DE1489988C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Halb- oder Fertigfabrikaten bei Anwesenheit von Störfeldern - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.