DE1489988C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Halb- oder Fertigfabrikaten bei Anwesenheit von Störfeldern - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Halb- oder Fertigfabrikaten bei Anwesenheit von StörfeldernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen
Halb- oder Fertigfabrikaten, wie z. B. Stabstahl, Blankstahl, profilierte Röhre u. dgl., im Durchlauf durch
das magnetische Feld einer mit Dauerwechselstrom gespeisten Entmagnetisierungsspule, bei Anwesenheit
von Störfeldern, die von Maschinen und deren Stromversorgung, Werkstücken, Werkzeugen u. a. herrühren,
sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Entmagnetisierung, d. h. die Überführung eines ferromagnetischen Werkstoffes vom pauschal magnetisierten
in den pauschal unmagnetisierten oder spontan magnetisierten Zustand mit statischer Verteilung der
Richtung der Weissschen Bezirke erfolgt, um das Elektroschweißen und die Weiterbearbeitung mit ferromagnetischen
Werkzeugen ohne Störung zu gewährleisten. Die Weiterverarbeitung kann aus einer spanabhebenden
oder spanlosen Verformung bestehen.
Bei spanabhebender Formgebung des Stab- und Blankstahls liegt die Gefahr darin, daß im pauschal magnetisierten
Zustand Späne an den Werkstücken hängenbleiben oder das Werkstück selbst an dem Werkzeug
haftet. Der letztere Fall gilt auch für die spanlose Verformung. Durch das Zusammenhaften dieser ferromagnetischen
Teile kann zum einen die Oberflächengüte des Werkstücks beeinträchtigt (z. B. Verschmieren
und Verkratzen der Oberfläche durch anhaftende Späne) und zum anderen die kontinuierliche Weiterverarbeitung
in automatischen Werkzeugmaschinen gestört werden (z. B. Haften des Werkstücks am Werkzeug
und Sperrung des Werkstückdurchlaufs).
Aus der DL-PS 23 640 ist eine Einrichtung zur Durchführung eines Entmagnetisierungsverfahrens bekanntgeworden,
bei welcher für den Entmagnetisierungsvorgang ein Gleich- und ein Wechselstromfeld
ίο überlagert werden, und zwar wird bei diesem bekannten
Verfahren durch den Wechselstromeinfluß die Entmagnetisierung in den Randzonen eines Prüflings und
durch das sich laufend in seiner Richtung ändernde Gleichstromfeld, dessen Richtungsänderungen von rotierenden
Polwendern und Unterbrechern hervorgerufen werden, die Entmagnetisierung des Prüfling-Kerns
bewirkt. Dabei werden zwei Spulen benötigt, in welchen die beiden verschiedenen magnetischen Felder
(Gleich- und Wechselfeld) erzeugt werden.
In der DT-PS 1 097 034 ist einerseits eine stationär, d. h. nicht kontinuierlich arbeitende Entmagnetisierungsvorrichtung
beschrieben, bei der das zu entmagnetisierende Werkstück in eine Spule eingelegt werden
muß. Andererseits soll mit der in dieser Druckschrift dargestellten und beschriebenen Schaltungsanordnung
erreicht werden, daß sich die Amplitude eines für eine Entmagnetisierung verwendeten Wechselfeldes
stetig verkleinert, bis sie auf einer Null-Linie angelangt ist. Mit einer derartigen Anordnung können jedoch
auftretende magnetische Störfelder, welche aus einer Überlagerung eines Gleich- und eines Wechselfeldes
bestehen, nicht wirksam kompensiert werden. Außerdem dient diese Kompensationsschaltung nicht
zur Kompensation von Störfeldern, sondern lediglich dazu, in der Schlußphase der Entmagnetisierung eine
präzisere Einstellung des Entmagnetisierungsstromes zu ermöglichen, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen
ist, daß damit »Unvollkommenheiten des ersten Übertragungssystems« korrigiert werden sollen.
Gemäß der DT-PS 974 243 soll eine Entmagnetisierung in Polschuhen von Anzeige- und Registriergeräten
durch ein Wechselfeld bewirkt werden, welches in zusätzlichen Spulen erzeugt wird, wobei Wechselstromfelder
zur Entmagnetisierung angewandt werden, welche allmählich auf eine Null-Linie verringert werden
sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine kontinuierliche Entmagnetisierung
von ferromagnetischen Werkstoffen bei Anwesenheit magnetischer Störfelder gestattet, sowie
eine konstruktiv einfach aufzubauende und betrieblich zuverlässig arbeitende Schaltungsanordnung zur
Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halbwellen des entmagnetisierenden
Wechselfeldes um einen dem Störfeld entsprechenden Betrag gegensinnig verstärkt bzw. geschwächt sind,
derart, daß das Störfeld bei der Entmagnetisierung kompensiert ist.
Die Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Ausführungsform parallel mit dem speisenden Transformator und der Entmagnetisierungsspule
ein regelbarer Widerstand und ein Gleichrichter in Reihe geschaltet sind bzw. daß in einer anderen
Ausbildungsform zwischen dem speisenden Transformator und der Entmagnetisierungsspule — in Reihe
mit dieser — ein Widerstand oder ein gesteuerter
Gleichrichter geschaltet ist, der von einer aus einem Gleichrichter und einem regelbaren Widerstand bestehenden
Reihenschaltung überbrückt ist. Vorzugsweise sind dabei die Stromhalbwellen in der Entmagnetisierungsspule
in ihrer Größe einmal durch regelbare Widerstände und zum anderen durch den gesteuerten
Gleichrichter regelbar.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein asymmetrisches Wechselfeld erzeugt, dessen Asymmetrie
stets gleichartig ist, um damit eine vollständige Kompensation des Störfeldes zu gestatten. Dazu wird
nur eine einzige Entmagnetisierungsspule benötigt, in welcher das asymmetrische Wechselfeld erzeugt wird.
Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Amplitude des Entmagnetisierungsfeldes nicht auf
eine Null-Linie heruntergeregelt, sondern besitzt stets
einen Betrag, der demjenigen des magnetischen Störfeldes entspricht und diesem entgegengerichtet ist.
Die nach der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß eine kontinuierliche Entmagnetisierung
von ferromagnetischen Halb- und Fertigfabrikaten bei Anwesenheit von Störfeldern ermöglicht
wird. Die zugrunde liegenden Schaltanordnungen sind konstruktiv einfach aufgebaut und betrieblich zuverlässig.
Für die Entmagnetisierung wird nur eine Spule benutzt. Die Anlage arbeitet unabhängig von der
Durchlaufgeschwindigkeit des Stabes und kann mit normalem Wechselstrom betrieben werden. Spannungsschwankungen
im Netz wirken sich nicht auf die Kompensation des Störfeldes aus und beeinflussen aus
diesem Grunde nicht den Entmagnetisierungsvorgang.
Nachstehend ist die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 und 4 jeweils den Feldstärkenverlauf eines differentiellen Abschnittes eines Stabes und
F i g. 2,3,5 und 6 erfindungsgemäße Schaltanordnungen.
Das auf den Stab oder das Rohr einwirkende äußere Störfeld wird stets dadurch kompensiert, daß eine
Schwächung bzw. Verstärkung einer Halbwelle des entmagnetisierenden Wechselstromes entweder in
oder entgegen der Richtung des Störfeldes stattfindet. Dadurch wird eine nahezu statistische regellose Verteilung
der Weissschen Bezirke und damit eine Entmagnetisierung trotz Einwirkung von äußeren Störfeldern
erreicht.
In F i g. 1 und 4 gibt die durchgezogene Linie a das Entmagnetisierungsfeld der Spule wieder. Bei Auftreten
eines Störfeldes b findet eine Überlagerung der beiden Felder statt, so daß in dem zu entmagnetisierenden
Stab der gestrichelte Feldstärkenverlauf c induziert wird. In diesem Fall würde eine pauschale Magnetisierung
des Werkstückes stattfinden, da die Weissschen Bezirke nicht regellos statistisch verteilt, sondern in
Richtung des Störfeldes bevorzugt ausgerichtet werden. Durch die Abschwächung der Halbwellen in Richtung
des Störfeldes (strichpunktierte Linie e in F i g. 1) oder durch die Verstärkung der Halbwellen in entgegengesetzter
Richtung des Störfeldes (strichpunktierte Linie d in F i g. 4) wird das Störfeld kompensiert. Dabei
ist in beiden Fällen keine gesonderte Spule notwendig. Die Wirkung dieser Anordnungen entspricht derjenigen,
die mit Hilfe gesonderter Spulen eine Kompensation der Störfelder zu erzielen versuchen. Die Störfeldkompensation
erfolgt dadurch, daß einmal die Amplitude der Wechselfeldhalbwelle des Entmagnetisierungsfeldes,
die in gleicher Richtung mit dem Störfeld liegt, so weit geschwächt wird, daß nach Überlagerung der
Entmagnetisierungsfelder mit den Störfeldern die effektiven Magnetfelder in positiver und negativer Richtung
nahezu gleich groß werden. Die gleiche Wirkung wird andererseits erzielt, indem man die dem Störfeld
entgegengesetzte Amplitude des Entmagnetisierungsfeldes vergrößert. Die Schwächung der Amplitude
einer Halbwelle wird dadurch erreicht, daß parallel zur entmagnetisierenden Wechselfeldspule eine mehr oder
weniger große, durch Widerstände geregelte Stromverzweigung mit Einweg-Gleichrichtung gelegt wird.
In F i g. 1 ist der Feldstärkenverlauf eines differentiellen Abschnittes eines Stabes und in F i g. 2 und 3 ist
die zugrunde liegende Entmagnetiserungsschaltung dargestellt. Bestandteil der Schaltung nach den F i g. 2
und 3 sind die Entmagnetisierungsspulen 21 (Fig.2) bzw. 21', 21", 21'" (Fig.3) und der Transformator 22
sowie der Gleichrichter 23 und der Widerstand 24.
Durch die Parallelschaltung eines Einweg-Gleichrichters 23 mit Widerstand 24 oder eines steuerbaren
Gleichrichters zur Entmagnetisierungsspule wird für die den Gleichrichter passierende Halbwelle der Strom
in der Entmagnetisierungsspule etwas geschwächt, da wegen der zusätzlichen Strombelastung im Gleichrichter-Parallelzweig
die Spannung am Transformator etwas absinkt. Ist die geschwächte, mit dem Störfeld
überlagerte Halbwelle ungefähr so groß wie die folgende entgegengesetzte nicht geschwächte, vom Störfeld
überlagerte Halbwelle, so findet eine Entmagnetisierung statt, andernfalls eine Aufmagnetisierung. Das sinkende
Entmagnetisierungswechselfeld über die Spulenlänge bewirkt eine statistisch regellose Verteilung der
Magnetisierungsrichtungen innerhalb der Weissschen Bezirke, was gleichbedeutend mit einer Entmagnetisierung
ist.
Bei dem Kurvenverlauf in F i g. 1 ist übrigens die durch den Transformator bedingte Phasenverschiebung
nicht berücksichtigt.
Diese Schaltungsanordnungen gemäß den F i g. 2 und 3 können vorteilhafterweise für die Kompensation
von Störfeldern Verwendung finden, welche im Vergleich zum Entmagnetisierungsfeld sehr klein sind,
denn auch durch vergleichsweise kleine Störfelder würde eine Entmagnetisierung verhindert werden, wenn
keine Kompensation erfolgt, so daß ein gewisser Restmagnetismus im Werkstück verbleiben würde.
Sollten Schwankungen an der Netzspannung des Transformators auftreten, so haben diese Spannungsänderungen keinen Einfluß auf die Regelung des Entmagnetisierungsstromes,
da sich diese Schwankungen gleichmäßig verteilt auf beide Halbwellen des Entmagnetisierungsstromes
auswirken würden, während durch eine Verstellung des Widerstandswertes des Regelwiderstandes
wegen des Einweg-Gleichrichters nur eine Halbwelle geregelt werden kann.
Die Vergrößerung der Amplitude der entgegengesetzten Halbwelle erfolgt nach den Schaltungen F i g..5
und 6 dadurch, daß in den Wechselstromkreis der Entmagnetisierungsspule Widerstände oder Einweg-Gleichrichter
gelegt und in einem Parallelzweig dazu Widerstände mit entgegengesetzter Einweg-Gleichrichtung
oder gesteuerte Gleichrichter geschaltet werden. Dabei ist die Stromflußrichtung der Einweg-Gleichrichter
jeweils der Richtung des Störfeldes anzupassen.
In F i g. 4 ist der Feldstärkenverlauf an einem differentiellen Abschnitt eines Stabes bei Entmagnetisierung
nach den Schaltungen in den F i g. 5 und 6 dargestellt. Bestandteil dieser Schaltungen sind die Entma-
gnetisierungsspulen 31 (Fig.5) bzw. 31', 31", 3Γ"
(F i g. 6), der Transformator 32, der Einweg-Gleichrichter 33 mit regelbarem Widerstand 34 und ein dazu parallelgeschalteter
Festwiderstand 36. Anstatt der Widerstände in der Stromverzweigung läßt sich auch ein
durch kleinere Ströme gesteuerter Gleichrichter verwenden.
Bei dieser Schaltung wird der Widerstand für eine Stromrichtung verringert, wodurch die Amplitude einer
Halbwelle des Entmagnetisierungsfeldes vergrößert wird. 1st die Summe aus Störfeld und dem nicht beeinflußten
Halbwellenfeld einer Stromrichtung ungefähr gleich der Summe aus Störfeld und dem folgenden vergrößerten
Halbwellenfeld der entgegengesetzten Stromrichtung, so findet eine Entmagnetisierung statt,
bei stärkerer, voneinander abweichender Größe dieser Summe hingegen eine pauschale Magnetisierung.
Durch das sinkende Entmagnetisierungs-Wechselfeld über die Spulenlänge erfolgt eine statistische Verteilung
der Magnetisierungsrichtung innerhalb der Weissschen Bezirke, was gleichbedeutend mit einer Entmagnetisierung
ist.
Bei den Anordnungen nach den F i g. 2, 3, 5 und 6 ist eine zweite Spule, die z. B. mit Gleichstrom oder pulsierendem
Gleichstrom beschickt werden muß und das Störfeld kompensiert, nicht erforderlich.
Es sei noch erwähnt, daß bei allen Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die
Frequenz des Entmagnetisierungsfeldes bei 50 Hz lag. Sie kann jedoch auch in anderen Frequenzbereichen
liegen. Die Frequenzen der Halbwellenverstärkung bzw. -abschwächung der Entmagnetisierungsfelder
müssen auf die der wechselnden Störfelder abgestimmt werden.
Die Erfindung bedingt übrigens keine zusätzlichen Transportsysteme im Betrieb. Die Entmagnetisierungsspule
kann nach dem letzten Bearbeitungsgang' der Werkstoffe, der z. B. beim Blankstahl in der Regel die
Rißprüfung mittels magnetischer Verfahren ist, direkt über der Bearbeitungs- bzw. Prüfmaschine angebracht
werden, so daß beim kontinuierlichen Prüfen bzw. Bearbeiten der Werkstoffe automatisch anschließend eine
Entmagnetisierung erfolgt. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Stabes ist dabei beliebig und wird nur durch die
Art der vorangegangenen Bearbeitung bzw. Prüfung bestimmt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Halb- oder Fertigfabrikaten,
wie z. B. Stabstahl, Blankstahl, profilierte u. dgl-, im Durchlauf durch das magnetische Feld
einer mit Dauerwechselstrom gespeisten Entmagnetisierungsspule, bei Anwesenheit von Störfeldern,
die von Maschinen und deren Stromversorgung, Werkstücken, Werkzeugen u. a. herrühren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwellen des entmagnetisierenden Wechselfeldes um
einen dem Störfeld entsprechenden Betrag gegensinnig verstärkt bzw. geschwächt sind, derart, daß
das Störfeld bei der Entmagnetisierung kompensiert ist.
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß parallel mit dem speisenden Transformator (22) und der Entmagnetisierungsspule (21) ein regelbarer
Widerstand (24) und ein Gleichrichter (23) in Reihe geschaltet sind.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem speisenden Transformator (32) und der Entmagnetisierungsspule (31) — in Reihe
mit dieser — ein Widerstand (36) oder ein gesteuerter Gleichrichter geschaltet ist, der von einer
aus einem Gleichrichter (33) und einem regelbaren Widerstand (34) bestehenden Reihenschaltung
überbrückt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromhalbwellen in
der Entmagnetisierungsspule in ihrer Größe einmal durch regelbare Widerstände (34) und zum anderen
durch den gesteuerten Gleichrichter regelbar sind.
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