DE4227812C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Heizleistung in einer Durchlauf-Glühanlage für metallisches Stranggut - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Heizleistung einer Wider­ stands-Glühanlage.

Eine Durchlauf-Widerstands-Glühanlage wird verwendet, um metallisches Stranggut einer Wärmebehandlung zu unterwer­ fen, wobei unter dem Begriff "metallisches Stranggut" hier Draht aus Eisen- und Nichteisen-Metallen, insbesondere aus Kupfer, aber auch Bündel von parallelen, verdrillten oder verseilten Drähten aus diesen Materialien, verstanden wer­ den soll. Zur Vereinfachung wird im folgenden generell der Ausdruck "Draht" verwendet, um diese Produkte zu kenn­ zeichnen.

In einer Durchlauf-Glühanlage wird der Draht über minde­ stens zwei Kontaktelemente geführt, die ein unterschiedli­ ches Spannungspotential aufweisen, so daß durch den Draht ein Strom fließt, der zu seiner Erwärmung führt. Als Kon­ taktelemente werden vorzugsweise rotierende Rollen verwen­ det, deren Umfangsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes ist; es können aber auch Elektrolytbäder und Metallbäder sowie festste­ hende Kontaktelemente Verwendung finden. Die Probleme der Regelung der Heizleistung in einer solchen Durchlauf-Glüh­ anlage und die erfindungsgemäße Lösung werden im folgenden am Beispiel einer Drehstrom-Glühanlage für dünne Kupfer­ drähte erläutert. Die Verwendung dieses Beispiels soll jedoch in keiner Weise als Einschränkung für die Anwend­ barkeit der vorliegenden Erfindung auf Widerstands-Glüh­ anlagen im allgemeinen verstanden werden, vielmehr ist die Erfindung auch bei anderen Durchlaufglühanlagen, wie z. B. auf Gleichstromglühanlagen anwendbar.

Wie allgemein bekannt ist, weisen flexible elektrische Leitungen in der Regel Kupferlitzen auf, die aus Einzel­ drähten mit einem Durchmesser von z. B. 0,2 mm gefertigt werden. Bricht einer oder mehrere dieser Einzeldrähte der Litze während des Gebrauches, wird nicht nur die elektri­ sche Leitfähigkeit beeinträchtigt, sondern es besteht ins­ besondere die Gefahr, daß einzelne Drähte die elektrische Isolierung durchdringen, was eine erhebliche Unfallgefahr bedeutet.

An die mechanische Qualität solcher Litzen, insbesondere an die Biegewechselfestigkeit, werden deshalb hohe Anfor­ derungen gestellt, die z. B. in der Bundesrepublik Deutsch­ land durch den VDE festgelegt sind.

Wenn der für die Herstellung der Litzen verwendete Kupfer­ draht in einer Drahtziehmaschine auf seinen endgültigen Durchmesser gezogen wird, ändert sich die Struktur des Metallgefüges, wodurch der Draht hart und spröde wird und nur eine geringe Biegewechselfestigkeit aufweist. Um dem Draht die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu ver­ leihen, wird er nachfolgend in einer Durchlauf-Glühanlage einer Wärmebehandlung unterzogen. Dabei muß die erzielte Glühtemperatur des Drahtes, um die gewünschte Qualität sicherzustellen, innerhalb eines genau definierten Tempe­ raturbereiches liegen, dessen Unter- oder Überschreitung zu einer Qualitätsminderung und damit zu Ausschuß führt.

Um das Erreichen des gewünschten Temperaturbereiches si­ cherzustellen, wäre es von Vorteil, wenn die Temperatur des durchlaufenden Drahtes exakt gemessen werden könnte. Dies stößt jedoch auf Schwierigkeiten, da der Draht einer­ seits mit hoher Geschwindigkeit (z. B. 10-30 m/s) durch die Draht-Glühanlage läuft und da andererseits die Drahtober­ fläche, bedingt durch den kleinen Durchmesser, sehr gering ist, so daß die bekannten Methoden zur Messung der Ober­ flächentemperatur hier nicht zum Erfolg führen.

Die Regelung derartiger Durchlauf-Glühanlagen erfolgt des­ halb, wie es in der DE 40 10 309 C1 beschrieben ist, über die Regelung der Heizleistung nach der Beziehung

U_e = G . √v, (F1)

wobei U_e der Effektivwert der Heizspannung, v die Geschwin­ digkeit, mit der der Draht die Durchlauf-Glühanlage durch­ läuft und G der sogenannte Glühfaktor, der produkt- und anlagenspezifisch ist. Die Leistungsregelung erfolgt übli­ cherweise mittels gegenparallel geschalteter Thyristoren, deren Zündwinkel entsprechend gesteuert wird.

Obwohl dieses bekannte Regelungsverfahren und diese bekannte Regelungsvorrichtung in vielen Anwendungsfällen zufriedenstellend arbeitet, hat es sich doch gezeigt, daß eine weitere Steigerung der Qualität des erzielten Endpro­ duktes, insbesondere beim Glühen von dünnen Drähten, nicht möglich ist. Um eine solche Qualitätssteigerung zu errei­ chen, ist es erforderlich, daß die Erwärmung des Drahtes in der Glühanlage nach einem genau vorgegebenen Tempera­ turprofil erfolgt und daß insbesondere die Abweichungen der erreichten Maximaltemperatur vom gewünschten Sollwert nur gering sind. Dabei ist, zur Erzielung einer gleichbleibenden Qualität, weiterhin von Bedeutung, daß dieses Temperaturprofil während der gesamten Einsatzdauer der jeweiligen Kontaktelemente, wie z. B. der Kontaktrol­ len, erzielt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu­ grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Regelung der Heizleistung in einer Durch­ lauf-Glühanlage für metallisches Stranggut zu schaffen, bei welchem ein exakt reproduzierbarer Temperaturverlauf erzielt wird, der weitgehend unabhängig von äußeren Ein­ flüssen, wie z. B. dem Verschleiß der Kontaktrollen oder der Bürsten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruches 4.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Möglichkeit geschaffen, die dem Draht zugeführte Glühleistung sehr exakt und unabhängig vom eventuellen Verschleiß der Ober­ flächen der Kontaktelemente oder Kontaktrollen zu messen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie beim Stand der Technik, die Drahtgeschwindigkeit gemessen, wodurch sich die pro Zeiteinheit die Glühanlage durchlaufende Drahtmen­ ge ergibt. Aus der Drahtgeschwindigkeit wird durch eine entsprechend programmierte Steuereinrichtung berechnet, welche Glühleistung dem Draht zuzuführen ist, damit die gewünschte Drahttemperatur erreicht wird. Weist die Glüh­ anlage mehrere einzelne Glühstrecken auf, so kann die Vor­ gabe der Glühleistung für jede einzelne Glühstrecke ge­ trennt erfolgen. Aus der Glühleistung wird dann zunächst ein Vorgabewert für die Einstellung des Effektivwertes der Glühspannung mittels der Phasenanschnittsteuerung abgelei­ tet. Damit ist also insgesamt ein Sollzustand gegeben, der sich vom Ist-Zustand jedoch erheblich unterscheiden kann, z. B. in Abhängigkeit von den Übergangswiderständen zwi­ schen den Bürsten und den rotierenden Kontaktrollen, von den Übergangswiderständen zwischen den Kontaktrollen oder den Kontaktelementen und dem Draht usw.

Um diese Abweichungen zu minimieren, wird die den Kontakt­ elementen zugeführte Glühspannung gemessen und in einem Analog/Digital-Konverter digitalisiert. Weiterhin wird der in dem Draht fließende Strom gemessen. Auch dieser Wert wird digitalisiert. Aus den digitalisierten Werten von Strom und Spannung werden die Effektivwerte und die gesam­ te dem Draht zugeführte Glühleistung berechnet und mit dem Istwert verglichen. Bei Abweichungen des Istwertes wird die Regelung der Spannung entsprechend verändert.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat erhebliche Vorteile gegenüber den im Stand der Technik bekannten Verfahren. Bei den herkömmlichen Verfahren wird der Effektivwert der Glühspannung gebildet, indem das Spannungssignal in einem elektronischen Baustein quadriert wird. Dieser Wert ist jedoch mit einem sich mehr oder weniger stark auswirkenden Fehler behaftet, da der Effektwertbilder nur für eine be­ stimmte Kurvenform, z. B. nur für einen sinusförmigen Ver­ lauf, einen exakt richtigen Wert bildet. Durch die Digita­ lisierung der Werte und die aus den digitalisierten Werten erfolgende Berechnung des Effektivwertes wird die Ge­ nauigkeit der Steuerung erheblich verbessert.

Ferner erlaubt die Erfassung des in dem durchlaufenden Draht fließenden Stromes eine weitere Erhöhung der Genau­ igkeit der Glühleistungsregelung. Die an den Kontaktele­ menten anliegende Gesamtspannung ist nur dann die auch an dem jeweiligen Drahtabschnitt anliegende Spannung, wenn zwischen der Zuleitung der Spannung zu dem Kontaktelement und dem Draht selbst keine Übergangswiderstände auftreten. Ein durch Verschleiß oder Verschmutzung entstehender Über­ gangswiderstand beispielsweise zwischen einer Bürste und einer rotierenden Kontaktrolle, bzw. zwischen der Kontakt­ rolle und dem Draht, bewirkt eine Erhöhung des Gesamtwi­ derstandes und damit eine Verminderung des durch den Draht fließenden Stromes. Die Übergangswiderstände vermindern also bei einer herkömmlichen Anlage die erzielte Tempera­ tur, ohne daß dies durch die Regelung erfaßt werden könn­ te.

Durch die Erfassung der Spannung und des durch den Draht fließenden Stromes ist es auch möglich, Verschleißschäden der Kontaktelemente zu erkennen. Wenn sich während des Betriebes bei gleicher anliegender effektiver Spannung der durch den Draht fließende Strom vermindert, zeigt dies zumeist eine Erhöhung der Übergangswiderstände und damit in der Regel einen Verschleiß an. Durch eine genaue Über­ wachung der Übergangswiderstände kann somit der optimale Zeitpunkt für das Auswechseln bzw. Überarbeiten der Kon­ taktelemente festgestellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Glühlei­ stung weist Einrichtungen auf, um den jeweiligen Momentan­ wert der an der Glühstrecke anliegenden Spannung und des Stromes zu erfassen. Die Messung der Spannung erfolgt auf konventionelle Weise. Die Messung des Stromes kann in den Zuleitungen vorgenommen werden, bevorzugt ist aber, ins­ besondere bei Verwendung einer Glühanlage mit mehreren nacheinander angeordneten Glühstrecken, die Verwendung einer Strommeßeinrichtung, die unmittelbar den im Draht fließenden Strom erfassen kann. Zur Erfassung dieses Stro­ mes wird erfindungsgemäß ein geschlitzter Eisenring ver­ wendet, durch welchen der Draht berührungslos läuft, und in dem der durch den im Draht fließenden Strom induzierte magnetische Fluß durch eine Hall-Sonde erfaßt wird.

Die Erfassung des im Draht fließenden Stromes hat den Vor­ teil, daß damit der Einfluß von Kriechströmen eliminiert wird. Solche Kriechströme treten beispielsweise bei der Verschmutzung der Kontaktrollen oder bei verschmutztem Elektrolyten auf.

Wird eine Glühanlage mit mehreren Glühstrecken, also z. B. eine Drehstrom-Glühanlage, verwendet, so kann die Strom­ messung in jeder Glühstrecke vorgenommen werden. Falls der apparative Aufwand verringert werden soll, ist es aber auch möglich, den Strom nur in der letzten oder in der ersten und der letzten Glühstrecke zu erfassen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine dimensionslose Darstellung des Verlaufes der Glühspannung bei einem Versuch;

Fig. 3 das Amplitudenspektrum des Kurvenverlaufes gemäß Fig. 2;

Fig. 4 der gemessene Verlauf des Glühstromes über der Zeit bei einem Versuch;

Fig. 5 der aus dem Stromverlauf gemäß Fig. 4 abgeleite­ te Effektivwert des Stromes;

Fig. 6 ein Diagramm, welches die bei einem Versuch auf­ genommenen Werte von Spannung, Strom und die daraus berechnete Leistung in dimensionslosen Einheiten über der Zeit zeigt;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Meßwertauf­ nehmers zur Messung des Stromes.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einer Drehstrom-Glühvor­ richtung, welche von einem Kupferdraht mit einem Durchmes­ ser von 0,63 mm durchlaufen wird. Die Geschwindigkeit des Drahtes liegt bei ÷10 m/s.

Die Drehstrom-Glühvorrichtung weist vier Kontaktrollen 1, 2, 3 und 4 auf, die in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 in einer Ebene dargestellt sind. Der Draht D bewegt sich mit der Geschwindigkeit v in Richtung des Pfeiles 5 durch die Draht-Glühvorrichtung, wobei die Geschwindigkeit mittels eines Tachogenerators 7 erfaßt wird.

Die Kontaktrollen 1 bis 4 werden über ein Drehstromnetz 9 versorgt, welches drei Phasen R, S, T aufweist, die, wie bekannt, um 120° zueinander phasenverschoben sind. Die Phasen des Drehstromes sind mit drei Wechselstromstellern 10, 11, 12 verbunden, die jeweils aus zwei gegenparallel geschalteten Thyristoren 15, 16 und aus zwei Widerständen 17, 18 bestehen.

Die Wechselstromsteller 10, 11, 12 sind jeweils mit der Primärseite eines der drei Transformatoren 21, 22 und 23 verbunden, die primärseitig im Dreieck geschaltet sind. Sekundärseitig sind die drei Transformatoren 21, 22, 23 im Stern geschaltet. Dabei führt der Ausgang des Transforma­ tors 21 zur Kontaktrolle 1 und 4, der Ausgang des Trans­ formators 22 zur Kontaktrolle 2 und der Ausgang des Trans­ formators 23 zur Kontaktrolle 3. Da Kontaktrolle 1 und Kontaktrolle 4 das gleiche Spannungspotential aufweisen, ist die Glühvorrichtung nach außen insgesamt elektrisch neutral.

Die an den Glühstrecken I, II, III anliegende Glühspannun­ gen U₁, U₂, U₃ werden über Meßeinrichtungen 30, 31, 32 er­ faßt und in den Wandlereinrichtungen 35, 36, 37 in einen digitalen Spannungswert umgewandelt. Jede Wandlereinrich­ tung 35, 36, 37 weist einen Isolations-Trennverstärker auf, dem ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 1000 Hz nachgeschaltet ist. Das Ausgangssignal des Filters wird einem Analog/Digital-Wandler zugeführt und digitali­ siert. Die Abtastung erfolgt in einem zeitlichen Abstand von 500 µs, die Auflösung ist 12 Bit.

Der durch den Draht in den Glühstrecken I, II, III flie­ ßende Strom wird mittels Sensoren 40, 41 und 42 erfaßt, wobei der Sensor noch in bezug auf die Fig. 7 im einzelnen erläutert wird. Die erfaßten Meßgrößen werden in den Wand­ lereinrichtungen 45, 46, 47 digitalisiert. Die Wandlerein­ richtungen 45, 46, 47 für die Stromwerte bestehen in glei­ cher Weise wie die Wandlereinrichtungen 35, 36, 37 für die Spannungswerte aus einem Tiefpaßfilter mit einer Grenzfre­ quenz von 1000 Hz, dem ein Analog/Digital-Wandler nachge­ schaltet ist. Abtastrate und Auflösung sind gleich wie bei den Wandlereinrichtungen 35 bis 37.

Auch die Ausgangsspannung des Tachogenerators wird in ei­ ner Wandlereinrichtung 48 digitalisiert.

Die digitalisierten Werte werden einer Prozessoreinrich­ tung 50 zugeführt, vorzugsweise einer Mikroprozessorein­ richtung, in der aus den digitalisierten Werten die Effek­ tivwerte für die Spannung und den Strom gewonnen und die effektive Glühleistung in den einzelnen Glühstrecken er­ mittelt wird, wie dies nachfolgend noch erläutert wird.

Zur Steuerung der Wechselstromsteller gibt die Prozessor­ einrichtung 50 Steuersignale aus, die in Signalerzeugungs­ einrichtungen 53, 54, 55 in zur Ansteuerung der Wechsel­ stromsteller geeignete Steuersignale umgewandelt werden.

Die Sensoren 40, 41 und 42 zur Erfassung des in den Glüh­ strecken fließenden Stromes bestehen, wie Fig. 7 zeigt, aus einem Eisenring 70, welcher durch einen Spalt 71 un­ terbrochen ist. In den Spalt 71 ist eine Hall-Sonde 73 mit Zuleitungen 74, 75 eingeklebt.

Der in den Glühstrecken fließende Strom induziert einen magnetischen Fluß im Eisenring 70, welcher im Spalt 71 durch die Hall-Sonde 73 gemessen wird. Die an den Zulei­ tungen 74, 75 anliegende Hall-Spannung kann unmittelbar in den durch die Glühstrecke fließenden Strom umgerechnet werden.

Die Verwendung einer solchen Meßeinrichtung zur Messung des Stromes in einer Draht-Glühvorrichtung hat besondere Vorteile. Zum einen erfolgt die Messung berührungslos, so daß weder der Draht noch der Meßaufnehmer einem Verschleiß unterworfen sind. Weiterhin ist die Meßeinrichtung im we­ sentlichen unempfindlich gegenüber Verschmutzungen. Da die Hall-Sonde praktisch trägheitslos arbeitet, kann der Strom sehr präzise und mit exaktem zeitlichen Verlauf erfaßt werden.

Der in Fig. 7 dargestellte Meßaufnehmer ist im wesentli­ chen einstückig ausgebildet, d. h., daß der Draht durch die Öffnung im Ring 70 durchgefädelt werden muß. Statt dieser Gestaltung kann auch ein teilbarer Ring verwendet werden, in den der Draht lediglich eingelegt werden muß.

Statt einer Teilung des Ringes kann auch vorgesehen wer­ den, die Hall-Sonde selbst entnehmbar zu gestalten, so daß der Draht durch den für die Hall-Sonde vorgesehenen Spalt in den Ring eingelegt werden kann.

Die Funktion dieser Vorrichtung wird nun in bezug auf die Fig. 2 bis 6 erläutert:

Die Fig. 2 zeigt in dimensionsloser Darstellung den zeit­ lichen Verlauf der Glühspannung während einer Zeitdauer von 25 ms, wobei die Drahtdurchlaufgeschwindigkeit hier 10 m/s betrug. Der Drahtdurchmesser war, wie erwähnt, und wie auch für die weiteren Figuren gültig, 0,63 mm. Das Meßer­ gebnis bezieht sich, wie auch die der anderen Figuren, auf die letzte Glühstrecke III.

Auf der Ordinate 80 ist ein dimensionsloser Kennwert der Spannung, auf der Abszisse 81 die Zeit abgetragen. Der Glühspannungsverlauf ist mit 82 bezeichnet.

Wie sich aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ergibt, weicht der Verlauf der Spannung deutlich von einem sinusförmigen Verlauf ab. Eine Effektivwertbildung, bei welcher ein ma­ thematisch exakter sinusförmiger Verlauf zugrundegelegt wird, führt deshalb bei derartigen Spannungsverläufen zu erheblichen Fehlern.

Die Fig. 3 zeigt das Amplitudenspektrum des Kurvenlaufes der Glühspannung gemäß Fig. 2.

Auf der Ordinate 83 ist ein dimensionsloser Kennwert der Amplitude, auf der Abszisse 84 die Frequenz in kHz abge­ tragen. Der Verlauf der Amplitude über der Frequenz ist mit 85 bezeichnet.

Die Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf des Stroms 92 in der Glühstrecke III für ein vorgegebenes Zeitintervall. Dabei ist auf der Ordinate 90 ein dimensionsloser Kennwert des Glühstroms und auf der Abszisse 91 die Zeit abgetra­ gen.

Die Fig. 5 zeigt (für ein größeres Zeitintervall als Fig. 4) den Effektivwert 97 des Stromes, wobei hier ebenfalls ein dimensionsloser Kennwert des Stromes auf der Ordinate 95 und die Zeit auf der Abszisse 96 abgetragen ist. Es ist interessant zu sehen, daß trotz gleichbleibender Draht- Durchlaufgeschwindigkeit der Strom größeren Schwankungen unterworfen ist.

Aus den gemessenen Werten der Spannung und des Stromes für jede der drei Glühstrecken ermittelt die Prozessoreinrich­ tung 50 durch Multiplikation der jeweiligen Effektivwerte von Spannung und Strom die Glühleistung in den einzelnen Glühstrecken.

Die Fig. 6 zeigt in einem Diagramm übereinander angeordnet die Glühspannung, den Glühstrom und die Glühleistung in der Glühstrecke III. Dabei ist im obersten Diagramm 110 auf der Ordinate 111 ein dimensionsloser Kennwert der Spannung und auf der Zeitachse 112 die Zeit abgetragen. Der Kurvenverlauf 113 bezeichnet den dimensionslosen Kenn­ wert der Spannung.

Im Diagramm 120 ist auf der Ordinate 121 ein dimensions­ loser Kennwert des Stromes abgetragen und auf der Abszisse 122 die Zeit, in den gleichen Einheiten wie im Diagramm 110. Der Kurvenverlauf 123 gibt den Verlauf eines dimen­ sionslosen Kennwertes des Glühstromes über der Zeit wie­ der.

Im dritten Diagramm 130 ist auf der Ordinate 130 ein di­ mensionsloser Kennwert für die elektrische Leistung abge­ tragen, und auf der Abszisse 132 die Zeit in gleichen Ein­ heiten und zum gleichen Zeitpunkt wie bei den Diagrammen 110 und 120. Der Kurvenverlauf 133 gibt die momentane, von der Prozessoreinrichtung 50 berechnete Glühleistung wie­ der.

Die Prozessoreinrichtung 50 vergleicht nun für jede der Glühstrecken I, II und III die momentan zugeführte Leistung mit der Glühleistung, welche für die jeweilige Geschwindigkeit erforderlich ist. Dies kann durch eine Auswertung der vorstehend wiedergegebenen Formel erfolgen. Stattdessen ist es aber auch möglich, in einem Speicher der Steuereinrichtung 50 ein entsprechendes Kennfeld für die gewünschten Glühleistungswerte einzuspeichern, aus dem dann, gegebenenfalls mit einer Interpolation, die jeweils erforderliche Glühleistung für die Glühstrecken I, II und III ermittelt wird.

Tritt zwischen dieser Soll-Glühleistung und den ermittel­ ten Glühleistungen eine Differenz auf, so werden die Sig­ nalerzeugungseinrichtungen 53, 54, 55 in entsprechender Weise beeinflußt, um die Glühspannung in den einzelnen Glühstrecken so zu verändern, daß die Abweichung minimiert wird. Dadurch wird eine sehr schnelle und präzise Regelung der Glühleistung erreicht, was sich sehr positiv auf die Qualität des erzeugten Drahtes auswirkt.

Neben dieser Aufgabe der Regelung hat die Prozessorein­ richtung weiterhin die Aufgabe, die gemessenen Größen zu überwachen, um einen unregelmäßigen Betrieb der Anlage, insbesondere den Verschleiß von Bürsten und/oder Kontakt­ rollen festzustellen.

Da der Widerstand des Drahtes in den einzelnen Glühstrec­ ken bekannt ist, kann ermittelt werden, ob ein größerer, nicht erwünschter Spannungsabfall in der Stromübertragung von Bürste zu Kontaktrolle bzw. von Kontaktrolle zum Draht auftritt. Wird festgestellt, daß die zur Erzeugung eines bestimmten Glühstromes notwendige Spannung höher ist, als ein vorgegebener Grenzwert, wird ein Signal ausgegeben, um die Fehlfunktion der Glühanlage anzuzeigen.

Statt einer Berechnung des Spannungsabfalles können auch Vergleichswerte in Form einer Tabelle gespeichert werden, in der niedergelegt ist, welche Glühspannung bei korrektem Betrieb erforderlich ist, um einen bestimmten Glühstrom hervorzurufen. Übersteigen die gemessenen Effektivwerte der Spannung diese gespeicherten Werte um einen bestimmten Betrag, zeigt dies einen unerwünscht hohen Übergangswider­ stand an.

Weiterhin überwacht die Prozessoreinrichtung 50 auch die zeitlichen Schwankungen von Glühstrom und Glühleistung. Wenn der Glühstrom stärkeren zeitlichen Schwankungen un­ terworfen ist, ist dies ein deutliches Zeichen dafür, daß die Stromübertragung ungleichmäßig erfolgt. Dies ist ein Hinweis für den Verschleiß der Kontaktrollen. Zur Beurtei­ lung der Schwankung wird der Effektivwert des Glühstromes und die Glühleistung in bezug auf die Schwankung der Am­ plitude und auf die Häufigkeit der Schwankungen unter­ sucht. Dazu werden die bereits in digitaler Form vorlie­ genden Werte des Glühstroms und der Glühleistung numeri­ schen statischen Verfahren zur Kurvenbeurteilung unterwor­ fen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.

Durch die vorbeschriebene Vorrichtung und das vorbeschrie­ bene Verfahren ist es möglich, die Glühleistung sehr exakt zu erfassen und zu regeln, und damit den Draht genau mit dem gewünschten Temperaturprofil zu erwärmen. Im Unter­ schied zu den Vorrichtungen des Standes der Technik können Abweichungen der Glühleistung, insbesondere durch Über­ gangswiderstände erfaßt und durch die Regelung ausgegli­ chen werden.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird jede der Glüh­ strecken I, II und III individuell auf den vorgegebenen Glühleistungswert geregelt. Um den Aufbau zu vereinfachen, ist es aber auch möglich, statt der Regelung aller drei Glühstrecken nur eine oder nur zwei Glühstrecken zu regeln. Falls nur eine Glühstrecke geregelt wird, wird man vorzugsweise die Glühstrecke III regeln, falls zwei Glühstrecken geregelt werden, wird vorzugsweise die Glüh­ strecke I und die Glühstrecke III geregelt.

Es ist ferner möglich, die Regelung der Glühstrecke I und II in einer Regelung zusammenzufassen.

Wenn zumindest zwei Glühstrecken nach dem vorbeschriebenen Verfahren geregelt werden, ist es auch möglich, einen Stillstand der Anlage und die damit verbundene Abkühlung des Drahtes innerhalb der Glühvorrichtung auszugleichen. Dazu wird, wie in der DE 40 10 309 C1 beschrieben, die der letzten Glühstrecke III zugeführte Glühleistung während einer vorbestimmten Zeitdauer so weit erhöht, daß die in der Glühvorrichtung eingetretene Abkühlung ausgeglichen wird. Da bei einem Zeitabstand von 500 µs zwischen den einzelnen Abtastungen bei einer Drahtgeschwindigkeit von 10 m/s die einzelnen Meßpunkte bezogen auf den Draht einen Abstand von 5 mm aufweisen, kann die Regelung besonders exakt vorgenommen werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Regelung der Glühleistung in zumindest einer Glühstrecke einer Durchlauf-Glühanlage für me­ tallisches Stranggut, bei welchem
mittels einer ersten Meßeinrichtung (7) die Durch­ laufgeschwindigkeit des die Durchlauf-Glühvorrichtung durchlaufenden Stranggutes (D) erfaßt und ein für diese repräsentatives elektrisches Signal ausgegeben wird,
mittels einer zweiten Meßeinrichtung (30, 31, 32) die an der Glühstrecke anliegende momentane Spannung er­ faßt und ein dafür repräsentatives Signal ausgegeben wird,
der erfaßte momentane Werte der Spannung in einen Effektivwert (U_e) umgewandelt wird, und
mittels einer Steuereinrichtung (50), aus dem ermit­ telten Effektivwert der Spannung ein Steuersignal gebildet wird, durch welche die der Glühstrecke zu­ geführte Spannung verändert wird, um einen von der gemessenen Geschwindigkeit abhängigen, vorbestimmten Wert der Glühleistung zu erreichen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in der zumindest einen Glühstrecke fließende Strom mittels einer dritten Meßeinrichtung (40, 41, 42) erfaßt wird,
daß der oder die gemessenen Momentanwerte der Glüh­ spannung digitalisiert und integriert werden, um je­ weils für eine vorgegebene kurze Zeitdauer den Effek­ tivwert der Spannung zu ermitteln,
daß der gemessene Momentanwert des Glühstroms digita­ lisiert und integriert wird, um jeweils für die glei­ che vorgegebene kurze Zeitdauer, wie bei der Glüh­ spannung, den entsprechenden Effektivwert zu ermit­ teln, und
daß die Steuereinrichtung als Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, in welcher die berechneten Effektiv­ werte von Glühspannung und Glühstrom multipliziert werden, um die der jeweiligen Glühstrecke tatsächlich zugeführte Glühleistung zu berechnen, und mit der vorgegebenen Glühleistung zu vergleichen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der zumindest einen Glühstrecke fließende Strom berührungslos am in der Glühstrecke befindli­ chen Draht gemessen wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prozessoreinrichtung aus den gemes­ senen Effektivwerten der Glühspannung und aus den gemessenen Effektivwerten des Glühstromes den elek­ trischen Widerstand ermittelt und ein Alarmsignal ausgibt, wenn dieser Widerstand über einem vorgegebe­ nen Wert liegt.

4. Vorrichtung zur Regelung der Glühleistung in zumin­ dest einer Glühstrecke einer Durchlauf-Glühanlage für metallisches Stranggut, mit
einer ersten Meßeinrichtung (7), welche die Durch­ laufgeschwindigkeit des die Durchlauf-Glühvorrichtung durchlaufenden Stranggutes (D) erfaßt, und ein für diese repräsentatives elektrisches Signal ausgibt;
einer zweiten Meßeinrichtung (30, 31, 32), welche ein Signal ausgibt, das für die an der Glühstrecke anlie­ gende momentane Spannung repräsentativ ist;
einer Einrichtung, die aus dem erfaßten momentanen Wert der Spannung an der Glühstrecke einen Effektiv­ wert (U_e) bildet, und
einer Steuereinrichtung (50), welche aus dem ermit­ telten Effektivwert der Spannung ein Steuersignal bildet, durch welche die der Glühstrecke zugeführte Spannung verändert wird, um einen von der gemessenen Geschwindigkeit abhängigen, vorbestimmten Wert der Glühleistung zu erreichen,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine dritte Meßeinrichtung (40, 41, 42) vorgese­ hen ist, welche ein Meßsignal ausgibt, das für den in der zumindest einen Glühstrecke fließenden Strom re­ präsentativ ist,
daß eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, durch welche der gemessene momentane Wert des Glühstroms in einen Effektivwert gewandelt wird,
daß diese erste und zweite Einrichtung jeweils eine erste (35, 36, 37) und eine zweite (45, 46, 47) Wandlereinrichtung mit einer Digitalisierstufe bein­ haltet, in welcher die gemessenen Momentanwerte von Spannung und Strom digitalisiert werden, und daß je­ der Wandlereinrichtung eine Integriereinrichtung nachgeschaltet ist, in welcher aus diesen digitali­ sierten Wert jeweils für eine vorgegebene kurze Zeit­ dauer der entsprechende Effektivwert ermittelt wird, und
daß die Steuereinrichtung als Prozessoreinrichtung ausgebildet ist und eine Multiplikationseinrichtung aufweist, in welcher aus den berechneten Effektivwer­ ten die der jeweiligen Glühstrecke tatsächlich zuge­ führte Glühleistung berechnet wird.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese dritte Meßeinrichtung (40, 41, 42) als In­ duktionsmeßeinrichtung vorgesehen ist, welche den in der Glühstrecke fließenden Strom berührungslos er­ faßt.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Meßeinrichtung (40, 41, 42) als Eisen­ ring (70) ausgebildet ist, welche durch einen Spalt (71) unterbrochen ist, in dem eine Hall-Sonde (73) zur Messung des magnetischen Flusses im Eisenring angeordnet ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenring teilbar ausgeführt ist, um das Ein­ legen des Drahtes zu erleichtern.

8. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wandlerein­ richtung (35, 36, 37; 45, 46, 47) einen Tiefpaßfilter aufweist, dem ein Analog/Digital-Wandler nachgeschal­ tet ist.

9. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ab­ stand, mit welchem die einzelnen Meßwerte auf genommen und digitalisiert werden, kleiner als 5 ms ist.