DE1030483B

DE1030483B - Process for heating workpieces in the immediate passage of electricity

Info

Publication number: DE1030483B
Application number: DED24220A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Seulen; Dipl-Ing Hans Welter
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1956-11-06
Filing date: 1956-11-06
Publication date: 1958-05-22

Description

Verfahren zum Erwärmen von Werkstücken im unmittelbaren Stromdurchgang Die Erfindung betrifft das an sich bekannte Verfahren, Werkstücke im unmittelbaren Stromdurchgang zu erwärmen. Diese, elektrische Widerstandserhitzung wird beispielsweise angewendet, um Walzknüppel od. dgl. lan;ggestreckte Werkstücke auf die erforderliche Warmformgebungs:temperatur, also etwa auf Walz- oder Schmiedetemperatur, zu bringen.. Die Werkstücke werden hierbei beidendig in Kontaktköpfe eingelegt, die meist mit mehreren hohl ausgebildeten und von. einem Kühlmittel durchflossenen. Kontaktkörpern ausgerüstet sind, die nachfolgend Kontakte genannt werden.Process for heating workpieces in the direct passage of current The invention relates to the method known per se, to workpieces directly To heat electrical continuity. This electrical resistance heating is for example applied to billets or the like. Long; ggestreckte workpieces to the required Hot forming: temperature, i.e. to bring it to rolling or forging temperature. The workpieces are placed in contact heads at both ends, usually with several hollow and of. a coolant flowed through. Contact bodies are equipped, which are referred to below as contacts.

Nach einem bekannten Vorschlag sind vier Kontakte auf dem Umfang des Werkstückes angeordnet, und zwar in unmittelbarer Nähe des jeweiligen. Werkstücken-des. Außerdem ist vielfach ein vom Stirnende her wirkender Kontakt vorgesehen. Die einzelnen Kontakte werden mit gleicher Kraft an die We;rkstückoberfläche angedrückt. Zwischen zwei solchen Kontaktköpfen eingelegt, ergibt sich in kürzester trist eine gleichmäßige Temperatur auf der Länge des Werkstückes unter Einfluß des von Kopf zu Kopf fließenden elektrischen Stromes. Im Bereich der Kontakte allerdings ist die Temperatur ungleichförmig. In der Umgebung des einen Kontaktes kann die Temperatur voreilen, in. der Umgebung eines anderen nacheilen, so daß an diesen Stellen die Solltemperatur des gesamten Werkstückes überschritten oder in. der gewünschten Zeit nicht erreicht wird. Diese Erscheinung tritt unabhängig davon ein., ob der erwähnte Kontaktkopf oder ein solcher anderer Ausbildungsform beispielsweise auch mit weniger Kontakten verwendet wird.According to a well-known proposal, four contacts are on the scope of the Workpiece arranged, in the immediate vicinity of the respective. Workpieces-des. In addition, a contact acting from the front end is often provided. The single ones Contacts are pressed against the workpiece surface with the same force. Between If two such contact heads are inserted, the result is a uniform one in a very short time Temperature along the length of the workpiece under the influence of that flowing from head to head electric current. In the area of the contacts, however, the temperature is non-uniform. In the vicinity of one contact the temperature can advance, in the vicinity lagging another, so that at these points the target temperature of the entire Workpiece is exceeded or not reached in the desired time. These Appearance occurs regardless of whether the mentioned contact head or one Another form of training is used, for example, with fewer contacts.

Um im Bereich der Kontakte an den Werkstückenden eine. gleichförmige Temperatur zu erzielen, die außerdem der Höhe nach derjenigen des gesamten übrigen Werkstückes entspricht, ist schon vorgeschlagen worden, das äußerste Ende des Werkstückes zusätzlich induktiv zu beheizen oder dort einen weiteren Stromkreis für Widerstandserhitzung anzulegen. Diese Maßnahme ist äußerst umständlich und in der Praxis wenig erfolgversprechend, wenn sie sich gleichzeitig mit der Beheizung des gesamten. Werkstückes auswirken soll,. weil das Voreilen der Temperatur im Bereich einzelner Kontakte dadurch nicht vermieden wird;. Deshalb wurde wohl auch vorgeschlagen, die zusätzliche Beheizung nach dem Aufheizen der gesamten Werkstücklänge einzuschalten. Das aber bedeutet Verlängerung der Gesamtheizzeit, ohne daß dadurch eine Gewähr für eine wirkliche Vergleichmäßigung gegeben ist.In order to have a. uniform To achieve temperature, which is also the height of that of the entire rest Workpiece corresponds, has already been proposed, the outermost end of the workpiece additional inductive heating or another circuit there for resistance heating to put on. This measure is extremely cumbersome and not very promising in practice, if they are at the same time with the heating of the whole. Affect the workpiece target,. because the temperature advance in the area of individual contacts is not thereby is avoided. That is why it was suggested that additional heating be used to be switched on after the entire length of the workpiece has been heated up. But that means Extension of the total heating time without any guarantee of a real one Uniformity is given.

Ein zunächst einfach erscheinender anderer Vorschlag geht dahin, die einzelnen Kontakte zu- und abzuschalten, je nachdem ob die Temperatur in der Umgebung des betreffenden Kontaktes vor- oder nacheilt. In der Kürze der Aufheizzeit ist diese Maßnahme aber nicht exakt durchführbar. Es kommt hinzu, daß die Schaltung der in Frage kommenden Stromstärken der Funkenbildung wegen ohnehin schwierig ist. Zumindesten macht die Maßnahme zusätzliche elektrische Schaltmittel erforderlich, die die Störanfälligkeit der Anlage erhöhen.Another suggestion that initially seems simple is that Switch individual contacts on and off, depending on whether the temperature in the area of the relevant contact is ahead or behind. In the shortness of the heat-up time is but this measure cannot be carried out exactly. It adds that the circuit Because of the current strengths in question, the spark formation is difficult anyway. At least the measure makes additional electrical switching means necessary, which increase the system's susceptibility to failure.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine unterschiedliche Temperaturverteilung in: einem Werkstück dadurch auszugleichen, daß den verschiedenen Kontakten verschiedene von einem Transformator, beispielsweise von einem Regeltransformator, abgenommene Spannungen zugeführt werden. Wird dieser Vorschlag auf die vorliegende Aufgabenstellung angewandt, so müßten den Kontakten, in deren. Bereich die Temperatur voreilt, niedrige Spannungen zugeführt werden und den Kontakten, in deren, Bereich die Temperatur nacheilt, höhere Spannungen. In vielen Fällen würde eine derartige temperaturgesteuerte Spannungsbeaufschla;gung der Kontakte ausreichen, um die; unerwünschten Temperaturunterschiede auszugleichen. In anderen Fällen dagegen genügt eine solche Maßnahme nicht.A different temperature distribution has also already been proposed in: to balance a workpiece by having different contacts removed from a transformer, for example from a regulating transformer Voltages are supplied. Will this suggestion apply to the task at hand applied, so should the contacts in their. Area the temperature leads, low Voltages are supplied and the contacts, in whose area the temperature lags, higher tensions. In many cases such would be temperature controlled The application of voltage to the contacts is sufficient to undesirable temperature differences balance. In other cases, however, such a measure is not sufficient.

Aus diesem Grund wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die auf die einzelnen Kontakte, wirkenden mechanischen Kräfte planmäßig zu verändern. Selbstverständlich kann mit dieser Änderung der mechanischen Andruckskraft auch noch die an sich bekannte Spannungsänderung kombiniert werden. In vielen Fällen kann erst dann ein wirklicher Erfolg erreicht werden, wenn beide Verfahren gemeinsam angewandt werden. Die planmäßige Veränderung sowohl der mechanischen Andruckskraft wie auch der elektrischen Spannung erfolgt in dem Sinne, daß bei einem Kontakt, in dessen Umgebung die Temperatur voreilt, die mechanische Andruckskraft verstärkt und bei einem Kontakt, in dessen Umgebung die Temperatur nacheilt, die Andruckskraft verringert wird. Gleichzeitig wird sinngemäß bei voreilender Temperatur die Spannung an dem betreffenden Kontakt verringert und bei nacheilender Temperatur erhöht.For this reason it is proposed according to the present invention, plan to change the mechanical forces acting on the individual contacts. Of course, this change can also be used in the mechanical pressure force nor the known change in voltage can be combined. In many cases Real success can only be achieved when both procedures work together applied will. The planned change of both the mechanical pressure force as well as the electrical voltage takes place in the sense that with a contact, in its Environment leads the temperature, increases the mechanical pressure and at a contact in the vicinity of which the temperature lags, reducing the pressure will. At the same time, if the temperature is leading, the voltage on the relevant contact decreased and increased with lagging temperature.

Die Andruckskraft läßt sich beispielsweise hydraulisch verhältnismäßig leicht veränderlich gestalten. Ausgehend von einer mittleren Andruckskraft, die die Kontaktgebung sicherstellt, ergibt sich, daß die Erhöhung der Andruckskraft zu einer Verminderung der Wärmeentwicklung in der Umgebung des betreffenden Kontaktes führt. Es gelingt auf diese Weise, durch rein mechanische Mittel die Temperatur im Bereich der Werkstückenden völlig zu vergleichmäßigen. Dies überrascht um so mehr, als gerade dieser Bereich offensichtlich unter der Einwirkung vieler Faktoren steht und es bisher als besonders wesentlich angesehen wurde, unter allen Umständen dem höchstmöglichen Kontaktdruck anzuwenden. In dieser Hinsicht -wahlfreie Änderungen, während des Betriebes eintreten zu lassen, mußte als in höchstem Maße unzweckmäßig und zur Temperatursteuerung ungeeignet angesehen werden. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme ist anscheinend auf eine bisher nicht für möglich gehaltene Kühlwirkung der kühlmitteldurchflossenen Kontaktkörper auf das Werkstück zurückzuführen.The pressure force can be hydraulically proportionate, for example make it easily changeable. Assuming a mean contact pressure, the ensures the contact, it follows that the increase in the contact pressure to a reduction in the development of heat in the vicinity of the relevant contact leads. In this way it is possible to reduce the temperature by purely mechanical means to be completely evened out in the area of the workpiece ends. This is all the more surprising more than just this area obviously under the influence of many factors and it has hitherto been considered particularly essential, under all circumstances use the highest possible contact pressure. In this regard - optional changes, To allow it to enter during operation had to be considered extremely inexpedient and are considered unsuitable for temperature control. The effect of the invention The measure is apparently due to a previously not thought possible cooling effect the contact body through which the coolant flows to the workpiece.

Wenn das mechanische Mittel der Variierung der Andruckskraft nicht zur Vergleichmäßigung der Temperatur im Kontaktbereich ausreicht, kann gleichzeitig die elektrische Spannung an einzelnen Kontakten veränderlich gemacht werden, wie dies für sich allein bereits bekannt ist. Das ist ohne großen elektrischen Aufwand möglich, indem regelbare Drosseln in die Zuleitungen eingeschaltet werden, die in an sich, bekannter Weise durch Änderung ihrer Induktanz die Spannung beeinflussen. In manchen. Fällen kann die Variierung der Spannung allein ausreichen., um die Vergleichmäßigung herbeizuführen.If the mechanical means of varying the pressing force is not to equalize the temperature in the contact area is sufficient, can at the same time the electrical voltage at individual contacts can be made variable, such as this is already known in and of itself. That is without a lot of electrical effort possible by switching on adjustable chokes in the supply lines that are in per se, as is known, influence the voltage by changing their inductance. In some. In cases, the variation in tension alone can be sufficient to achieve uniformity bring about.

Die Variierung der Andruckskraft allein reicht beispielsweise nicht aus, wenn Stahlknüppel mit höherem Kohlenstoffgehalt und zusätzlich höherem Silizium-und/oder Wolframgehalt aufgeheizt werden sollen. Die gleichzeitige Anwendung der Spannungsregelung bringt hier Abhilfe, so daß auch solche Knüppel völlig gleichförmig erwärmt werden können. Die Spannungsregelung allein würde in diesen Fällen ebenfalls nicht zum Erfolg führen.Varying the pressure alone is not enough, for example from when steel billets with a higher carbon content and additionally higher silicon and / or Tungsten content should be heated. The simultaneous application of voltage regulation brings a remedy here, so that even such billets are heated completely uniformly can. The voltage regulation alone would also not be used in these cases Lead to success.

Die Maßnahme der alleinigen Spannungsregelung also ohne Veränderung der Kontaktandruckskraft würde beispielsweise bei der Erwärmung von Stahlknüppeln aus unlegiertem Werkstoff völlig ausreichen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Es ist also erforderlich, für jeden Werkstoff gesondert zu entscheiden, welche Maßnahme für sich allein angewandt werden muß, oder ob etwa beide Maßnahmen miteinander kombiniert werden sollen.The measure of sole voltage regulation without any change the contact pressure would, for example, be used when heating billets of steel made of unalloyed material are completely sufficient to achieve the desired effect. It is therefore necessary to decide which measure to take for each material must be used on its own, or whether both measures are combined with one another should be.

Die Maßnahmen lassen sich unabhängig davon durchführen, mit wie vielen Kontakten an jedem Werkstückende gearbeitet wird und wie der Kontaktkopf im einzelnen ausgebildet ist. Mit Kontaktköpfen, die vier Kontakte auf dem Werkstückumfang und einen stirnseitig wirkenden Kontakt vorsehen, läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung besonders wirkungsvoll ausüben. In diesem Falle können die Kontakte am Umfang einerseits und der oder die stirnseitig angelegten Kontakte andererseits hinsichtlich der Regelung der Andruckskraft und/oder der elektrischen Spannung zu Gruppen zusammengefaßt werden. Es werden hierbei die zu jeder Gruppe gehörenden, die Kontakte hydraulisch andrückenden Kolben mit einem unterschiedlichen Druck beaufschlagt.The measures can be carried out regardless of how many Contacts at each end of the workpiece is worked and how the contact head in detail is trained. With contact heads, the four contacts on the workpiece circumference and provide a front-acting contact, the method according to the Exercise the invention particularly effectively. In this case, the contacts on Circumference on the one hand and the contact or contacts placed on the face on the other with regard to the regulation of the pressure force and / or the electrical voltage Groups are summarized. Here the belonging to each group, the contacts hydraulically pressing pistons are subjected to a different pressure.

Bei zusätzlicher elektrischer Spannungsreglung wird je eine regelbare Drosselspule in die elektrische Zuleitung jeder Gruppe eingeschaltet. Die Regelung der In.duktanz wird ohne jedes Schaltmittel durch kontinuierliche Veränderung des Luftspaltes im Drosselkern zur Beeinflussung der Streuung bewirkt. Es kann auch an Stelle der Luftspaltveränderung ein Drosselkern ohne Luftspalt verwendet werden und die Reglung durch .eine mit veränderlichem Gleichstrom gespeiste gesonderte Wicklung auf der Drossel herbeigeführt werden.With additional electrical voltage regulation, one adjustable Choke coil switched into the electrical supply line of each group. The regulation the inductance is determined without any switching means by continuously changing the Air gap in the choke core to influence the scattering causes. It can also Instead of changing the air gap, a throttle core without an air gap can be used and the regulation by. a separate with variable direct current fed Winding can be brought about on the choke.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß es vielfach zweckmäßig ist, die Stirnkomtaktgruppe mit geringerer Andruckskraft als die Umfangskontaktgruppe anzudrücken, um die gesamte Stirnfläche auf die gleiche Temperatur zu bringen wie den gesamten Knüppel: Bei manchen legierten Stählen ist es zweckmäßig, der mit vermindertem Druck angesetzten Stirnkontaktgruppe geringe elektrische Spannung zuzuführen als der Umfangskontaktgruppe, um eine zu starke Temperaturerhöhung zu vermeiden.Practice has shown that it is often useful the front contact group with lower pressure than the circumferential contact group to bring the entire face to the same temperature as the entire billet: For some alloyed steels it is advisable to use the one with reduced Apply low electrical voltage to the pressure applied front contact group than the circumferential contact group in order to avoid excessive temperature increase.

Insgesamt ergibt sich, daß mit geringen Kraft- und Spannungsänderungen die Temperaturentwicklung in den Werkstückenden so gesteuert werden kann, daß sich eine völlig gleichmäßige Temperatur ergibt.The overall result is that with small changes in force and tension the temperature development in the workpiece ends can be controlled so that results in a completely uniform temperature.

Es ist auch möglich, die Andruckskraft und/ader die angelegte elektrische Spannung mittels temperaturabhängiger Glieder unmittelbar selbsttätig vom Wexkstück bzw. dem darin erzeugten Temperaturbild steuern zu lassen, beispielsweise über Photozellen mit Magnet- oder Röhrenverstärkern. Der Steuerstrom wirkt auf das hydraulische System bzw. auf einem Elektromotor, der den Luftspalt der Drosselspule verändert. Schließlich kann der Steuerstrom über eine zusätzliche Brückenschaltung zur Beeinflussung der Gleichstromvormagn:etisierung der Drossel ausgenutzt werden.It is also possible to control the pressure and / or the applied electrical Tension by means of temperature-dependent links automatically from the Wexkstück or to control the temperature image generated therein, for example via photocells with magnetic or tube amplifiers. The control current acts on the hydraulic system or on an electric motor that changes the air gap of the inductor. In the end the control current can be controlled via an additional bridge circuit to influence the DC pre-magnetization of the choke can be used.

Die Maßnahmen gemäß der Erfindung lassen sich sinnentsprechend auch dort anwenden, wo die Kontakte nicht im Bereich der Werkstückenden angreifen; wie dies beispielsweise beim teilweisen Erwärmen von Stangenabschnitten für das nachfolgendeAbschmieden von der Stange erforderlich ist.The measures according to the invention can also be used accordingly use where the contacts do not attack in the area of the workpiece ends; how this, for example, when partially heating rod sections for the subsequent forging off the shelf is required.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for heating workpieces such as rolled billets od. The like. Elongated workpieces in the direct passage of current with equalization the temperature in the area of the water-cooled ones, in particular adjacent to the workpiece ends Contacts, characterized in that the mechanical acting on the individual contacts Forces are systematically changed in the sense that in the event of a contact, in its Environment leads the temperature, increases the mechanical pressure and at a contact in the vicinity of which the temperature lags, the mechanical pressure force is reduced, which may already be used for temperature compensation purposes known measure the temperature-dependent voltage changes can be connected.

2. The method according to claim 1, characterized in that when using several contacts on the circumference and one or more face contacts the circumferential contacts on the one hand and the front contacts on the other hand with regard to the Regulation can be combined into groups.

3. The method according to claim 2, characterized characterized in that the front contact group is pressed on with less force than the perimeter contact group.

4. The method according to claim 3, characterized in that the front contact group is subjected to a lower electrical voltage than the circumferential contact group. Documents considered: German Patent No. 63 195; U.S. Patent No. 1557 026.