DE1202412B - Method for uniform heating of electrically conductive tape - Google Patents
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Description
Verfahren zum gleichmäßigen Erwärmen von elektrisch leitendem Band Die Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum induktiven Erwärmen der Ränder von laufendem Metallband. Bekanntlich ist es besonders schwierig, ein dünnes Metallband auf der ganzen Breite gleichförmig zu erwärmen. Eine solche gleichförmige Erwärmung ist aber, insbesondere für Zwecke des Trocknens oder Aufschmelzens von Überzügen erforderlich. Die Überzüge können Lacke sein oder Kunststoffaufspritzungen, die vernetzt und getrocknet werden müssen. Besonders fühlbar wird die Tatsache, daß die Kanten von Band in der Erwärmung gegenüber dem Mittelabschnitt nacheilen, beim Aufschmelzen von elektrolytisch erzeugten Zinnschichten.Method of uniform heating of electrically conductive tape The invention is directed to a method of inductively heating the edges from running metal tape. It is known that it is particularly difficult to use a thin metal band to be heated uniformly over the entire width. Such uniform heating is, however, especially for the purpose of drying or melting coatings necessary. The coatings can be lacquers or plastic injections need to be crosslinked and dried. The fact that the edges of the tape lag behind the central section in heating when Melting of electrolytically produced tin layers.
Die Erwärmung des Bandes kann hierbei in der verschiedensten Weise durchgeführt werden, so z. B. in gasbeheizten oder elektrisch beheizten Öfen. Es kann ferner der unmittelbare Stromdurchgang durch das Band angewendet werden oder aber auch induktives Erwärmen. In allen diesen Fällen kann der Fall eintreten, daß das Band an den Rändern in der Temperatur gegenüber dem Mittelabschnitt nacheilt.The belt can be heated in a wide variety of ways be carried out, e.g. B. in gas-heated or electrically heated ovens. It furthermore, the direct passage of current through the belt can be used or but also inductive heating. In all of these cases it can happen that the tape lags at the edges in temperature relative to the central portion.
Zur Verdeutlichung der Schwierigkeiten, die erfindungsgemäß vermieden werden sollen, wird Bezug genommen auf ein Verfahren zum induktiven Erwärmen von metallischen Bändern, und zwar insbesondere zum Aufschmelzen von Überzügen, beispielsweise von elektrolytisch aufgetragenen Zinnschichten. Hierbei wird so verfahren, daß das Band über Rollen geführt, mehrere Gruppen hintereinander angeordnete Hoch- oder Mittelfrequenzspulen durchläuft. Hierbei wird das Band im allgemeinen über die Rollen auf- und abwärts geführt.To illustrate the difficulties avoided according to the invention are to be, reference is made to a method for inductive heating of metallic strips, in particular for melting coatings, for example of electrolytically applied tin layers. The procedure here is such that the Belt guided over rollers, several groups arranged one behind the other vertical or Runs through medium frequency coils. Here, the tape is generally over the rollers guided up and down.
Eine Anordnung, die für derartige Arbeiten geeignet ist, ist beispielsweise schematisch in F i g. 1 dargestellt. Das dünne Eisenblechband läuft, wie bei 1 angedeutet, durch einen Bottich 2 mit einer erwärmten Flüssigkeit. Von hier aus läuft das Band aufwärts zur Umlenkrolle 3, sodann abwärts durch die Spulengruppe 4, die im gewählten Beispiel aus neun Spulen besteht. Das Band gelangt sodann auf die Umlenkrolle 3' und läuft dann aufwärts durch Umlenkrolle 3", wobei es durch die Spulengruppe 6 bewegt wird, die aus zehn Spulen besteht. In den Gruppen 4 und 6 wird das Band vorgewärmt, und der aus sechs Spulen bestehenden Spulengruppe 7 wird das Band bei Abwärtsbewegung auf die Schmelztemperatur des Zinns gebracht.An arrangement which is suitable for such work is shown schematically, for example, in FIG. 1 shown. The thin sheet iron strip runs, as indicated at 1, through a tub 2 with a heated liquid. From here the tape runs upwards to the deflection roller 3, then downwards through the coil group 4, which in the selected example consists of nine coils. The tape then passes onto pulley 3 'and then travels upward through pulley 3 ", moving it through coil group 6, which consists of ten coils. In groups 4 and 6, the tape is preheated, and that of six coils Coil group 7 brings the strip down to the melting temperature of the tin.
Es muß nun erreicht werden, daß diese Auf- ; schmelztemperatur gleichförmig über die ganze Bandbreite, kurz vor dem Eintauchen des Bandes unter dem Spiegel 8 der Abschreckfiüssigkeit im Behälter 9 erreicht wird, wo das Band bei 10 umgelenkt wird.It must now be achieved that this up-; melting temperature uniform across the entire bandwidth, just before the tape dips under the mirror 8 of the quenching liquid is reached in the container 9, where the band is deflected at 10 will.
Wie aus der schematischen Darstellung, F i g. 2, ersichtlich, wird dies mit der bekannten Anordnung nur unvollkommen erreicht. Das bei 11 angedeutete Band bekommt in den letzten drei Spulen 12, 13 und 14 der Spulengruppe 7 eine Temperaturverteilung, wie sie durch die Linie 15 angedeutet ist, d. h., über eine beträchtliche Breite des Bleches wird, gleichförmig eine Temperatur von etwas über 230° C erreicht, wie dies erforderlich ist, um das Aufschmelzen des Zinns zu gewährleisten. Diese Linie ist im praktischen Betrieb deutlich erkennbar; denn ehe das Zinn geschmolzen ist, hat das Blech ein mattes Aussehen, während der bereits aufgeschmolzene Abschnitt glänzt und diesen Glanz auch nach dem Abschrecken behält. In den Randabschnitten 16 wird aber die Temperatur nicht erreicht, bzw. es tritt das Schmelzen erst zu einem späteren Zeitpunkt ein. Die Aufschmelzlinie hat infolgedessen ein gekrümmtes Aussehen. Es tritt auch bis zum Eintauchen des Bandes unter dem bei 8 angedeuteten Spiegel der Abschreckflüssigkeit keine Begradigung dieser Linie ein.As can be seen from the schematic representation, FIG. 2, can be seen this achieved only imperfectly with the known arrangement. That indicated at 11 In the last three coils 12, 13 and 14 of the coil group 7, the strip receives a temperature distribution, as indicated by line 15, d. that is, over a considerable width of the sheet is uniformly reached a temperature of a little over 230 ° C, such as this is necessary to ensure the melting of the tin. This line can be clearly seen in practical operation; because before the tin is melted the sheet metal has a matt appearance, while the already melted section shines and retains this shine even after quenching. In the edge sections 16, however, the temperature is not reached, or the melting occurs first at a later date. As a result, the melting line has a curved one Appearance. It also occurs until the tape is immersed below that indicated at 8 The quenching liquid mirror does not straighten this line.
Durch Erhöhung der Energiezufuhr oder Änderung der Bandgeschwindigkeit kann der Ausgleich nicht erzielt werden Es wird höchstens erreicht, daß im Bereich 15 die Temperatur weit über die Aufschmeiztemperatur des Zinns ansteigt. Das führt zur Bildung einer zu starken Eisen-Zinn-Zwischen- Schicht, die spröde ist und sich daher bei der Weiterverarbeitung des Bandes ungünstig auswirkt. Es wird auch die Lackierbarkeit des Bandes auf diese Weise beeinträchtigt. Darüber hinaus wird die Länge der abwärtsreichenden Äste 17 der Aufschmelzlinie vergrößert, was bedeutet, daß die Randgebiete, in denen das Zinn nicht gehörig aufgeschmolzen ist, noch größer werden als in den anderen Fällen. Im übrigen muß auch darauf geachtet werden, daß die Aufschmelzlinie nicht zu weit nach oben verlagert wird, weil es sonst geschehen kann, daß bereits im Bereich der Rolle 3" ein Aufschmelzen eintritt, was zu fehlerhaften Oberflächen führt.By increasing the energy supply or changing the belt speed the compensation cannot be achieved It is achieved at most that in the area 15 the temperature rises far above the melting temperature of the tin. Leading to form too strong an iron-tin intermediate Layer that brittle and therefore has an unfavorable effect on the further processing of the tape. It the paintability of the tape is also impaired in this way. About that in addition, the length of the downward-reaching branches 17 of the melting line is increased, which means that the peripheral areas where the tin is not properly melted is to be even greater than in the other cases. In addition, attention must also be paid to this be that the melting line is not shifted too far up because it otherwise it can happen that already in the area of the roll 3 "a melting occurs, which leads to defective surfaces.
Auch bei Anwendung anderer Beheizungsarten können ähnliche Schwierigkeiten auftreten, und diese lassen sich ebenfalls nicht durch Erhöhung der Energiezufuhr der allgemeinen Beheizungsmittel oder Änderung der Bandgeschwindigkeit ausgleichen. Speziell beim induktiven Erhitzen führen Verstärkung des Kopplungsgrades im Bereich der Blechkanten oder Veränderung der Wirkflächen der Spulen in diesem Bereich nicht zum Ziel. Bemerkenswerterweise kann eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung auch nicht dadurch erreicht werden, daß zusätzliche Spulen, die lediglich die Bandkante umfassen, vorgesehen werden.Similar difficulties can also arise when using other types of heating occur, and these can also not be achieved by increasing the energy intake compensate for the general heating means or change in the belt speed. Especially in the case of inductive heating, the degree of coupling increases in the area the sheet metal edges or changes in the effective areas of the coils in this area to the goal. Remarkably, the temperature distribution can be evened out also not be achieved by the fact that additional coils, which only the strip edge include, are provided.
Des weiteren kann die Vergleichmäßigung auch nicht durch weitere Spulen über der Bandbreit;, erzielt werden, und es ist nicht möglich, ausschließlich mit Induktoren zu arbeiten, wie sie für das Erwärmen von Blechen od. dgl. an den Kanten bekannt sind.Furthermore, the equalization cannot be achieved by further coils above the bandwidth ;, and it is not possible to solely use To work inductors, as they od for heating sheet metal. Like. At the edges are known.
Zum gleichmäßigen Erwärmen von elektrisch leitendem Band über die gesamte Breite wird demgegenüber gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf dem auf beliebige und bekannte Weise auf die Aufschmelztemperatur erhitzte Band eine langgestreckte rechteckige Stromschleife induziert wird, deren Längsstromfäden an den Kanten des zu erhitzenden Bandes verlaufen. Es wird also bewußt in dem auf Aufschmelztemperatur erhitzten Band eine Stromverteilung des induzierten Stromes hervorgerufen, die nach bisherigen Erfahrungen zu einer ungleichförmigen Erhitzung führen mußte.For even heating of electrically conductive tape over the total width is proposed, however, according to the invention that on the a band heated in any known manner to the melting temperature elongated rectangular current loop is induced, the longitudinal current filaments to run along the edges of the tape to be heated. So it becomes conscious in the melting point heated band caused a current distribution of the induced current, which after previous experience had to lead to uneven heating.
Die Maßnahme gemäß der Erfindung führt aber dazu, daß jeder Bandkantenabschnitt des laufenden Bandes beträchtliche Zeit unter der Einwirkung des induzierten Stromes verbleibt, während der Mittelabschnitt des Bandes entsprechend der Bandgeschwindigkeit fortlaufend der Einwirkung des in Querrichtung fließenden induktiven Stromes entzogen wird. Es wird somit auf diese Weise selbsttätig eine starke Erwärmung an den Bandkanten hervorgerufen, während die im Mittelbereich des Bandes herbeigeführte Temperaturerhöhung praktisch zu vernachlässigen ist. Es gelingt mithin auf diese Weise, die Länge der abwärtsreichenden Äste 17 der Aufschmelzlinie (vgl. Fi g. 2) zum Verschwinden zu bringen, so daß in den Bereichen 16 die gleiche Temperatur erreicht wird wie bei 15. Es gibt somit eine Aufschmelzlinie, die sich über die Breite des gesamten Bandes erstreckt, und die Zinnschicht wird völlig gleichförmig aufgeschmolzen.However, the measure according to the invention leads to the fact that each band edge section of the running belt under the influence of the induced current for a considerable time remains while the middle section of the belt according to the belt speed continuously withdrawn from the effect of the inductive current flowing in the transverse direction will. In this way, there is automatically a strong heating at the strip edges caused, while the temperature increase brought about in the central area of the belt is practically negligible. In this way it is possible to reduce the length of the downwardly reaching branches 17 of the melting line (cf. Fig. 2) to disappear bring so that the same temperature is reached in areas 16 as in 15. There is thus a melting line that extends across the width of the entire strip extends, and the tin layer is melted completely uniformly.
Zur Ausübung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung ein Induktor vorgeschlagen, dessen sich über der Oberfläche des Bandes schließenden Heizleiter in Bandkantennachbarschaft verlaufende Abschnitte und diese miteinander verbindende, quer zur Banderstreckung gerichtete Abschnitte aufweist. Ein solcher Induktor erzeugt im Band induzierte Stromfäden, die weitestgehend ein Abbild seiner Gestalt sind, wobei die Ströme auf beträchtliche Länge an den Bandkanten fließen. Ein solcher Induktor kann in Doppelanordnung vorgesehen werden, d. h. also auf jeder Seite des Bandes je ein gleichsinnig durchflossener Induktor gleicher Form.According to the invention, an inductor is used to carry out the method proposed its heating conductor closing over the surface of the belt Sections running in the vicinity of the strip edge and connecting them to one another, having sections directed transversely to the extension of the band. Such an inductor is created Current filaments induced in the band, which are largely an image of its shape, the currents flowing for a considerable length at the belt edges. Such a Inductor can be provided in a double arrangement, i.e. H. so on each side of the Each band has an inductor of the same shape through which the flow passes in the same direction.
Besonders zweckmäßig ist es, einen das Band umfassenden Induktor vorzusehen, der mit Heizleiterabschnitten versehen ist, die in Bandkantennachbarschaft verlaufen und durch Abschnitte miteinander verbunden sind, welche quer zur Bandlängserstrekkung verlaufend, sich einmal unter und einmal über dem Band befinden.It is particularly useful to provide an inductor encompassing the band, which is provided with heating conductor sections that run in the vicinity of the strip edge and are connected to one another by sections which are transverse to the longitudinal extension of the belt running, once below and once above the tape.
Sowohl die Induktoren, die sich über der Bandoberfläche schließen, als auch solche, die das Band umfassen, können die verschiedensten Formen annehmen. Am zweckmäßigsten ist ein Induktor rechteckiger Form mit einer Länge der quer zur Banderstreckung verlaufenden Abschnitte, die der Bandbreite etwa entspricht oder größer ist. Es ist aber auch möglich, Induktoren trapezartiger oder elliptischer Form zu verwenden.Both the inductors, which close over the strip surface, as well as those comprising the tape can take a variety of forms. Most useful is an inductor of rectangular shape with a length transverse to the Band extension extending sections that corresponds approximately to the bandwidth or is bigger. But it is also possible to use trapezoidal or elliptical inductors Shape to use.
Im letzten Falle soll die größere Achse der Ellipse in Richtung der Bandlängserstreckung verlaufen und die kleinere Achse praktisch der Bandbreite entsprechen.In the latter case, the larger axis of the ellipse should be in the direction of the Run the longitudinal extension of the tape and the minor axis practically correspond to the tape width.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in F i g. 3 und 4 bevorzugte Ausführungsformen für die Induktoren dargestellt.To explain the invention, FIG. 3 and 4 preferred embodiments shown for the inductors.
In F i g. 3 ist ein rechteckiger Induktor in Aufsicht auf das Band 1 gesehen dargestellt. Der Induktor hat rechteckige Form, und die Seiten 19 verlaufen parallel zu den Kanten des Bandes. Das Band läuft durch den Induktorinnenraum hindurch, und zwar derart, daß auf der Einlaufseite die quer zur Banderstreckung verlaufende Seite 20 des Rechteckes unter dem Band liegt, während die andere querverlaufende Seite 21 über dem Band angeordnet ist. Selbstverständlich könnten die Seiten 20 und 21 im Hinblick auf den Bandverlauf vertauscht sein.In Fig. 3 is a rectangular inductor viewed from above on the tape 1 seen. The inductor is rectangular in shape and the sides 19 are parallel parallel to the edges of the tape. The tape runs through the interior of the inductor, in such a way that on the inlet side the transverse to the tape extension Side 20 of the rectangle lies under the tape, while the other is transverse Page 21 is arranged above the tape. Of course, pages 20 and 21 be interchanged with regard to the course of the band.
Bei 22 ist der Anschluß für den Induktor angedeutet. Das Bild des induzierten Stromes ist durch die gestrichelten Linien 23/24 angedeutet. Infolge des Nachbarschaftseffektes drängen sich an den Längskanten die induzierten Stromfäden, wie bei 23 angedeutet, zusammen und bewirken eine besonders intensive Erwärmung der Randabschnitte, und bei entsprechender Abstimmung der Abmessung wird Ein Ausgleich des Temperaturabfalles bei 16, F i g. 2, herbeigeführt. Hierbei ist es in einem verhältnismäßig weiten Bereich gleichgültig, welche Differenz zwischen der Bandbreite und der lichter Weite des Induktors besteht. Es ist infolgedessen möglich, mit ein und demselben Induktor verschieden breite Bänder zu erwärmen, sofern .die Abweichung in den Abmessungen nicht zu groß ist. Außerdem kann das Band in Richtung der Bandbreite pendeln, ohne daß dies eine nachteilige Wirkung auf den Aufschmelzvorgang ausübt. Es ist aber auch möglich, die Breite des Induktors veränderlich zu machen, indem beispielsweise .die Seiten 20/2l teleskopartig ineinander verschiebbar gestaltet werden. Sinngemäß das gleiche kann für die Längsseiten 19 vorgesehen werden. Mit diesem Mittel der Veränderung des freien Innenraumes kann den verschiedensten Verhältnissen der Veränderung von Bandbreite, Bandgeschwindigkeit, Aufschmelz- und Trockenbedingungen entsprochen werden.At 22 the connection for the inductor is indicated. The image of the induced current is indicated by the dashed lines 23/24. As a result of the proximity effect, the induced current filaments crowd together at the longitudinal edges, as indicated at 23, and cause particularly intensive heating of the edge sections, and if the dimensions are appropriately coordinated, the temperature drop at 16, FIG. 2, brought about. It does not matter in a relatively wide range what difference exists between the bandwidth and the internal width of the inductor. As a result, it is possible to heat strips of different widths with one and the same inductor, provided that the deviation in dimensions is not too great. In addition, the band can swing in the direction of the band width without this having an adverse effect on the melting process. However, it is also possible to make the width of the inductor variable, for example by designing the sides 20/21 to be telescopically slidable into one another. The same can analogously be provided for the longitudinal sides 19. With this means of changing the free inner space, the most varied ratios of changes in bandwidth, belt speed, melting and drying conditions can be met.
Ein Induktor gemäß der Erfindung stellt mithin, beispielsweise in Verbindung mit einer Anlage, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist, ein einfaches Mittel dar, Überzüge, insbesondere Zinnüberzüge auf metallische Bänder gleichförmig aufzuschmelzen, lackzutrocknen, Vernetzung von Kunststoffüberzügen u. dgl. herbeizuführen, weil die Einwirkung gleichförmig über die ganze Breite erfolgt.An inductor according to the invention thus provides, for example in Connection to a system as shown in FIG. 2 is a simple means is to melt coatings, in particular tin coatings, uniformly on metallic strips, To dry paint, to crosslink plastic coatings and the like, because the action takes place uniformly over the entire width.
Wenn ein solcher Induktor in Verbindung mit einer Anordnung verwendet wird, wie sie in F i g. 1 schematisch dargestellt ist, so wird der Induktor entweder in Laufrichtung des Bandes gesehen hinter der Rolle 3" und somit unmittelbar vor der Spulengruppe 7 angebracht, er kann aber auch vor der Rolle 3", wie gestrichelt bei 18' angedeutet, vorgesehen sein.When such an inductor is used in conjunction with an arrangement as shown in FIG. 1 is shown schematically, the inductor will either Seen in the running direction of the tape behind the roller 3 "and thus immediately in front of it attached to the coil group 7, but it can also be in front of the roll 3 ″, as shown in dashed lines indicated at 18 ', be provided.
Aus der Beschreibung des Induktors gemäß F i g. 3 wird deutlich, daß der Induktor nicht immer Rechteckform aufweisen muß, daß vielmehr auch trapezförmige, ovale oder auch sonstige Ausbildungsformen denkbar sind. Wesentlich ist immer, daß induzierte Stromfäden erzeugt werden, die in Nachbarschaft der Bandkanten fließen. Da sich das Band bewegt, bleibt ein Punkt einer Bandkante so lange unter Einwirkung der Stromfäden 23 wie das Band benötigt, um die Strecke zu durchlaufen, die der Länge der Seitenäste 19 des Induktors entspricht. Ein Punkt des Bandes, der sich im Mittelabschnitt befindet, läuft dagegen unmittelbar unter den Stromfäden 24 hinweg. Es kann hier infolgedessen praktisch eine Erwärmung nicht eintreten.From the description of the inductor according to FIG. 3 it becomes clear that the inductor does not always have to have a rectangular shape, but that trapezoidal, oval or other forms of construction are also conceivable. It is always essential that induced current filaments are generated which flow in the vicinity of the strip edges. As the tape moves, a point on a tape edge remains under the action of the current filaments 23 as long as the tape needs to travel the distance corresponding to the length of the side branches 19 of the inductor. In contrast, a point on the band which is located in the middle section runs directly under the stream filaments 24 . As a result, there is practically no heating here.
Wenn die Spule 18 bzw. 18' aus Raumgründen nicht so angeordnet werden kann, wie dies in F i g.1 angedeutet ist, kann die zusätzliche Spule, wie in F i g. 4 angedeutet, vorgesehen werden. Wie aus der perspektivischen Darstellung der oberen Umlenkrolle 3" erkennbar, ist der Induktor 25 der Krümmung des Bandes 11 folgend über dieser Rolle angebracht, wobei die Seite 26 über, die Seite 27 unter dem Band liegt. Die Anordnung nach F i g. 4 hat den Vorzug, daß sie wenig Raum der freien Länge des Bandes 11 beansprucht. Auch dieser Induktor kann in Länge und Breite einstellbar gemacht werden.If, for reasons of space, the coil 18 or 18 ' cannot be arranged as indicated in FIG. 1, the additional coil, as in FIG. 4 indicated, are provided. As can be seen from the perspective illustration of the upper deflecting roller 3 ″, the inductor 25 is attached above this roller following the curvature of the belt 11 , with the side 26 above and the side 27 below the belt. The arrangement according to FIG the advantage that it takes up little space in the free length of the band 11. This inductor can also be made adjustable in length and width.
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