DE3238609A1

DE3238609A1 - Demagnetisation device

Info

Publication number: DE3238609A1
Application number: DE19823238609
Authority: DE
Inventors: Eckart Dr.Rer.Nat. 2300 Kiel Hiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-19
Filing date: 1982-10-19
Publication date: 1984-04-19

Abstract

A demagnetisation device is described for demagnetising ferromagnetic pipes by means of a cylindrical coil through which alternating current flows. The pipes are passed in the axial direction through the space inside the coil. In order to ensure complete demagnetisation for all steel qualities and pipe dimensions, a technique is described which consists of the parallel connection of the coil, a capacitor and a current source. Magnetisation of the pipe end is prevented by exciting oscillations in the coil circuit as the pipe emerges. High remanence levels are reduced to low levels by step-by-step demagnetisations.

Description

EntmagnetisierungseinrichtungDegaussing device

Die Herstellung nahtlos gerfertigter, ferromagnetischer Rohre bringt es mit sich, daß sich die Rohre während des Produktionsablaufes axial aufmagnetisieren. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn die Rohre kalt verformt werden, wie es z.B. in Kaltpilgerwalzwerken oder auch an Richtmaschinen der Fall ist.The production of seamlessly manufactured, ferromagnetic tubes brings it means that the tubes magnetize axially during the production process. This occurs in particular when the tubes are cold deformed, e.g. is the case in cold pilger mills or on straightening machines.

Allein durch solche Vorgänge werden bei bestimmten Stahlsorten Flußdichten bis zu 20 Gauß erzeugt. Magnetische Riß - Prüf -verfahren können auch zu solchen Aufmagnetisierungen beitragen.Such processes alone lead to flux densities in certain types of steel up to 20 Gauss. Magnetic crack testing methods can also lead to such Contribute to magnetizations.

So wurden nach der Rißprüfung an 100 Cr6 - Rohren Restmagnetisierungen bis zu 250 Gauß gemessen.After the crack test on 100 Cr6 pipes, residual magnetizations were found measured up to 250 Gauss.

Die Spanabhebende Weiterverarbeitung axial aufmagnetisierter Rohre, wie z.B. Anwendungen im Kugellagerbereich, bereitet er= hebliche Schwierigkeiten, wenn aufmagnetisierte Späne zwischen Werkstück und Werkzeug geraten, sich dort ansammeln oder nicht zuverlässig abfließen können.The further machining of axially magnetized tubes, such as applications in the ball bearing area, it causes considerable difficulties, if magnetized chips get between the workpiece and the tool, they collect there or cannot flow off reliably.

Es besteht daher die dringende Foderung, die Restmagneti -sierungen der zu verarbeitenden Rohre unterhalb eines kritischen Wertes mit Flußdichten unterhalb 15 Gauß, in einigen An -wendungen auch unterhalb 5 Gauß zu halten. Aus diesen Gründen durchlaufen ferromagnetische Rohre in der Regel am Ende des Herstellungsprozesses eine Entmagnetisierungs-Station. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Entmagnetisierung aber problematisch ist. Oft werden die geforderten niedrigen Rest -magnetisierungen nicht erreicht. Dies hängt damit zusammen, daß sehr unterschiedliche Materialien in einem großen Abmessungsbereich verarbeitet werden müssen. Während z.B. ein ST 35-Rohr mit den Abmessungen 24x4mm nach der Entmagnetisierung sehr gute Werte mit Flußdichten um 2,5 Gauß aufweisen kann, werden an einem Rohr gleicher Qualität aber mit den Abmessungen 72x4mm in derselben Anlage Rest-Flußdichten von 30 Gauß gemessen.There is therefore an urgent need for residual magnetizations of the pipes to be processed below a critical value with flux densities below 15 Gauss, to be kept below 5 Gauss in some applications. For these reasons Ferromagnetic tubes usually pass through at the end of the manufacturing process a degaussing station. In practice it has been shown that the demagnetization but is problematic. The required low residual magnetizations are often required not reached. This is due to the fact that very different materials must be processed in a wide range of dimensions. While e.g. an ST 35 tube with the dimensions 24x4mm after demagnetization with very good values Flux densities around 2.5 Gauss are possible on a pipe, however, of the same quality With the dimensions 72x4mm, residual flux densities of 30 Gauss were measured in the same system.

In der Praxis wird daher auf verschiedene Weisen versucht, dieses Problem zu lösen. An ein Wechselstromnetzangeschlossene Entmagnetisierungsspjilen haben im Frequenzbereich 2 bis 50 Hz zu keinen befriedigenden Lösungen geführt. Wegen der ferromagnetischen Rohreigenschaften erhöht sich die Induk -tivität einer solchen Spule während des Rohrdurchgangs durch die Spule so stark, daß der induktive Widerstand ein genügend hohes magnetisches Wechselfeld verhindert. Die beschriebene Induktivitätsänderung wird in einer anderen Technik dazu be -nutzt, um in einer Serienresonanzkreis-Anordnung den Induktiven Widerstand zu eliminieren. Beim Eintritt des Rohres in die Spule ergibt sich eine Serienresonanz, so daß der Strom durch die Spule anwächst. Der Serienresonanzkreis ist an das niederohmige Netz angeschlossen. Während dieses Verfahren für einige Abmessungen zu guten Resultaten führt, versagt es insbesondere bei dickwandigen Rohren großen Durchmessers. Auch ergeben sich an den Kondensatoren und der Induktivität im Resonanzfall erhebliche Überspannungen, die zu Überschlägen geführt haben. Auch der Versuch, für jeden eingegrenzten Rohr-Abmessungsbereich eine separate optimierte Entmagnetisierungs spule als Serienresonanzkreis zu entwerfen, hat sich auch nicht f Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Entmagnetisierungseinrichtung zu entwerfen, die möglichst mit einem festen Durchmesser der Entmagnetisierungsspule auskam und die absolut sicher stellte, daß alle Rohrdimensionen auf annähernd gleiche kleine Rest-Flußdichten herabmagnetisierbar waren.In practice, therefore, attempts are made in various ways to achieve this Solve a problem. Demagnetizing spjiles connected to an alternating current network have not led to any satisfactory solutions in the frequency range from 2 to 50 Hz. Because of the ferromagnetic pipe properties, the inductivity of a pipe increases such a coil during the pipe passage through the coil so strong that the inductive Resistance prevents a sufficiently high alternating magnetic field. The described In another technique, the change in inductance is used to Series resonant circuit arrangement to eliminate the inductive resistance. Upon entry of the tube into the coil results in a series resonance so that the current flows through the coil grows. The series resonance circuit is connected to the low-resistance network. While this method gives good results for some dimensions, it fails especially with thick-walled pipes with a large diameter. Also surrender to the capacitors and the inductance in the case of resonance considerable overvoltages, that have led to rollovers. Also try for each restricted pipe dimension range to design a separate, optimized degaussing coil as a series resonant circuit, has also not f The object of the invention was therefore to provide a degaussing device to design, if possible, with a fixed diameter of the degaussing coil and which made absolutely sure that all pipe dimensions were approximately the same small residual flux densities were magnetizable down.

Um einer Lösung der gestellten Aufgabe näher zu kommen, mußte zuerst aufgezeigt werden, welche Fehleinschätzungen oder Vorurteile zu diesem Technischen Problem den bekannten Verfahren zugrunde lagen.In order to get closer to a solution of the given problem, one had to first it shows which misjudgments or prejudices about this technical Problem underlying the known methods.

Die Anwendung wechselder Magnetfelder zur Entmagnetisierung beruht auf der Vorstellung, daß die ??Elementarmagnete11 der ferromagnetischen Rohre-vor der Entmagnetisieruiig weitgehend oder teilweise ausgerjchtet sind und im magnetischen Wechselfeld durcheinandergeschüttelt" werden sollen, Dies setzt voraus, daß das Entmagnetisierungsfeld jeden Elementarmagneten auch wirklich erfassen kann. Bekanntlich ist die Eindringtiefe des magnetjschen Feldes auch abhängig von der Frequenz. Es ist aber keinesfalls so, daß alleine die Anwendung einer tiefen Frequenz von z.B. 2Hz in der Lage wäre, in die Tiefe eines ferromagnetischen Werkstoffes einzudringen. Die Aufmagnetisierung an der Oberfläche verhindert ein Eindringen des Feldes in die Tiefe. Wegen Mißachtung dieses Abschirmeffektes funktionieren daher solche Entmagnetisierungstechniken nicht.The application of alternating magnetic fields for demagnetization is based on the idea that the elementary magnets11 of the ferromagnetic tubes-before the demagnetization are largely or partially aligned and in the magnetic Alternating field should be shaken together, This presupposes that the Demagnetizing field can actually capture every elementary magnet. As is well known the penetration depth of the magnetic field is also dependent on the frequency. It but it is by no means the case that the application of a low frequency of e.g. 2Hz would be able to penetrate into the depths of a ferromagnetic material. The magnetization on the surface prevents the field from penetrating into the depth. Because of disregard of this shielding effect, such demagnetization techniques therefore work not.

Auch bei der Serienresonanz ist ein DenkSehler eingebaut. Zwar bleibt im Resonanzfall nur der ohmsche Widerstand der Spule nach, so daß im Prinzip die hohen erwünschten Spulenströme fließen können, jedoch wird hier nicht berücksichtigt, daß das durch die Spule hindurchgeführte Rohr eine sekundäre Kurzschlußwicklung darstellt und damit die im Rohr vermittels des Induktionsstroms erzeugte Energie sich im Ersatzschaltbild als Serienwiderstand zur Spule transformiert. Dies hat zur Folge, daß in solchen Fällen trotz verschwindender Blindanteile die Spule beim Rohrdurchgang statt niederohmig, hochohmig wird. Es tritt keine Stromerhöhung in der Spule auf.A thinking error is also built into the series resonance. Admittedly remains in the case of resonance only the ohmic resistance of the coil after, so that in principle the high desired coil currents can flow, but this does not take into account that the tube passed through the coil has a secondary short-circuit winding represents and thus the energy generated in the pipe by means of the induction current is transformed in the equivalent circuit as a series resistance to the coil. this has with the result that in such cases, despite vanishing reactive components, the coil at Pipe passage becomes high-resistance instead of low-resistance. There is no increase in current the bobbin.

Das Entmagnetisierungsfeld ist entsprechend niedrig. Eine Uberwindung des "Abschirmeffektes" ist daher in solchen Fällen nicht möglich.The demagnetizing field is correspondingly low. An overcoming the "shielding effect" is therefore not possible in such cases.

Aufgrund der genannten Uberlegungen kann die gestellteAufgabe dadurch gelöst werden, daß für eine gegebene Frequenz für jede Rohrdimension ein so starkes Entmagnetisierungsfeld erzeugt wird, daß der "Abschirmeffekt" überwunden werden kann. Erst wenn die "Elementarmagnete" an der Rohrinnenwandung durch das magnetische Wechselfeld erreicht werden können, ist eine vollständige Entmagnetisierung möglich, d.h. es muß immer möglich sein, die magnetische Sättigung für jedes Rohr zu erreichen.On the basis of the considerations mentioned, the task at hand can thereby be solved that for a given frequency for each pipe dimension a so strong Demagnetizing field is generated so that the "shielding effect" can be overcome can. Only when the "elementary magnets" on the inside wall of the pipe through the magnetic Alternating field can be achieved, complete demagnetization is possible, i.e. it must always be possible to achieve magnetic saturation for each pipe.

Es darf insbesondere bei dickwandigen Rohren nicht passieren, daß sich das Magnetfeld beim Rohrdurchgang wesentlich ver -mindert.It must not happen, especially with thick-walled pipes, that the magnetic field is significantly reduced when the pipe passes through.

Die Lösung dieses Problems geschieht durch die Parallel -schaltung einer als Entmagnetisierungsspule wirkenden Zylinderspule mit innerer Öffnung für den Rohrdurchgang, eines Kondensators und einer hochohmigen Stromquelle0 Die Spule ist niederohmig mit kleiner Induktivität ausgeführt, so daß beim Rohrdurchgang eine möglichst kleine Induktivitätsänderung eintritt. Die Parallelschaltung von Spule und Kondensator wirkt kapazitiv, d.ho dieser Parallelkreis wird unterhalb der Resonanz betrieben. Auch bei dieser Anordnung transformiert sich die in das Rohr übertragene Energie im Ersatzschaltbild als Serienwiderstand in den Parallelkreis; doch wegen der angewendeten Stromquelle erhöht sich die Spannung im Parallelkreis, so daß das Entmagnetisierungsfeld weitgehend konstant bleibt. Eine Regulation der not -wendigen Spulenstromstärke erfolgt in einfacher Weise durch die Umschaltung bzw. Zuschaltung von Kapazitäten im Parallelkreis. Die Stromquelle kann praktisch durch einen Transformator realisiert werden, der eine große Eisenweglänge zwischen Primär- und Sekundärwicklung besitzt, z.B. in der Weise, daß bei einem Transformatorblech mit UI-Schnitt der eine lange Schenkel von der Primär-, der andere Schenkel von der Sekundärwicklung umgeben ist. Fur diese Anwendungen sind auch Transformatoren besonders geeignet, die bei Belastung ein großes Streufeld erzeugen, bzw. einen Feldkurzschluß auf -weisen.The solution to this problem is through the parallel connection a cylinder coil acting as a degaussing coil with an inner opening for the pipe passage, a capacitor and a high-resistance power source 0 the coil is designed with low resistance and low inductance, so that a the smallest possible change in inductance occurs. The parallel connection of the coil and capacitor has a capacitive effect, i.e. this parallel circuit is below resonance operated. In this arrangement, too, the transmitted into the pipe is transformed Energy in the equivalent circuit as series resistance in the parallel circuit; but because of the applied power source increases the voltage in the parallel circuit, so that the The demagnetizing field remains largely constant. A regulation of the necessary Coil current strength takes place in a simple manner by switching or connecting of capacities in the parallel circuit. The power source can be practically through a transformer can be realized that has a long iron path length between the primary and secondary winding possesses, e.g. in such a way that in the case of a transformer sheet with a UI cut the one long leg from the primary, the other leg from the secondary winding is surrounded. Transformers are also particularly suitable for these applications, which generate a large stray field under load or have a field short circuit.

Für die vollständige Abmagnetisierung, insbesondere beim Auslauf des Rohres aus der inneren Öffnung der Entmagnetisierungsspule, ist die Phasenlage des Spulenstroms von erheblicher BedeutungO Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Rohrende aus der Spule austritt, insbesondere bei hoher Rohrgeschwindigkeit, darf keine Aufmagnetisierung erfolgen. Denn es ist durchaus denkbar, daß gerade ein gerichtetes Feldmaximum vorliegt, wenn das Rohr die Spule verläßt. Um dies zu verhindern, wird der Transformator vermittels eines Sensor-Schalters von dem Parallelkreis getrennt, wenn das Rohr aus der Spule austritt. Der Parallelkreis schwingt dann mit der ihm eigenen Frequenz, die in der Regel höher als die Betriebsfequenz ist, aus. Dies führt zu einem exponentiell abfallenden magnetischen Wechselfeld während des Austrittsvorganges. Dieser Effekt ist mit einem Serienresonanzkreis nicht zu erzielen, weil mit der Abschaltung der Stromzufuhr gleichzeitig der Resonanzkreis unterbrochen wird.For complete demagnetization, especially when the Tube from the inner opening of the degaussing coil, is the phase position of the Coil current of considerable importance o At the time when the pipe end is off the coil exits, especially at high pipe speed, must not be magnetized take place. Because it is quite conceivable that there is a directed field maximum, when the tube leaves the coil. To prevent this from happening, the transformer is mediated a sensor switch disconnected from the parallel circuit when the tube is out of the coil exit. The parallel circuit then oscillates at its own frequency, which is in the Usually higher than the operating frequency. This leads to an exponential decay alternating magnetic field during the exit process. This effect is with one Series resonant circuit cannot be achieved because the power supply is switched off at the same time the resonance circuit is interrupted.

Bei hoch aufmagnetisierten Rohren sind die aufgezeigten technischen Lösungen nicht vollständig ausreichend. Weil die Entmagnetisierung nur im Bereich der Entmagnetisierungsspule stattfindet, wirkt das Restrohr, welches erst noch durch die Spule hindurchlaufen soll, wie ein langer Stabmagnet, dessen Gleichfeld die Symmetrie der Entmagnetisierung stört. Dieses Problem betrifft aber nur den Rohranfang. Deshalb sind auch die Magnetisierungswerte am Rohranfang immer höher als am Rohrende, Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß zwei gleichartige Entmagnetisierungsspulen die sich in einem Abstand von ca. Im Entfernung in axialer Richtung zum Rohr befinden, nacheinander von demselben Rohr durchlaufen werden.In the case of highly magnetized pipes, the technical Solutions not completely sufficient. Because the demagnetization is only in the area the degaussing coil takes place, the remaining pipe, which is still through the coil should run through like a long bar magnet whose constant field the Symmetry of demagnetization disturbs. This problem only affects the beginning of the pipe. Therefore the magnetization values at the beginning of the pipe are always higher than at the end of the pipe, This problem can be solved in that two demagnetizing coils of the same type which are at a distance of approx. Im distance in the axial direction from the pipe, are traversed successively by the same pipe.

Der Spulenabstand muß so groß sein, daß der Ubergriff des Restfeldes auf den letzten Entmagnetisierungsort unterhalb der geforderten iiestmagnetisierungen des Rohres liegt. in diesem Fall führt daher eine stufenweise Abmagnetisierung zum Ziel.The distance between the coils must be so large that the overlap of the remaining field to the last demagnetization location below the required maximum magnetization of the pipe. in this case, a gradual demagnetization leads to Target.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung häher beschrieben.The invention is described in more detail using an exemplary embodiment.

Der Transformator (i), dessen Kern ein UI-Schnitt ist, ist so gewickelt, daß die Primärspule den einen, die Skundär -spule den anderen langen Schenkel umfaßt. Über einen durch Sensoren (6) schaltbaren Schalter (5) wird der Betriebs -strom auf die Entmagnetisierungsspule (3) und die Kondensatoren (2) geschaltet, die ihrerseits vermittels einzelner Schalter dazugeschaltet werden können. Dei zylindrische Spulenkörper (8), der mit einem inneren Durchgang (9) von llo mm Durchmesser für das Rohr (4) versehen ist, ist aus Aluminium gefertigt und in seiner ganzen Länge geschlitzt (10). Die Entmagnetisierungsspule ist niederohmig ausge -führt und hat eine Eigeninduktivität von ca. 12 mH. Der Drahtquerschnitt beträgt 12 qmm. Jeder der zwei Konden -satoren (2) besitzt eine Kapazität von 200 MF. Die Spule ist in einem Metall-Quadergehäuse (li) eingebaut, welches durch Luft gekühlt ist. Auch das Quadergehäuse ist stirnseitig geschlitzt (13) und ist mit einem Rartgewebedeckel (14) abgeschlossen0 LeerseiteThe transformer (i), the core of which is a UI cut, is wound so that the primary coil includes one long leg, the secondary coil the other. The operating current is set via a switch (5) that can be switched by sensors (6) connected to the degaussing coil (3) and the capacitors (2), which in turn can be switched on by means of individual switches. The cylindrical bobbins (8) with an inner passage (9) of llo mm diameter for the pipe (4) is made of aluminum and is slotted along its entire length (10). The degaussing coil is designed with low resistance and has a self-inductance of approx. 12 mH. The wire cross-section is 12 qmm. Each of the two capacitors (2) has a capacity of 200 MF. The coil is in a metal cuboid housing (left) built in, which is cooled by air. The cuboid housing is also on the front slit (13) and is finished with a rare fabric cover (14) Blank page

Claims

Claims 1. Demagnetization device for demagnetization ferromagnetic tubes by means of a cylindrical tube through which alternating current flows Coil, the pipe to be demagnetized through the inner coil passage in is guided in the axial direction, characterized in that parallel to the coil capacitor and the power source is switched.

2.

Demagnetization device according to claim i, characterized in that that the power source is switched off by means of a sensor switch at the moment is where the tube leaves the coil.

3.

Demagnetization device according to claims 1 and 2, characterized in that that the power source consists of a transformer with UI cut, which is so wound is that the primary coil includes one long leg, the secondary coil the other.

4th

Demagnetization device according to Claims 1 to 3, characterized in that that the power source consists of a transformer with a large stray field.

5.

Demagnetization device according to claims 1 to 4, characterized in that that different capacitors can be switched on and the total capacity is approx. 400 MF is.

6th

Demagnetizing device according to claims 1 to 5, characterized in that that the inductance of the coil is small and about 12 mH.

7th

Demagnetization device according to claims 1 to 6, characterized thereby, that the demagnetization takes place in stages, e.g. by the fact that two or more Coils 0.5 to 1.5 m apart in a demagnetization line operate.

8th.

Demagnetization device according to claims t to 7, characterized in that that one or more coils with their magnetic axis perpendicular to the direction of passage of the pipe are arranged.

9.

Demagnetization device according to one or more of the claims 1 to 8, characterized in that the device except for the demagnetization continuous pipes also for the demagnetization of in the coil passage, who does not zrvingend zyllndrsch use his mouse, arranged resting part will.