DE3309519A1

DE3309519A1 - Verfahren zum tempern von nichteisenhaltigem bandfoermigen material und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number: DE3309519A1
Application number: DE19833309519
Authority: DE
Inventors: John Harrow Middlesex Kyriakis
Original assignee: Beta Instrument Co Ltd
Current assignee: Beta Instrument Co Ltd
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1983-11-03
Also published as: US4529175A; GB2117011A; DE3309519C2; GB2124660A; GB8307325D0; GB2124660B

Description

Dipl.-lng. A. Wasmeier

Dipl.-lng. H. Graf

Zugelassen beim Europäischen Patentamt · Professional Representatives before the European Patent Office

Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg 1	Unser Zeichen Our Ref.	D-8400 REGENSBURG 1 GREFLINGER STRASSE 7 Telefon (0941) 5 4753 Telegramm Begpatent Rgb. Telex 6 5709 repat d
An das Deutsche Patentamt ., Zweibrückenstraße 12	B/p 10.871
8000 München Z		Tag Date
Ihr Zeichen Ihre Nachricht Your Ref. Your Letter		15. März 1983
	gr/be

Anmelder: BETA INSTRUMENT COMPANY LIMITED Halifax House, Halifax Road, Cressex Industrial Estate, High Wycombe, Buckinghamshire, HP12 3SW, England

Titel: Verfahren zum Tempern von nichteisenhaltigerrvbandförmigen Material und Vorrichtung zum Durchführen des ^ferfahrens

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 20073) 5 839300

Gerichtsstand Regensburg

Verfahren zum Tempern von nichteisenhaltigem,- —b-rw. bandförmigem Material s&sMItk Vorrichtung zum Durchführen dieses

Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Tempern von nicht-eisenhaltigem, streifen- bzw. bandförmigem Material, bei dem das Material durch wenigstens eine Induktionsspule und anschließend so geführt wird, daß es an einer Kontaktstelle in elektrischem Kontakt mit der der Induktionsspule zulaufenden <?***> Materiallänge steht, um eine elektrisch in sich geschlossene Schlaufe zu bilden und eine Erhitzung des Materials durch Induktion auf Glüh- bzw. Tempertemperatur zu erreichen.

In zahlreichen Anwendungsfällen ist ein Tempern bzw. Glühen (Nachglühen) von Material erforderlich. Die Notwendigkeit eines Temperns ergibt sich zur Vereinfachung der Handhabung insbesondere dann, wenn das verwendete Material zur Herstellung von Wicklungen für Transformatoren, Motoren usw. dienen soll. Durch Tempern läßt sich auch die elektrische Leitfähigkeit des Materials verbessern.

Bei einem bekannten Verfahren zum Tempern wird das nichteisenhaltige Material durch Induktionswärme auf Glüh- bzw. Tempertemperatur erhitzt. Das Material wird dabei über zwei im Abstand von einander angeordnete Rollen geführt, von denen eine einen Umfangsbereich bzw. einen Kranz aus elektrisch leitendem Material mit zwei nutenförmigen Vertiefungen aufweist. Das einlaufende Material ist dabei über die eine nutenförmige Vertiefung, im Anschluß daran über die andere Rolle dann durch eine Induktionsspule hindurch und schließlich über die andere nutenförmige Vertiefung der erstgenannten Rolle geführt, wobei das streifen- bzw. bandförmige Material, welches in dieser

Weise kontinuierlich über die beiden im Abstand angeordneten Rollen geführt wird, auch beim Bewegen des Materials ständig eine in sich elektrisch geschlossene Materialschlaufe bildet.

Beim Passieren der Induktionsspule wird in dem streifen-bzw. bandförmigen Material ein elektrischer Strom induziert, der das Material auf die erforderliche, vorbestimmte Glühtemperatur erhitzt. Während des Glühens bzw. Temperns werden die Atome oder Moleküle des Material "neu geordnet" bzw. "ausgerichtet", wodurch das Material weich und verformbar wird. Auf den Glühvorgang folgend wird das Material abgekühlt bzw. abgeschreckt, um die einzelnen Moleküle metalurgisch in diesem weichen Materialzustand "einzufrieren".

Bei einem anderen bekannten Verfahren liegenund das auslaufende Material zum Schließen des elektrischen Kreises in der Schlaufe in Berührungskontakt in einer einzigen nutenförmigen Vertiefung, die in einer der Rollen vorgesehen ist. Hierbei wird ein ziemlich kompliziertes System von Einlaufrollen verwendet, welches (System) zu einem unbefriedigenden Ergebnis führt, und zwar insbesondere dann, wenn flaches streifen- bzw. bandförmiges Material behandelt werden soll.

Diese bekannten Methoden weisen gewisse grundlegende Probleme bzw. Nachteile auf, die zusätzlich zu den vorgenannten darin bestehen, daß eine extrem hohe Funkenbildung bzw. Bogenentladung zwischen dem streifenförmigen Material bzw. den Längen dieses Materials beim Durchlaufen der nutenförmigen Vertiefungen und eine hohe mechanische Abnutzung auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Führung für das einlaufende Material zu schaffen, um das kontinuierliche Zuführen des band-bzw. streifenförmigen Materials an die zum Tempern dienende Schlaufe zu vereinfachen und zu verbessern

bzw. die nachteiligen Effekte einer Funkenbildung oder Bogenentladung an dem Berührungs- bzw. Kontaktbereich in der elektrischen Schlaufe zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Glühen bzw. Tempern von nicht-eisenhaltigem Material der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgeführt, daß das einlaufende Material der geschlossenen Schlaufe kontinuierlich an der Kontaktstelle auf einer spiralförmigen Bahn zugeführt wird, die das Material von der Seite her zunehmend der Ebene der Schlaufe zuleitet bzw. annähert.

Unter normalen Umständen wird das oben genannte Verfahren in einer Glüh- bzw. Temperkammer ausgeführt. Dadurch, daß das streifen- bzw. bandförmige Material in die Schlaufe bzw. Temperschlaufe in der oben erwähnten Weise auf einer spiralförmigen Bahn einläuft, ist es leichter, der Temperkammer das streifenförmige Material kontinuierlich zuzuführen. Außerdem wird hierdurch gleichzeitig in besonders vorteilhafter Weise an der kritischen Berührungs- bzw. Kontaktstelle zwischen dem einlaufenden und dem auslaufenden Material der Schlaufe ein Kontakt hergestellt, der nicht zur Funkenbildung bzw. Bogenentladung neigt.

In Weiterbildung betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Glühen bzw. Tempern von nicht-eisenenthaltendem Material mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Rollen, über die das streifen- bzw. bandförmige Material geführt werden kann, mit wenigstens einer zwischen den Rollen angeordneten Induktionsspule, durch die das Material hindurch geführt werden kann, wobei eine der Rollen eine Nut zur Aufnahme der einlaufenden und der auslaufenden Materiallänge aufweist, in der (Nut) die beiden Materiallängen einander überlappen, um eine in sich elektrisch geschlossene Schlaufe um die Rollen zu bilden und dadurch eine Erhitzung des Materials auf Glüh-bzw. Temper-

temperatur durch einen in der geschlossenen Materialschlaufe fließenden Strom zu erreichen, der beim Durchlauf des Materials durch die Induktionsspule in diesem Material induziert wird.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß Führungsmittel zum Führen der einlaufenden Materiallänge an die erwähnte eine Rolle undan den dortigen Überlappungspunkt auf einer spiralförmigen Bahn vorgesehen sind, welche (Führungsmittel) das streifenförmige Material von der Seite her der Ebene der Schlaufe zuleiten.

Die Führungsmittel sind vorzugsweise von mehreren Führungsrollen gebildet, deren Achsen in einer Ebene oder in mehreren Ebenen liegen, welche mit der Ebene der Achse der erwähnten einen Rolle zur Aufnahme der einlaufenden und auslaufenden Materiallänge einen Winkel einschließt bzw. einschließen.

Dies hat besondere Vorteile, wenn das zu behandelnde streifen- oder bandförmige Material einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, wobei in diesem Fall die Führungsrollen so angeordnet sind, daß das Material eine Verformung im Sinne einer Torsion erfährt, um sicherzustellen, daß an der Kontaktstelle,' an der das streifenförmige Material sich in der Schlaufe berührt, einander gegenüberliegende flache Oberflächen des Materials in einem zuverlässigen elektrischen Kontakt miteinander stehen.

Die nutenförmige Vertiefung in der einen Rolle ist vorzugsweise in ihrer Größe und Formgebung veränderbar bzw. einstellbar , um sie an unterschiedliche Querschnitte, beispielsweise an rechteckförmige, quadratische oder kreisförmige Querschnitte des Materials anzupassen.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Tempern bzw. Nachglühen von nicht-eisenhaltigem Material in einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß;

Fig. 2 und 3 in vergrößerter Detaildarstellung einen Teilquerschnitt durch die untere Rolle der Vorrichtung nach Fig. 1, die (Rolle) die einlaufende sowie auslaufende Materiallänge aufnimmt und die eine in ihrerer Größe und Formgebung an rechteckförmige , quadratische oder kreisförmige Querschnitte des Materials anpaßbare nutenförmige Vertiefung besitzt;

Fig. 4 in Seitenansicht die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer durch den Pfeil A angedeuteten Blickrichtung;

Fig. 5 in schematischer Darstellung eine kombinierte Vorrichtung zum Tempern und Abschrecken in einem kontinuierlichen Zieh- oder Walzprozeß, wobei diese Vorrichtung die Einrichtung zum Tempern bzw. Nachglühen nach Fig. 1 beinhaltet.

Die Vorrichtung zum Tempern ist in der Figur 1 dargestellt und besteht aus einer oberen Rolle 1 sowie aus einer hiervon im Abstand angeordneten unteren Rolle 2. Eine Induktionsspule ist in der Verbindungsliniezwischen den Rollen 1 und 2 angeordnet. Die Induktionsspule ist mit einer veränderbaren elektrischen Versorgungsquelle 4 verbunden, welche durch eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung gesteuert wird, und zwar in der Weise, daß ein genaues Ausmaß an Glüh- bzw. Tempertemperatur induziert wird, wie dies nachfolgend beschrieben wird.

Ein nicht-eisenhaltiges, streifen- oder bandförmiges Material 5, welches einer Temper- bzw. Glühbehandlung unterzogen werden soll, wird der unteren Rolle 2 zugeführt und läuft über die obere Rolle 1 sowie durch die Induktionsspule 3 und verläßt die Anordnung als auslaufendestreifen- oder bandförmige Materiallänge 6 an der unteren Rolle 2.

Die Ausbildung der unteren Rolle 2 ist in den Figuren 2 und dargestellt. Sie besteht aus zwei Rollenhälften 2' und 2", die derart relativ zueinander einstellbar sind, daß die Größe und Form der Vertiefung bzw. Nut 7 dieser Rolle veränderbar ist.

Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, liegen das einlaufende Material 5 und das auslaufende Material 6 in der Nut übereinander, um auf diese Weise einen elektrischen Kontakt zwischen den Materiallängen (6, 7) und eine elektrisch in sich geschlossene Schlaufe des streifenförmigen Materials um die Rollen 1 und 2 zu bilden.

Eine Einstellbarkeit der Nut 7 ist vorgesehen, so daß die Nut an das streifenförmige Material, und zwar sowohl an Material mit rechteckförmigem Querschnitt (Fig. 2), als auch an Material mit quadratischem Querschnitt (Fig. 3) angepaßt werden kann.

Um sicher zu stellen, daß die einander überlappenden bzw. einander berührenden Längen des einlaufenden und des auslaufenden Materials einen ausreichenden elektrischen Kontakt miteinander bilden, um dadurch den elektrischen Kreis in der Schlaufe um die Rollen 1 und 2 zu schließen, sind - wie dargestellt - mehrere Hilfs- oder Führungsrollen 8 an der Eingangsseite der unteren Rolle 2 vorgesehen, die (Hilfsrollen) das zugeführte Material auf einer spiralförmigen Bahn (in der Zeichenebene der Fig. 1) der Rolle 2 zuführen. Wie insbesondere die Figur 2 zeigt, sind die einzelnen Rollen 8 auf einer Kurve mit einem sich radial verringernden Abstand von der Achse der Rolle 2 angeordnet, um so die spiralförmige Bahn' zu bilden, und

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sind außerdem, wie bei der Ausführungsform gezeigt ist, aufeinander folgend in einerEbene angeordnet, die einen Winkel mit der Ebene der unteren Rolle 2 einschließt, wie in der Figur 4 dargestellt ist. Hierbei wird erreicht, daß das einlaufende und das auslaufende Material um die Rolle 2 in einer gemeinsamen Ebene liegt und sich überlappt, so daß ein kontinuierlicher Kurzschlußkreis (in der Schlaufe um die beiden Rollen und 2) gebildet ist und der in der Schlaufe induzierte Strom durch die Schlaufe fließen kann, und zwar von der einlaufenden Materiallänge zu der auslaufenden Materiallänge.

Dadurch, daß das einlaufende Material 5 über die Führungsrollen 8 der Rolle 2 in der oben beschriebenen Weise zugeführt wird, wird das Material seitlich bzw. von der Seite her zunehmend der Ebene der Temperschlaufe zubewegt, um so eine wesentlich verbesserte und vereinfachte Zuführungstechnik zu erreichen, die gleichzeitig einen besonders guten elektrischen Kontakt an dem Überlappungsbereich bzw. an der Kontaktstelle sicherstellt.

Diese Zuführungsanordnung ist besonders geeignet bei Verwendung von streifen- bzw. bandförmigen Material mit quadratischem oder rechteckförmigen Querschnitt, da die Achsen der Hilfs- bzw. Führungsrollen 8 aufeinander folgend auf der spiralförmigen Bahn so angeordnet werden können, daß hierdurch die erforderliche Verformung im Sinne einer Torsion des streifen- bzw. bandförmigen Materials erreicht wird, die (Verformung) an der Berührungsstelle im Bereich der Rolle 2 (Einlaufrolle) einen flächigen Kontakt zwischen dem einlaufenden und dem auslaufenden Material sicherstellt.

Die beiden Rollenhälften 2' und 2" der Rolle 2 bestehen aus isolierendem Material. Dies ist ein wesentlicher Unterschied der Erfindung zum Stand der Technik, wo der aus elektrisch leitendem Material hergestellte Radkranz zwei parallel zu einander verlaufende nutenförmige Vertiefungen aufweist, um auf

diese Weise den geschlossenen elektrischen Kreis bzw. Kurzschluß herzustellen. Wegen der Überlappung des einlaufenden und des auslaufenden Materials sowie wegen der Tatsache, daß der Kranz bzw. Radkranz der Rolle 2 aus elektrisch isolierendem Material bestehen kann, wird eine Lichtbogenbildung und dergleichen vermieden, wodurch die Arbeitsweise sowie die Wirksamkeit des Systems wesentlich verbessert werden.

Die Steuerung bzw. Regelung der Leistung der Induktionsspule erfolgt mit Hilfe einer regelbaren bzw. veränderbaren Spannungsversorgung 4, und zwar in der Weise, daß eine konstante Erhitzung bzw. Temperung in dem sich bewegenden Material erzielt wird, und zwar unabhängig von Änderungen der Bewegungsgeschu/indigkeit.

Diese Steuerung wird durch eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung erreicht, welche mit der veränderbaren Spannungsversorung 4 verbunden ist und die verschiedene Parameter mißt und auswertet, unter anderem die Geschwindigkeit des Materials, die Glühtemperatur sowie die in der Materialschlaufe induzierte Spannung. Aufgrund dieser Parameter werden dann geeignete Korrekturen bzw. Änderungen in der der Induktionsspule 3 zugeführten Leistung vorgenommen, um auf diese Weise eine konstante Glühtemperatur zu erhalten.

Eine Temper- und Abschreckvorrichtung, die die Tempereinrichtung der Figuren 1, 2, 3 und 4 bei einem kontinuierlichen V/alz- oder Ziehprozeß verwendet, ist in der Figur 5 dargestellt. Diese Vorrichtung besitzt eine Temperkammer 10, die einen oberen Teil 10' für die Aufnahme der Rolle 1 und einen unteren Teil 10" für die Aufnahme der Rolle 2 aufweist.

Das einlaufende streifen- bzw. bandförmige Material wird über die Hilfsrollen 8 durch eine Öffnung 12 in den unteren Teil 10" der Kammer 10 zugeführt und läuft über die untere Rolle 2. Das streifenförmige Material läuft dann durch die Induktionsspule

bei 13 an die obere Rolle 1 und im Anschluß daran über die einlaufende Materiallänge an der Rolle 2, nachdem das Material zuvor erneut durch die Spule 3 bei 14 hindurchgeführt wurde. Der so behandelte Streifen verläßt die Kammer 10 durch die Öffnung 15.

Die spiralförmige Anordnung der Hilfs- bzw. Führungsrollen vereinfacht das Zuführen an die Kammer 10 und ermöglicht es, daß ein guter elektrischer Kontakt an der Überlappungsstelle hergestellt wird, und zwar ohne daß eine kompliziertere Anordnung von Zuführungsrollen oder anderen Zuführungselementen notwendig ist, und zwar dadurch, daß die einlaufende Materiallänge gegeüber dem Verlauf der Schleife geneigt ist und am Überlappungspunkt die einlaufende Materiallänge unter die auslaufende Materiallänge verlegt ist.

Nach dem Tempern wird das Material in eine Abschreckkammer Q abgeschreckt, die eine Kühlflüssigkeit aufweist. Diese Kühlflüssigkeit ist vorzugsweise Wasser. Es kann auch Öl verwendet werden. Eine Füllstandsteuereinrichtung 16 ist in einem Hilfsbzw. Versorgungstank 17 vorgesehen, um sicher zustellen, daß der Abschreckpunkt bzw. das Niveau der Abschreckflüssigkeit immer konstant bleibt.

Während des Betriebes liefert de⁷" Versorgungstank 17 kontinuierlich Wasser an die Kammer Cj, um so einen konstanten Pegel in dieser Kammer aufrecht zu erhalten.

Das Wasser 11 ist auf einer Temperatur nahe dem Siedepunkt gehalten um so genügend Dampf für die Verwendung in der Temperkammer 10 zu erzeugen und um dadurch eine glänzende und saubere Oberfläche für das zu tempernde Material zu erzielen.

Die in der Figur 5 dargestellte Vorrichtung besitzt eine Sicherheitseinrichtung mit einem nicht näher dargestellten, vorzugsweise schnell wirkenden Abschalter, der die gesamte Leistung von den Induktionsspulen abschaltet, falls es zu einem

Stillstand in der Materialbewegung kommt. Ein Druckmesser 18 ist vorgesehen, der den Dampfdruck in der Temperkammer 10 bzw im Teil 10' mißt und erhöhten Druck über ein Entlastungs- bzw Entlüftungsventil 19 ableitet.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Änderungen sowie Abwandlungen sind möglich, ohne daß dadurch der die Erfindung tragende Gedanke verlassen wird.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

1» Verfahren zum Tempern von nicht-eisenhaltigem, streifen-oder bandförmigem Material, bei dem das Material durch wenigstens eine Induktionsspule und anschliedend so geführt wird, daß es an einer Kontaktstelle in elektrischem Kontakt mit der der Induktionsspule zulaufenden Materiallänge steht, um eine elektrisch in sich geschlossene Schlaufe zu bilden und eine Erhitzung des Materials durch Induktion auf Glüh- bzw. Tempertemperatur zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, daß das einlaufende Material bzw. die einlaufende Materiallänge der geschlossenen Schlaufe kontinuierlich an der Kontaktstelle auf einer spiralförmigen Bahn zugeführt wird, die das Material von der Seite her zunehmend der Ebene der Schlaufe zuleitet..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahnen der einlaufenden und auslaufenden Materiallängen in der erwähnten, elektrisch in sich geschlossenen Schlaufe in einer gemeinsamen Ebene liegen.

ο Vorrichtung zum Tempern eines nicht-eisenhaltigen streifen- bzw. bandförmigen Materials, mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Rollen, über die das Material geführt werden kann, mit wenigstens einer zwischen den Rollen angeordneten Induktionsspule durch welche das Material hindurchgeführt werden kann, wobei eine der Rollen eine Nut zur Aufnahme der einlaufenden und auslaufenden Materiallänge aufweist, in der (Nut) die beiden Materiallängen einander überlappen, um eine elektrisch in sich geschlossene Materialschlaufe um die Rollen zu bilden und dadurch eine Erhitzung des Materials auf Glüh- bzw. Tempertemperatur durch einen in der geschlossenen Materialschlaufe fließenden Strom zu erreichen, der beim Durchlaufen des Materials durch die Induktionsspule in diesem induziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Füh-

rungsmittel(8) zum Führen der einlaufenden Materiallänge an die erwähnte eine Rolle(2) und an den Überlappungspunkt auf einer spiralförmigen Bahn vorgesehen sind, welche (Führungsmittel) das band- bzw. streifenförmige Material von der Seite her der Ebene der Schlaufe zuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine Vielzahl von Hilfsrollen (8) aufweisen, deren Achse aufeinanderfolgend in einer Ebene oder aber in mehreren Ebenen angeordnet sind, die mit der Ebene der Achse der erwähnten einen Rolle (2) einen Winkel einschließt bzw. einschließen.

5. Vorrichtung nach Aspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (7) an der einen Rolle (2) in ihrer Ausbildung und/oder Größe an Material mit rechteckförmigem bzw. quadratischem Querschnitt sowie an Material mit kreisförmigem Querschnitt anpaßbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (3) an eine veränderbare Wechselspannungsquelle (4) angeschlossen ist, und daß Steuermittel vorgesehen sind, um die Ausgangsleistung dieser Wechselspannungsquelle (4) zu steuern bzw. zu regeln, um so eine konstante Glühtemperatur in der geschlossenen Materialschlaufe zu erzeugen und zwar unabhängig von Änderungen in der Fördergeschwindigkeit des Materials, in der Umgebungstemperatur und in der induzierten Spannung in der Materialschlaufe.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (1, 2) in einer Temperkammer (10) angeordnet sind, wobei die erwähnte eine Rolle (2) im unteren Teil dieser Kammer (10) und die erwähnte andere Rolle (J.) im oberen Teil dieser Kammer (10) vorgesehen sind, und daß die auslaufende Materiallänge (6)

sich nach der Kontaktstelle an der erwähnten einen Rolle (Z) in eine Abschreckkammer (Q) erstreckt.