 2. Jede Kon taktvorrichtung besitzt einen stromführenden Tragkör per 45, bzw. 46.
Die beiden Tragkörper 45 des linken Paares in Fig. 3 sind in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, an den einen Pol der Niederspan nungsspule eines nicht dargestellten Transformators angeschlossen, und die beiden Tragkörper 46 des ande ren Paares sind an den andern Pol der Niederspan nungsspule angeschlossen. Die Tragkörper sind im all gemeinen dreieckförmig und jeder Spitze sind drei Ket ten- oder Bandrollenpaare 47, 48 und 49 auf Wellen 50 isoliert gelagert. Ueber diese Rollenpaare laufen endlose Ketten oder Bänder 51, an denen Kontakt stücke 52 isoliert befestigt sind.
Jedes Tragstück 45 und 46 besitzt auf der dem Profilmaterial 1 zugekehr ten Seite eine parallel zur Durchlaufrichtung des Mate rials angeordnete, ebene Kontaktfläche 53, über welche die Kontaktstücke 52 gleiten, wenn die endlosen Bän der oder Ketten umlaufen. Durch nicht dargestellte Zu stellvorrichtungen werden die oberen Kontaktvorrich tungen elastisch gegen das Profilmaterial 1 und gegen die unteren Kontaktvorrichtungen zugestellt.
Der Vor schub des Profilmaterials erfolgt wieder durch Rollen paare 54 und 55, die synchron mit den treibenden Wellen 50 der Kettenräder 47, 48 oder 49 angetrieben werden, damit die Durchlaufgeschwindigkeit des Profil materials und die Umlaufgeschwindigkeit der Kontakt stücke 52 gleich sind.
Wenn die Anlage im Betrieb und der die Kontakt vorrichtungen speisende Stromkreis eingeschaltet ist, fliesst der Strom von der Niederspannungsspule zu den beiden Tragkörpern 45 der Kontaktvorrichtungen 43, und über die Kontaktstücke 52a, 52b der beiden Vor richtungen, die längs der Kontaktfläche 53 und dem Profilmaterial 1 gleiten, gelangt der Strom in das Pro filmaterial, wo er von den Kontaktstücken 52c und 52d der Kontaktvorrichtungen 44 abgenommen und über die stromleitenden Tragkörper 46 zur Nieder spannungsspule zurückgeführt wird. Der Strom fliesst also über eine gewisse Länge im Profilmaterial, so dass durch den erhöhten Widerstand eine wirtschaftliche Erhitzung des Profilmaterials ermöglicht wird.
Fig.4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die beiden stromführenden Tragkörper der die Kontaktstücke 56 tragenden endlosen Glieder ketten oder Bänder durch eine elektrisch isolierende Zwischenschicht in zwei Teile 57 und 58 getrennt sind, welche durch isolierte Schrauben 59 aneinander starr befestigt sind. Jede Tragkörperhälfte 57 und 58 trägt eine Ketten- oder Bandrolle 60, die gegenüber dem Tragkörper isoliert auf Wellen 61 befestigt sind. Die Kontaktstücke 56 sind ähnlich ausgebildet wie diejeni gen der Fig.1 und 2 und sind isoliert an den endlosen Ketten oder Bändern befestigt. Die Aussenfläche der Tragkörper 57, 58 ist mit einer Isolierschicht 62 be kleidet und dient zur Führung der Kontaktstücke 56.
Jede Tragkörperhälfte 57 und 58 besitzt eine von Iso liermaterial freie Kontaktfläche 63, bzw. 64, längs wel cher die Kontaktstücke 56 während ihres Umlaufes gleiten. Die Tragkörperhälften 57 sind mittels Strom zuführungen 65 mit dem einen Ende der Niederspan nungsspule eines nicht dargestellten Transformators leitend verbunden, und die Tragkörperhälften 58 sind mittels Stromzuführungen 66 an das andere Ende der Spule angeschlossen.
Beim Betrieb der Anlage fliesst der den Tragkör- perhälften 57 zugeführte Strom über die Kontaktflä chen 63 zu den über diese Flächen gleitenden Kontakt stücken 56a und in das Profilmaterial 1, und wird von den Kontaktstücken 56b die längs den Kontaktflächen 64 der Tragkörperhälften 58 gleiten, abgenommen und durch die Leiter 66 dem Transformator zugeführt. Der Strom ist also gezwungen, die zwischen den Kontakt stücken 56a und 56b liegende Länge des Profilmate rials zu durchfliessen; der elektrische Widerstand in diesem Teilstück des Profilmaterials ist genügend gross, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage zu ermöglichen.
Damit die Kontaktstücke nicht über die ganze Länge des zwischen den beiden Kontaktvorrichtungen hindurchgeführten Teilstückes des erhitzten Profilmate rials aufliegen, und eine unerwünschte Erwärmung der nicht am Stromtransport beteiligten Kontaktstücke zu vermeiden, sind rollentragende Bügel 67 vorgesehen, welche bei 68 schwenkbar an den Tragkörperhälften 57 und 58 befestigt sind und mit ihrem freien Stegende die Kontaktstückreihe umfassen.
Die Bügelarme wer den von Zugfedern 69 in Richtung gegen die Tragkör per 57, bzw. 58 gezogen, so dass die Kontaktstücke 56 auf der dem Profilmaterial 1 zugekehrten Seite, sobald sie die Kontaktflächen 63 verlassen und bevor sie auf die Kontaktflächen 64 auflaufen, von den Bügeln 67 in die muldenförmigen Vertiefungen 70 hineingezogen und vom Profilmaterial abgehoben werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die be schriebenen Ausführungsbeispiele. Die Bewegung des Profilmaterials braucht nicht waagrecht, sondern kann auch in jeder beliebigen Richtung erfolgen. Die Vor schubrichtung zwischen den Kontaktvorrichtungen kann auch wechselweise in beiden Richtungen erfolgen, bzw. die Anlage kann reversierbar sein. Die in Fig. 1 und 3 dargestellten Vorschubrollen können bei Be handlung von verhältnismässig dünnem Material weg fallen; der Vorschub des Materials erfolgt dann nur noch durch den Anpressdruck der umlaufenden Kon taktstücke.
Die Befestigung der Kontaktstücke an den endlos umlaufenden Gliederketten oder Bändern er folgt zweckmässig so, dass sie ohne weiteres auswech selbar sind, und bei Behandlung von verschieden profi liertem Material jeweils leicht durch Kontaktstücke, die dem jeweiligen Profil angepasst sind, ersetzt werden können.
Die Kontaktflächen 8 und 9 bzw. 53 oder 63 und 64, längs welchen die Kontaktstücke gleiten, können geschmiert werden, wobei das Schmiermittel durch Kanäle in den Tragkörpern zugeführt werden kann.
Zweckmässig kann eine Kühlung der vom Profil material ablaufenden Kontaktstücke vorgesehen sein; beispielsweise können die Kontaktstücke auf der dem Profilmaterial abgekehrten Seite mit einem Kühlflüssig keitsnebel besprüht werden.
Die Kontaktvorrichtungen der Anlage können in einer Schutzgas-Atmosphäre eingeschlossen sein; bei spielsweise sind zu diesem Zweck die Kontaktvorrich tungen auf einer Grundplatte montiert und mit einer Haube abgedeckt, in welche ein Schutzgas mit leichtem Überdruck zugeführt wird.
Damit am Ende des Durchlaufs eines Profilmate- rialstückes durch die Anlage der Stromfluss nicht un terbrochen wird sobald das Profilmaterial das Stromzu- führkontaktstück, z.
B. 27a in Fig. 1 verlässt, wodurch der Endteil des Materials nicht mehr erhitzt würde, wird das vordere Stirnende des nächstfolgenden Mate rialstückes im Kontakt mit dem hinteren Stirnende des auslaufenden Materialstückes in die Anlage eingeführt, oder wenn das letzte Stück einer Serie gleicher Profil materialstücke durch die Anlage läuft, kann ein beson deres Kontaktmaterialstück verwendet werden, dessen vordere Stirnfläche im Kontakt mit der hinteren Stirn fläche des auslaufenden Profilmaterials bleibt, bis die ses das Kontaktstück 27b in Fig. 1 verlassen hat.
In einer weiteren Ausführungsform der Anlage kann die zusätzliche Auflagefläche 42 in Fig.1 strom führend ausgebildet werden, und es können Schaltmit tel vorgesehen sein, um den Strom zeitweilig unmittel bar von der Auflagefläche 42 quer durch das Profilma terial zum gegenüberliegenden Kontaktstück 27b zu leiten. Bei Beginn der Durchlauf-Erwärmung, wenn das Profilmaterial in die Anlage eingeführt wird, kann der Strom vorerst, gegebenenfalls mittels Hilfstransfor mators, von der Auflagefläche 42 durch das Kopfstück des Profilmaterials direkt zum Kontaktstück 27b gelei tet werden, bis das Kopfstück die gewünschte Tempe ratur erreicht hat, und dann erst wird die Anlage so geschaltet, dass der Strom in Längsrichtung vom Kon taktstück 27a zum Kontaktstück 27b fliesst.
Verlässt das Ende des Profilmaterials 1 die Auflagefläche 41 und das Kontaktstück 27a in Fig.1, bzw. in Fig. 3 die entsprechenden Kontaktstellen 52a, 52b oder in Fig.4 die Kontaktstelle 56a, so kann durch die Schaltmittel der Strom wieder senkrecht zum Profilmaterial über die Kontaktstellen 27b - 42, bzw. 52c-52d, oder 56b geleitet werden, um das Endstück des Profilmaterials auf Temperatur zu halten und Funkenbildung bei Ver lassen der Kontaktstellen zu vermeiden.
Die Anlage kann mit einem Kühlsystem versehen sein, um die Kontaktflächen 8, 9 bzw. 53, oder 63, 64 der Tragkörper 2, 3, bzw. 45, 46, oder 57, 58 bei spielsweise mittels Kühlflüssigkeit zu kühlen.