DE1046216B - Einrichtung zum gleichmaessigen thermischen Behandeln von Metallbaendern od. dgl. mit schmelzbarer Auflage im Durchlauf durch elektrische Stroeme im Werkstueck, insbesondere zum gleichmaessigen induktiven Erhitzen von verzinnten Metallbaendern - Google Patents

Description

band eine nahezu konstante Temperatur bei veränderlicher Geschwindigkeit haben und die Erwärmungseinrichtung zugeführte Energie automatisch im Verhältnis zur Bandgeschwindigkeit geregelt werden, die Temperatur des Bandes annähernd konstant ge- 35 so muß dabei berücksichtigt werden, daß die Spannung, halten werden kann. die der elektrischen Erwärmungseinrichtung zugeführt

Die Überwachungseinrichtung nach der Erfindung wird, proportional der Quadratwurzel der Durchlaufeignet sich besonders für die Behandlung von dünnen geschwindigkeit des Bandes ist. Diese Beziehung wird Metallbändern bzw. dünnen Deckschichten, da diese im allgemeinen als »Quadratwurzelabhängigkeit« beleicht durch Überhitzung zerstört bzw. beschädigt 40 zeichnet. Ein Steuerwert für die Regelvorrichtung,

werden können. Andererseits ergibt sich keine zufriedenstellende Deckschicht, wenn die Erhitzung nicht hoch genug war.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung zum gleich-

der proportional der Bandgeschwindigkeit ist, wird von einem Tachometer oder einem ähnlichen Gerät, das mit dem Band in Berührung steht, erhalten. Dieser Steuerwert ist linear proportional zur Bandgeschwin-

portional der Temperatur des Bandes im Bereich der Erwärmungseinrichtung und wird von einem photoelektrischen Fühler oder ähnlichem Gerät, das in

mäßigen thermischen Behandeln von Metallbändern 45 digkeit und muß in eine Quadratwurzelfunktion um-

od. dgl. mit schmelzbarer Auflage im Durchlauf durch gewandelt werden. Ein zweiter Steuerwert ist proelektrischen Strom im Werkstück, insbesondere zum
gleichmäßigen induktiven Erhitzen von verzinnten
Metallbändern durch selbsttätige Regelung der

Energiezufuhr und unter Verwendung der Band- 50 Abhängigkeit von der »Flußlinie« des dünn Übergeschwindigkeit als Steuergröße wird diese Aufgabe zogenen Bandes anspricht, gegeben. Diese »Flußlinie« dadurch gelöst, daß die Energiezufuhr proportional ist eine scharfe Trennungslinie zwischen dem gezur Bandgeschwindigkeit zu- und mit dem Weiter- schmolzenen und dem nicht geschmolzenen Zinn und rücken der »Flußlinie« abnimmt. Soll z. B. ein Metall- läuft über die gesamte Breite des Bandes. Die Tem-

809 698/405

peratur in der »Flußlinie« ist ungefähr in der Höhe des Schmelzpunktes des Zinnes, d. h. also, in der Regel 452° F bzw. 235° C. Der photoelektrische Fühler tastet die Lage der »Flußlinie« ab und gibt einen positiven Impuls, wenn die »Flußlinie« sich in der einen Richtung von einer vorbestimmten Lage fortbewegt und einen negativen Impuls bzw. einen geschwächten Impuls, wenn die »Flußlinie« sich in der entgegengesetzten Richtung von der vorbestimmten Lage entfernt. Der Impuls des Fühlers wird zweckmäßig im Reglerkreis verstärkt. Entsprechend wird dann die Energie für die Erwärmungseinrichtung geändert, um im geforderten Sinn die Wärmebehandlung des bewegten Bandes aufrechtzuerhalten.

Die Einrichtung nach der Erfindung läßt eine einfache und billige Überwachung zu.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild der Überwachungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 gibt ein z. T. ausführlicher gehaltenes schematisches Schaltbild.

In der Fig. 1 ist ein Werkstück in Form eines kontinuierlichen Metallbandes 10 dargestellt, das mit einem dünnen Überzug versehen werden soll und eine Breite von beispielsweise 40 Zoll haben kann. Das Metallband läuft durch eine Heizvorrichtung 12, die von einem Generator 14 gespeist wird, der von einem Feinregler 16 und einem Grobregler 18 überwacht wird. Der Feinregelkreis 16 empfängt seine Regelimpulse von dem temperaturempfindlichen Teil 20, der von der Temperatur des Bandes 10 beaufschlagt wird. Der Grobregelkreis erhält seine Impulse von einem geschwindigkeitsabhängigen Teil 22, der von der Bewegung des Bandes 10 abgeleitet über einen Meßwertwandler 24 die Regelimpulse erzeugt. Dieser Meßwertwandler soll den geschwindigkeitsabhängigen Impuls nach einer Quadratwurzelfunktion umwandeln.

In der Fig. 2 ist das Band 10 dargestellt, das durch die Erwärmungseinrichtung 12 vorläuft, die von einem Nieder- oder Hochfrequenzgenerator 26 gespeist wird. Der HF-Generator 26 liegt über normale Zuleitungen 28, 30 und 32, gleichstromvormagnetisierte Steuerglieder 34, 36, 38, 40, 42 und 44, einen Transformator 46 und eine Gleichrichtergruppe 48 an Netzspannung, beispielsweise an einer üblichen Dreiphasenwechselstromquelle. Jedes der gleichstromvormagnetisierten Steuerglieder ist mit einer Gleichstromwicklung versehen, die über ein polarisiertes Relais 52 und einen einstellbaren Widerstand 54 an dem Hilfsgenerator 50 angeschlossen sind. Dieser Hilfsgenerator hat drei Erregerwicklungen 56, 58 und 60. Die erste Feldwicklung 56 ist an eine normale Wechselstromquelle von z. B. 250 V über einen veränderlichen Vorschaltwiderstand 62 angeschlossen. In diesem Erregerkreis liegt ferner ein Zusatzwiderstand 57, dem ein Kontrollkontakt 64 des polarisierten Relais 52 parallelgeschaltet ist. Bei Öffnung des Kontaktes 64 kann die effektive Amperewindungszahl der Feldwicklung 56 herabgesetzt werden.

Die Feldwicklung 58 ist als Hauptsteuerfeldwicklung für den Generator 50 ausgebildet und die Feldwicklung 60 als Differentialwicklung, die der Feldwicklung 56 entgegenwirkt. Die Feldwicklung 60 ist an einem Regler 66 angeschlossen, der von einem photoelektrischen Fühler 68 beeinflußt wird. Dieser Fühler, dessen Steuerwert zweckmäßig verstärkt wird, damit die Überwachungseinrichtung schneller anspricht, überwacht die Lage der »Flußlinie« auf dem mit einem Überzug versehenen Metallband 10. Die Hauptsteuerfeldwicklung 58 ist an einem Meßwertwandler 70 angeschlossen, dessen Steuerwert proportional der Quadratwurzel aus der Bandgeschwindigkeit ist und der z. B. aus einer Wolfram-Lampe 72 und einem parallel hierzu liegenden Widerstandsglied 74 besteht. Dieser Kreis 70 arbeitet als Meßwertwandler und liegt über einen veränderlichen Widerstand 78 an den Klemmen eines Tachometergenerators 76. Die Feldwicklung 80 des Tachometergenerators 76 ist an eine übliche Gleichstromquelle von z. B. 250 V über einen einstellbaren Widerstand 82 angeschlossen.

Der »Feinregelkreis« hat den Zweck, auch nicht geschwindigkeitsabhängige Einflußgrößen und Randbedingungen, wie z. B. die Änderungen der Ausgangsspannung, der atmosphären Bedingungen und der Dicke des Bandes berücksichtigen zu können. Er regelt den vom Grobregler 18 vorgegebenen, grob eingestellten Spannungswert nach. Wenn der in den Wechselstromwicklungen der Steuerglieder fließende Strom sich in Abhängigkeit von dem Strom in den Gleichstromvoirmagiietisierungswicklungen ändert, muß dann auch der über den Transformator 46 und die Gleichrichitergruppe 48 dem HF-Generator 26 zugeführte Strom sich ändern. Dementsprechend ändert sich also auch die Ausgangs spannung des HF-Generators 26, die der Erwärmungseinrichtung 12 zugeführt wird, in der gleichen Weise. Damit ist aber gewährleistet, daß die auf das Werkstück übertragene Energie sich in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit bzw. von der Lage der »Flußlinie« ändert.

Wenn die Flußlinie in der gewünschten vorbestimmten Lage liegt, gibt der Regelkreis 66 einen zweiten Steuerwert in der Regel in einer Größe von 200 V an die Differentialfeldwicklung 60. Diese wirkt dem durch die Feldwicklung 56 erzeugten Feld entgegen, das einen festen Wert hat und so gepolt ist, daß sich mit der Feldwicklung 60 eine Differentialwirkung ergibt. Dadurch wird der Einfluß der Feldwicklung 58 verstärkt und diese wird praktisch zur Hauptsteuerwicklung für den Hilfsgenerator 50, wenn sich die »Flußlinie« in der vorbestimmten Lage befindet. Weicht diese von der vorgegebenen Lage ab, beispielsweise derart, daß eine 10%ige Erhöhung der durch die Heizeinrichtung 12 auf das Werkstückband 10 zu übertragenden Energie notwendig ist, so werden von dem Regelkreis 66 und dem Fühler 68 der Differentialfeldwicklung 60 Zusatzspannungen zugeführt, bis die gewünschte 10%ige Erhöhung der auf das Werkstück zu übertragenden Energie erreicht ist. Die Zusatzspannung beträgt beispielsweise 400 V, wenn im Normalfalle die Wicklung 60 eine Spannung von 200 V führt. Ist die Energieerhöhung erreicht, dann geht die vom Regler 66 vorgegebene Spannung wieder auf einen über 200 V liegenden Wert zurück, der ausreicht, um die um 10% erhöhte Leistung aufrechtzuerhalten.

Durch die Verwendung mehrerer Feldwicklungen beim Hilfsgenerator 50 ist es möglich, daß sich die Ausgangsspannung des Generators unter bestimmten Bedingungen umkehrt. Das ist aber unerwünscht. Es ist daher ein polarisiertes Relais 52 vorgesehen, das diese Polaritätsumkehrungen der Ausgangsspannung verhindern soll. Dieses Relais kann die Amperewindungszahl der Feldwicklung 56 durch Einschalten des Zusatzwiderstandes 57 in den Kreis herabsetzen.

Ein Regelkreis, wie er in der vorliegenden Erfindung für den Kreis 66 verwendet werden kann, ist beispielsweise in der amerikanischen Zeitschrift »Westinghouse Engineer« Vol. 13, 1953, Seite 114 bis 117, beschrieben.

Der Meßwertwandlerkreis 70 kann beispielsweise einen Widerstand 72 mit nichtlinearer Stromcharakteristik haben. Hierzu kann man u. a. einen Wolframwiderstand in Form einer Wolframglühlampe verwenden.

Der Wert eines Widerstandsgliedes 74 kann auf Grund der Charakteristik R (I) des nichtlinearen Widerstandes 72 beispielsweise so bestimmt werden, daß die Steuerspannung an der Wicklung 58 des Generators gleich der Tachometerspannung ist, wenn die Bandgeschwindigkeit 100 ist.

Es ist selbstverständlich im Rahmen der Erfindung möglich, den Meßwertwandelkreis 70 einzusparen, wenn der Tachometergenerator 76 so ausgebildet wird, daß seine Ausgangsspannung proportional der Quadratwurzel aus der Geschwindigkeit des Tachometergenerators und damit des Werkstückbandes ist.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, beispielsweise können an Stelle eines HF-Generators 14 mehrere solche Einheiten, falls es für die Aufrechterhaltung der Bandtemperatur notwendig ist, verwendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum gleichmäßigen thermischen Behandeln von Metallbändern oder dergleichen mit schmelzbarer Auflage im Durchlauf durch elektrische Ströme im Werkstück, insbesondere zum gleichmäßigen induktiven Erhitzen von verzinnten Metallbändern durch selbsttätige Regelung der Energiezufuhr und unter Verwendung der Bandgeschwindigkeit als Steuergröße, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr proportional zur Bandgeschwindigkeit zu- und mit dem Weiterrücken der »Fußlinie« abnimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem Induktor als Erwärmungseinrichtung, der von einem elektrischen Generator gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Generator mindestens eine gleichstromvormagnetisierte Drossel (Steuerteil 34) vorgeschaltet ist, deren Vormagnetisierungsstrom durch die Regler (18 bzw. 16) eingestellt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsgenerator mit drei Erregerwicklungen vorgesehen ist, dessen erste Erregerwicklung (56) an einer einstellbaren Gleichspannung liegt, während die zweite Erregerwicklung (58) mit einer der Quadratwurzel aus der Durchlaufgeschwindigkeit proportionalen Spannung gespeist wird und die dritte Erregerwicklung (60) den ersten beiden Wicklungen entgegenwirkt und mit einer von der Bandtemperatur abhängigen Spannung gespeist wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Durchlaufgeschwindigkeit ein Tachometergenerator (76) vorgesehen ist, der auf einem Meßwertwandler arbeitet, von dem eine der Quadratwurzel aus der Geschwindigkeit entsprechende Spannung an die zweite Erregerwicklung (58) abgegeben wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertwandler ein strom- bzw. spannungsabhängiger Widerstand vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiger Widerstand ein Wolframwiderstand, vorzugsweise in Form einer Wolframglühlampe, vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tachometergenerator mit einer Quadratwurzel-Charakteristik ausgebildet ist, so daß die abgegebene Spannung proportional der Quadratwurzel aus der Drehzahl und damit der Durchlaufgeschwindigkeit des Metallbandes ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 448 008.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 698/405 12.58