DE1052009B - Vorrichtung zum elektrischen Widerstandserhitzen langgestreckter Werkstuecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das elektrische Widerstandserhitzen langgestreckter Werkstücke in Form von Stangen, Rohren od. dgl., und zwar vornehmlich unter Verwendung von ein- oder dreiphasigem Wechselstrom. Bei der Widerstandserhitzung solcher Werkstücke beträchtlicher Länge, die anschließend beispielsweise einer Warmverformung unterworfen werden sollen, müssen die Stromzuführungen an beide Enden angelegt werden. Bei einphasigem Betrieb muß der Stromanschluß an beiden Enden des Werkstückes erfolgen, während bei dreiphasigem Betrieb der Anschluß an der Stirnseite der drei Werkstücke angebracht werden kann, wobei der Sternpunkt an den Enden durch Kurzschluß gebildet wird.

Diese Anordnungen haben Nachteile, die besonders in den auftretenden elektrischen Verlusten zu sehen sind. Während die Wirkverluste durch entsprechende Dimensionierung der Zuleitungen gering gehalten werden können, lassen sich die induktiven Verluste bei den bisherigen Anordnungen nicht vermeiden. Der einspeisende Transformator muß daher wegen des schlechten Phasenwinkels für die Scheinleistung dimensioniert werden. Selbst bei der dreiphasigen Anordnung mit Bildung des Sternpunktes auf der Rückseite des Werkstückes ist der Phasenwinkel schlecht.

Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, die Stromzuführung und das Werkstück so zueinander anzuordnen, daß sie ein Koaxialleitersystem bilden. Derartige Koaxialleitersysteme haben den Vorteil, daß sich die magnetischen Felder, welche sich in der Umgebung der Werkstücke und der Stromzuführungen ausbilden, gegenseitig kompen

Vorrichtung zum elektrischen Widerstandserhitzen langgestreckter Werkstücke

Anmelder: Deutsche Edelstahlwerke Akti engesells chaf t, Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Dipl.-Ing. Fritz Alf, Remscheid-Hasten, ist als Erfinder genannt worden

Phasenbelastung der Stromquelle zu ungleichmäßig würde.

Um diese Nachteile zu beheben und um eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandserhitzen langgestreckter Werkstücke in Form von Stangen, Rohren od. dgl. unter Verwendung von Drei-Phasen-Wechselstrom zu erhalten, bei der Werkstück und Stromzuführung ein Koaxialleitersystem bilden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Widerstand des außen befindlichen Stromzuführungsrohres 30 bis 70%, vorzugsweise 50%, der Differenz der Widerstände des jeweils zugeordneten Werkstückes im sieren. Hierdurch wird die Lage des Phasenwinkels 35 warmen und kalten Zustand beträgt und Kurzschlußwesentlich verbessert, und die Dimensionierung des brücken vorgesehen sind, die jeweils diejenige Strom-Transformators gestaltet sich dementsprechend wirt- zuführungsrohre an ihren Böden miteinander verschaftlicher. Wenn durch den erwähnten Vorschlag binden, die bei wechselweiser Beschickung denjenigen auch wesentliche Fortschritte auf dem Gebiet der . Werkstücken zugehörig sind, welche, bezogen auf den elektrischen Widerstandserwärmung erzielt worden 40 augenblicklichen Auf heizzyklus, den höchsten Widersind, so bestehen doch auch noch gewisse Nachteile. stand besitzen.

Einer der Nachteile der bisherigen Anlagen ist darin In Abb. 1 ist eine derartige Anordnung schema-

zu erblicken, daß in eine beispielsweise mit Drei- tisch dargestellt. Wie ersichtlich, werden drei Werk-Phasen-Wechselstrom arbeitende Erwärmungsanlage stücke Ii?, 16" und IT in den zugehörigen Zylinderstets drei Werkstücke eingesetzt werden müssen, um 45 körper 2R, 2S und 2T eingesetzt. Die drei Phasen den Stromkreis zu schließen. Dies hat zur Folge, daß R_j S und T sind bei 6, 7 und 8 unmittelbar -an das

eine Ende des betreffenden Knüppels gelegt. Weiter ist zu erkennen, daß Schaltmittel 10, 11 und 12 vor- gesehen sind, die eine Kurzschlußverbindung zwisehen den einzelnen Zylinderböden ermöglichen. Sinngemäß erfolgt diese Schaltung unter Verwendung auch der weiteren Kurzschlußkontakte 11 und 12 jeweils so, daß, bezogen auf den jeweiligen Aufheizzyklus, die Zylinderböden der Werkstücke mitein* · ' 809 768/425

am Ende des Erhitzungsvorganges auch drei Werkstücke anfallen, welche der Weiterverarbeitung, beispielsweise durch Warmverformen, zugeführt werdenmüssen. Der Anordung nur ein Werkstück" zu entnehmen und dieses durch ein kaltes zu ersetzen, ist nicht ohne weiteres möglich, da hierdurch — bedingt durch den unterschiedlichen elektrischen Widerstand zwischen kaltem und warmem Werkstück — die

Claims (1)

1. 3 4

   ander verbunden werden, die die höchste Temperatur Darüber hinaus wird — wie oben schon angehaben. deutet — vorgeschlagen, die Zylinder außen mit einer

   Es sei angenommen, daß in Abb. 1 die Werkstücke wärmeisolierenden Masse zu umkleiden. Diese Masse Ii? und IT bereits erhöhte Temperatur angenommen verhindert, abgesehen von ihrer elektrisch isolierenhaben, während das Werkstück IS gerade kalt ein- 5 den Wirkung, eine Abstrahlung des sich erhitzenden gesetzt worden ist. Gemäß der Erfindung werden nun Werkstückes nach außen und erhöht auf diese Weise die Kontaktplatten 3 R und 3 T über entsprechende den Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung. Leitungen und dem Kurzschlußkontakt 10 kurzge- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es schlossen. ferner möglich, die Zylinderkörper doppelwandig aus-

   Die Wirkung dieser Schaltmaßnahme ist aus den io zubilden. Die Innenwandung wird in einem solchen elektrischen Schaltbildern Abb. 2 a und 2 b zu er- Falle aus einem hochwarmfesten Werkstoff hergekennen. In Abb. 2 a ist das elektrische Ersatzschaltbild stellt, die Außenwandung aus elektrisch gut Ieitder Anordnung Abb. 1 in der üblichen Darstellung fähigem Werkstoff, wie beispielsweise Kupfer. Es wiedergegeben, wobei die Widerstände der Werk- kann zweckvoll sein, zwischen der Innenwandung stücke sowie der Zylinder mit den elektrischen Sym- 15 und dem äußeren Kupfermantel eine wärmeisobolen gekennzeichnet sind. Durch Kurzschluß des lierende Zwischenlage vorzusehen. Schalters 10, wie in Abb. 2 a zu ersehen, ist der Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht Sternpunkt verlegt, so daß die Widerstände 2 Γ und weiter die Erhitzung unter Schutzgas oder sogar im 27? in sich parallel in Reihe zur Phase S geschaltet Vakuum. Für diese Fälle wird der Zylinderkörper werden. Wenn das Werkstück IS momentan den 20 mit einer Kappe versehen, die entweder selbst mit kleinsten Widerstand hat, wird der Gesamtwiderstand Zu- und Ableitungen für das Schutzgas bzw. mit Ander Phase S durch diesen Zusatzwiderstand erhöht, Schlüssen für das Vakuum ausgerüstet ist, oder aber während der Gesamtwiderstand in den übrigen diese Anschlüsse werden am Zylinderkörper vorge-Phasen erniedrigt wird. sehen.

   Die Widerstände der Zylinder sollen durch ent- 25

   sprechende Dimensionierung von Wandstärke, Wahl Patentansprüche: des Werkstoffes usw. so bemessen werden, daß diese

   etwa 30 bis 70% des Differenzwiderstandes des zu- 1. Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsgehörigen Werkstückes zwischen dem Kalt- und erhitzen langgestreckter Werkstücke in Form Warmzustand bilden. Der Widerstand soll vornehm- 30 von Stangen, Rohren od. dgl. unter Verwendung lieh 50% dieser Differenz betragen. von Drei-Phasen-Wechselstrom, bei der Werk-Auf diese Weise wird ermöglicht, daß sich die stück und Stromzuführung ein Koaxialleiter-Werkstücke während der Erhitzung auf verschiedene system bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturen befinden können, ohne daß dadurch das Widerstand des außen befindlichen Strom-Netz wesentlich ungleichmäßig belastet wird. Des 35 zuführungsrohres 30 bis 70%-, vorzugsweise weiteren wird jeweils in einem bestimmten Zeitpunkt 50%, der Differenz der Widerstände des jeweils nur ein Werkstück auf Endtemperatur gebracht, und zugeordneten Werkstückes im warmen und kalten es kann dafür gesorgt werden, daß dies dann der Zustand beträgt und Kurzschlußbrücken vorgeFall ist, wenn die Warmformgebungseinrichtung das sehen sind, die jeweils diejenigen Stromzuvoraufgegangene Werkstück verarbeitet hat. Die 40 führungsrohr an ihren Böden miteinander ver-Warmformgebungseinrichtung kann somit praktisch binden, die bei wechselweiser Beschickung den kontinuierlich arbeiten. Werkstücken zugehörig sind, welche, bezogen auf Die an sich bekannte Koaxialleiteranordnung von den augenblicklichen Aufheizzyklus, den höchsten Werkstück und Stromzuführung, wie sie auch gemäß Widerstand besitzen.

   der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat 45 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch genicht nur den Vorteil, daß die um das Werkstück ent- kennzeichnet, daß die Stromzuführungsrohre aus stehenden magnetischen Felder einander kompensie- einem Werkstoff hinreichend hoher mechanischer ren, sondern auch, daß die vom Werkstück ab- Festigkeit und hoher Zunderbeständigkeit vorstrahlende Wärme möglichst gering gehalten wird. zugsweise aus einem austenitischen, warmfesten Dieser Eeffekt wird noch dadurch begünstigt, daß so Stahlbestehenundgegebenenfalls unter Zwischendas kalt in einen warmen Zylinder eingesetzte Werk- fügung einer wärmeisolierenden Schicht außen stück noch teilweise durch Strahlung aufgewärmt mit einem Material hoher elektrischer Leitfähigwird. Um diesen Effekt noch zu unterstützen, wird keit, etwa Kupfer, umgeben sind, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorge- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geschlagen, an der Außenfläche der Kontaktzylinder 55 kennzeichnet, daß die Stromrückführungsrohre mit eine Wärmeisolation vorzusehen. Vorteilhafterweise gas- bzw. vakuumdichten Abschlußtüren sowie werden die Zylinder aus einem Werkstoff gefertigt, mit Gas- bzw. Vakuumstutzen versehen sind.

   der bei den im Werkstück zu erreichenden Tempe-

   raturen neben hinreichender mechanischer Festigkeit In Betracht gezogene Druckschriften:

   auch Zunderbeständigkeit aufweist. Es wird vorge- 60 Deutsche Patentschrift Nr. 731 767;

   schlagen, die Zylinder vorzugsweise aus einem USA.-Patentschrift Nr. 1 477 009;

   austenitischen, warmfesten Stahl herzustellen. französische Patentschrift Nr. 864 527.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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