DE4011825C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-PS 34 38 375 bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform gehen die achs­ parallelen Schenkel an den Enden in einer Biegung ineinan­ der über und sitzen auf ihnen Konzentratoren mit einer Sät­ tigungsspule. Mittels der Konzentratoren kann der elektro­ magnetische Fluß lokal erhöht werden, wobei diese Wirkung durch entsprechende Beaufschlagung der Sättigungsspulen wieder rückgängig gemacht werden kann. Die Leiterschleife verhält sich dann so, als seien die Konzentratoren nicht vorhanden. Durch die Sättigungsspulen kann also zwar die Wirkung der Konzentratoren aufgehoben werden, die normale induktive Energieübertragung findet jedoch stets statt. Die Leiterschleife erstreckt sich über die ganze Länge der Walze und strahlt Energie auf die Walze ab, die sich in Wirbelströmen und entsprechender Erwärmung der ganzen Wal­ zenoberfläche äußert.

Wenn nun aber mit der Walze eine Bahn bearbeitet wird, die schmäler als die Arbeitsbreite der Walze ist, so wird von dieser Bahn an den überstehenden Rändern keine Wärme abgeführt, und es kommt dort zu Überhitzungserscheinungen.

Der Grund ist, daß die Energieübertragung auf die Walze zwar auf deren ganzer Länge gleichmäßig erhöht oder ernie­ drigt, nicht aber über die Länge unterschiedlich eingestellt werden kann.

Von diesem Problem ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Energieübertragung auf der Länge der Walze unterschiedlich einstellen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege­ bene Erfindung gelöst.

Es ist hierdurch erreicht, daß die wirksame Länge der Einwirkung der Leiter­ schleifenanordnung auf die Walzenoberfläche veränderbar ist. Es kann der Stromfluß in den am weitesten außen gelegenen Querstücken ganz oder teilweise unterbrochen werden, so daß in den äußeren Bereichen kein sich änderndes Feld mehr er­ zeugt und somit auch keine elektrische Energie auf die Wal­ zenoberfläche übertragen wird.

Das Unterbinden der Übertragung von elektrischer Energie im Bereich der Enden langgestreckter Werkstücke ist an sich aus der DE-OS 15 83 334 bekannt. Es geht hierbei um die Här­ tung von Flanschwellen. Die sich entlang der Welle erstrecken­ den Axialäste des Schleifeninduktors sind in der Nähe des Wellenendes mit in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Kontakt­ fahnen versehen, auf die eine die wirksame Länge bestimmende Kurzschlußbrücke aufsetzbar ist, um eine Anpassung an ver­ verschiedene Längen der Flanschwellen zu erreichen. Die Verände­ rung der wirksamen Länge erfolgt hierbei also mit mechani­ schen Mitteln.

In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung können in den Querstücken gemäß Anspruch 2 Thyristoren angeordnet sein, deren Tastverhältnis durch eine Steuereinrichtung unter­ schiedlich einstellbar ist. Das Tastverhältnis ist das Verhält­ nis der Zeiten, in denen die Thyristoren durchlässig sind, zu den Zeiten, in denen sie sparen. Die Thyristoren erlauben also nicht nur eine reine Unterbrechung des Stromflusses, sondern können den Stromfluß auch schrittweise verkleinern, etwa indem an den äußersten Querstücken das Tastverhältnis besonders klein gewählt wird, d. h. die dortigen Thyristoren überwiegend gesperrt sind und nur wenig Strom durchlassen und Heizleistung übertragen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung schematisch dargestellt.

Sie zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze.

Die in der Zeichnung als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze ist zum Zusammenwirken mit einer Gegenwalze 20 bestimmt und bil­ det mit dieser einen Walzspalt 1. Die Walze 10 muß keine mas­ sive Walze sein, sondern es kann die Walze 10 auch als durch­ biegungssteuerbare Walze mit einer um einen feststehenden Kern umlaufenden Hohlwalze 3 ausgebildet sein, die über ein hy­ draulisches Medium von innen an dem Kern 2 abgestützt ist. Die arbeitende Oberfläche der Walze 10 wird im allgemeinen aus Stahl, d. h. einem elektrisch leitfähigen Material, be­ stehen. Es ist aber nicht ausgeschlossen, daß sie auf der Oberfläche eine Beschichtung aus einem anderen Material trägt. Es muß lediglich im Bereich der Oberfläche eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material vorhanden sein, weil andern­ falls die induktive Beheizung nicht funktioniert.

Die induktive Beheizung der Walze 10 wird in den Aus­ führungsbeispielen mittels einer als Induktor dienenden Leiterschleifenanordnung bewerkstelligt, die zwar in den Ausführungsbeispielen nur aus einer eine einzige Windung aufweisenden Leiterschleife 4 mit achsparallelen Schenkeln 4′,4′′ besteht, jedoch bedarfsweise auch mehrere Äste auf­ weisen sowie in Gestalt mehrerer einzelner Leiterschleifen verwirklicht sein kann. Die Leiterschleife 4 erstreckt sich über die ganze Länge der Walze 10. Sie kann jedoch vom Prin­ zip her auch nur einen Teilbereich der Länge einnehmen, beispielsweise etwa die Hälfte. Die Schenkel 4′, 4′′ der Lei­ terschleife 4 verlaufen parallel zur Walzenachse dicht außer­ halb der Walzenoberfläche und stehen in einem Radiuswinkel von 10 bis 45°, in den Ausführungsbeispielen von etwa 30°, zueinander. Die Anschlüsse 5 der Leiterschleife 4 an einen nicht dargestellten Mittelfrequenzgenerator sind in der Mitte des Schenkels 4′ tangential oder radial von der Lei­ terschleife 4 hinweggeführt.

Die Leiterschleife 4 besteht aus einem Rechteck-Kupfer­ hohlprofil, dessen Hohlraum von Kühlwasser durchströmt ist.

Wenn die Leiterschleife 4 mit einem Wechselstrom be­ schickt wird, bildet sich ein elektromagnetisches Feld aus, welches in die Oberfläche der Walze 10 eindringt und dort Wirbelströme verursacht, die durch Joule′sche Wärme eine Aufheizung der Walzenoberfläche bewirken. Je höher die Fre­ quenz ist, desto geringer ist die Eindringtiefe in die Ober­ fläche der Walze 10. Im allgemeinen werden zur Walzenerwär­ mung Frequenzen zwischen 1 und 10 kHz eingesetzt.

Die Leiterschleife bewirkt eine im wesentlichen gleich­ mäßige Erwärmung der Walze 10 über ihre Länge. Die von einer bestimmten Walze 10 zu verarbeitenden Warenbahnbreiten sind nicht immer einheitlich. Die Länge der Walze 10 ist natürlich auf die breiteste vorkommende Warenbahn abgestimmt. Wenn nun mit der gleichen Walze 10 schmälere Bahnen verarbeitet werden sollen, steht die Leiterschleife 4 an den Enden über die Brei­ te der Warenbahn über und erwärmt auch Endzonen der Walze 10, die nicht mehr von der Warenbahn überdeckt sind und aus denen die Warenbahn keine Wärme abtransportieren kann. Dies kann zu schädlichen Kantenüberhitzungen führen.

Aus diesem Grund ist die Wirklänge der Leiterschleife 4 veränderbar.

Zu diesem Zweck sind an den Enden der Walze 10 die Schen­ kel 4′, 4′ der Leiterschleife 4 mit jeweils vier Querstücken 21, 22, 23, 24 bzw. 21′, 22′, 23′, 24′ versehen, die aus einem Kup­ fer-Hohlprofil bestehen und in der Mitte durch Thyristoren 25, 26, 27, 28 bzw. 25′, 26′, 27′, 28′ unterbrochen sind, die je nach dem Ansteuerungszustand Strom in einer Richtung durch­ lassen bzw. sperren. Die Ansteuerung der Thyristoren 25, . . . 28′ erfolgt über Steuerleitungen 35, 36, 37, 38; 35′, 36′, 37′, 38′, die an eine Steuereinrichtung 40 angeschlossen sind.

Mittels der Steuereinrichtung 40 kann das Tastverhält­ nis der einzelnen Thyristoren unterschiedlich gewählt wer­ den, so daß zum Beispiel die inneren Thyristoren 28, 25′, 50% der aufgebrachten Leistung durchlassen und die äußeren Thyri­ storen 26′, 27′, 28′ von innen nach außen immer kleinere An­ teile der anderen 50% der Leistung hindurchlassen. Die über­ tragene Heizleistung sinkt entsprechend gegen das Ende der Walze hin ab.

Es versteht sich, daß dieser Gedanke nicht nur an den Enden einer Leiterschleife 4 realisiert werden kann, sondern auch bei über die ganze Länge der Walze 10 vorhandenen Quer­ stücken 21, . . ., bis 24′, so daß in einem gewissen Umfang auch auf größeren Bereichen der Walzenlänge ein regelrechtes Temperaturprofil angesteuert werden kann.

Claims (2)

1. Einrichtung zur induktiven Beheizung von Walzen, die zumindest an oder in der Nähe der arbeitenden Walzen­ oberflächen aus elektrisch leitendem Material bestehen, mit mindestens einer außerhalb der Walze und dicht vor der Walzenoberfläche an­ geordneten, in dem elektrisch leitenden Material der Walze Wirbelströme erzeugenden wechselstromdurchflossenen Leiter­ schleifenanordnung mit im wesentlichen achsparallelen Schen­ keln, die sich über mindestens einen Teil der Länge der Walze erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der wirksamen Länge der Leiterschleifenanordnung (4) deren Schen­ kel (4′, 4′′) zumindest im Bereich der Enden der Leiterschleifenanordnung durch Querstücke (21, 22, 23, 24; 21′, 22′, 23′, 24′) elektrisch verbunden sind, in denen der Stromfluß durch elektrische oder elektronische Schalter beeinflußbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Querstücken (21, 22, 23, 24; 21′, 22′, 23′, 24′) Thyristoren (25, 26, 27, 28; 25′, 26′, 27′, 28′) angeordnet sind, deren Tastverhältnis durch eine Steuerein­ richtung (40) unterschiedlich einstellbar ist.