DE1039671B

DE1039671B - Device for progressive electrical heating of sheet metal strips in the immediate passage of current

Info

Publication number: DE1039671B
Application number: DED24729A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Alf
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; AEG AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; AEG AG
Priority date: 1957-01-22
Filing date: 1957-01-22
Publication date: 1958-09-25

Description

Es ist an sich bekannt, Blechbänder beispielsweise zu dem Zweck, eine zuvor galvanisch aufgebrachte Zinnschicht niederzuschmelzen, fortschreitend elektrisch zu erwärmen, indem der Strom unmittelbar durch das Blechband hindurchgeleitet wird. Die Zuleitung des Stromes erfolgt hierbei über Umlenkwalzen. Die Anordnung wird bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art so getroffen, daß zwei Walzen in gewissem Abstand voneinander in einer Ebene angeordnet sind, während eine dritte Walze in einer höher gelegenen Ebene vorgesehen ist. Diese drei Walzen sind mit der Sekundärseite des Transformators derart verbunden, daß die obere Walze an einen Pol, die beiden unteren an den anderen Pol gelegt sind. Hierdurch ergibt sich eine nur einphasige Belastung des einspeisenden Netzes.It is known per se to use sheet metal strips, for example, for the purpose of a previously galvanically applied Melt down the tin layer, gradually heating it electrically by directing the current is passed through the sheet metal strip. The current is fed in via deflection rollers. The arrangement is made in the known devices of this type that two rollers are arranged at a certain distance from each other in a plane, while a third roller in a higher level is provided. These three reels are with the secondary of the transformer connected in such a way that the upper roller is placed on one pole, the two lower rollers on the other pole are. This results in only a single-phase load on the supply network.

Um den vor allem bei einem verhältnismäßig langen Bandweg zwischen den einzelnen Speisepunkten auftretenden, verhältnismäßig großen induktiven Widerstand herabzusetzen und dadurch die zusätzliche Blindleistung zu vermindern, ist schon eine ähnliche Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher ein Wechselstrom von großer Stärke durch zwei parallele und benachbarte Bleche geschickt wird, derart, daß die Ströme in den Blechen in Gegenrichtung fließen und sich ihre magnetischen Felder aufheben, so daß der Strom nicht verdrängt wird, die Bleche über ihre ganze Breite gleichmäßig erwärmt werden. Aber auch bei der bekannten Vorrichtung wird das einspeisende Netz nur einphasig belastet. Außerdem ergeben sich vielfach Kontaktschwierigkeiten an den Walzen, die zu Beschädigungen des Bandes führen, was besonders dann von Bedeutung ist, wenn es sich darum handelt, auf dem Band eine glatte und saubere Zinnoberfläche zu erzielen.In order to avoid the, especially with a relatively long belt path between the individual feed points, reduce relatively large inductive resistance and thereby the additional To reduce reactive power, a similar device has already become known, in which a Alternating current of great strength is sent through two parallel and adjacent sheets, such that the currents in the sheets flow in the opposite direction and cancel their magnetic fields, so that the current is not displaced, the sheets are heated evenly over their entire width. But also in the known device, the feeding network is only loaded in one phase. Also arise multiple contact difficulties on the rollers, which lead to damage to the belt, which is particularly then it is important, if it is a question of a smooth and clean tin surface on the strip to achieve.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Glühen von Drähten oder Bändern bekanntgeworden, bei welcher ebenfalls die Werkstücke selbst als elektrische Heizwiderstände dienen und diesen über Stromkontaktrollen die elektrische Energie zugeführt wird. Dabei soll die Zahl der parallel angeordneten Werkstücke ein Vielfaches von Drei sein und zu ihrer Erhitzung ein Drehstrom verwendet werden, der über isoliert angeordnete Kontaktstellen den einzelnen im Stern oder Dreieck zusammengeschalteten Werkstücken zugeführt wird. Eine derartige Anordnung setzt aber eine kompliziert aufgebaute Anlage voraus, da immer mindestens drei Werkstücke gleichzeitig erhitzt werden müssen.It is also a device for annealing wires or strips has become known in which the workpieces themselves also serve as electrical heating resistors and these via current contact rollers the electrical energy is supplied. The number of workpieces arranged in parallel should be a It can be a multiple of three and a three-phase current is used to heat it, which is arranged in an isolated manner Contact points are fed to the individual workpieces connected together in a star or triangle will. Such an arrangement, however, requires a complex system, as always at least three workpieces have to be heated at the same time.

Durch die Erfindung sollen die oben beschriebenen Nachteile vermieden und trotzdem soll eine gleichmäßige Verteilung der Leistung auf die drei Phasen des Netzes erzielt werden, wobei gleichzeitig die induktiven Widerstände vermindert werden sollen. Ge-Vorrictitung zum fortschreitendenThe invention is intended to avoid the disadvantages described above and, nevertheless, a uniform Distribution of the power to the three phases of the network can be achieved, at the same time the inductive Resistances should be reduced. Ge storage to the progressive

elektrischen Erwärmen von Blechbändernelectrical heating of sheet metal strips

im unmittelbaren Stromdurchgangin the immediate passage of the current

Anmelder:
Deutsche EdelstahlwerkeApplicant:
German stainless steel works

Aktiengesellschaft,Corporation,

Krefeld, Oberschlesienstr. 16,Krefeld, Oberschlesienstr. 16,

und Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm· 150and General Electricity Society, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150

DipL-Ing. Fritz AIf, Remscheid-Hasten,
ist als Erfinder genannt wordenDipL-Ing. Fritz AIf, Remscheid-Hasten,
has been named as the inventor

löst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß zwei einander gegenüberstehende Gruppen von Umlenkwalzen vorgesehen werden, zwischen denen das Band hin- und hergeführt wird. Die eine Gruppe besteht hierbei aus vier in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordneten Walzen, von welchen drei an je eine Phase der Sekundärseite eines Hochstromtransformators angeschlossen sind, die beiden äußeren Walzen sind elektrisch miteinander verbunden. Die beiden innenliegenden Walzen werden zweckmäßig an je eine Phase, die beiden äußeren an die dritte Phase angeschlossen. Die Zuleitungen zu den äußeren Walzen werden dabei so geführt, daß sie die Zuleitungen zu den inneren Walzen umschließen.This object is achieved according to the invention in that two opposing groups of deflection rollers are provided, between which the Tape is guided back and forth. One group consists of four in the immediate vicinity mutually arranged rollers, three of which each have a phase on the secondary side of a high-current transformer are connected, the two outer rollers are electrically connected to each other. the Both inner rollers are expediently connected to one phase each, the two outer rollers to the third phase connected. The supply lines to the outer rollers are guided so that they are the supply lines to enclose the inner rollers.

Durch diese Maßnahmen wird eine gleichmäßige Belastung der drei Phasen erreicht, die auch dann noch wirksam bleibt, wenn mit großen Bandgeschwindigkeiten gearbeitet wird und große Leistungen erforderlich sind. Die Scheinleistung des Transformators wird erheblich verringert, weil kurze und symmetrisch zueinander angeordnete Zuleitungen zu den Speisewalzen vorgesehen werden können. Diese Scheinleistung wird weiterhin dadurch verringert, daß durch geeignete Bemessung der Walzen die Trümmer des laufenden Bandes parallel zueinander liegen und so eng wie möglich benachbart sind. In jeder Phase des speisenden Stromes sind diese Trümmer gegensinnig stromdurch-Through these measures, an even load on the three phases is achieved, which also then remains effective when working with high belt speeds and high performance is required are. The apparent power of the transformer is significantly reduced because it is short and symmetrical to each other arranged feed lines to the feed rollers can be provided. This apparent power will further reduced by suitable dimensioning of the rollers, the rubble of the current Ribbons are parallel to each other and as closely spaced as possible. In every phase of the dining In the current, these debris are flowed through in opposite directions.

80ί 639/39780ί 639/397

flössen, so daß ihr induktiver Widerstand stark vermindert wird. Die in Verbindung hiermit zweckmäßigerweise vorzusehenden zusätzlichen Rollen sorgen außerdem für eine enge Umschlingung der stromgespeisten Walzen, so daß die Kontaktschwierigkeitem auf ein Mindestmaß verringert werden.so that their inductive resistance is greatly reduced will. The additional roles to be expediently provided in connection with this also ensure a tight wrap around the current-fed rollers, so that the contact difficulties be reduced to a minimum.

In der Zeichnung ist rein schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt. In the drawing, a preferred embodiment of the inventive concept is shown purely schematically.

Abb. 1 ist eine Ansicht der Gesamteinrichtung; Abb. 2 ist eine Ansicht des Antriebes;Fig. 1 is a view of the entire device; Fig. 2 is a view of the drive;

Abb. 3 ist ein Querschnitt einer Kontaktwalze gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.Figure 3 is a cross section of a contact roller according to another embodiment of the invention.

Das zu erhitzende Band 1 wird zwischen zwei Gruppen von Walzen hin- und hergeführt. Die obere Gruppe 0 besteht aus drei Walzen 2, während die untere Gruppe u aus vier Walzen besteht. Diese vier unteren Walzen dienen der Stromzuführung zum Band, und zwar sind im gewählten Beispiel die beiden inneren Walzen R und 6" je am eine entsprechende Phase der Hochstromwicklung 8 des Transformators angeschlossen. Die beiden äußeren Walzen T sind an die dritte Phase angeschlossen. Die Zuleitungen 3 zu diesen beiden Walzen T sind so geführt, daß sie die Zuleitungen 4 zu den Walzen R und 5" umschließen. Auf diese Weise ergibt sich eine völlig symmetrische Anordnung der Zuleitungen, die außerdem vergleichsweise kurz gehalten werden können, weil die Walzen nebeneinander in einer Ebene liegen.The belt 1 to be heated is guided back and forth between two groups of rollers. The upper group 0 consists of three rollers 2, while the lower group u consists of four rollers. These four lower rollers are used to supply power to the strip, and in the selected example the two inner rollers R and 6 ″ are each connected to a corresponding phase of the high-current winding 8 of the transformer. The two outer rollers T are connected to the third phase 3 of these two rollers T are guided so that they enclose the feed lines 4 to the rollers R and 5 ″. This results in a completely symmetrical arrangement of the supply lines, which can also be kept comparatively short because the rollers lie next to one another in one plane.

Die Durchmesser der Walzen 0, die nicht stromgespeist sind, werden in Anpassung an die Achsabstände der Walzen der Gruppe u so gewählt, daß die Trümmer des Bandes parallel zueinander und, wie bei 5 angedeutet, paarweise so dicht wie möglich benachbart laufen. Es werden vorteilhafterweise auch gummierte Rollen 6 vorgesehen, die den Umschlingungswinkel des Bandes an den Walzen der Gruppe« erhöhen. Infolge der engen Nachbarschaft der Trümmer des Bandes, die in jeder Phase gegensinnig und von Phase zu Phase um 120° verschoben stromdurchflössen sind, wird die Scheinleistung des Transformators verringert.The diameters of the rollers 0, which are not powered, are selected in adaptation to the center distances of the rollers in group u so that the debris of the strip runs parallel to one another and, as indicated at 5, in pairs as close as possible. It is also advantageous to provide rubberized rollers 6 which increase the wrap angle of the belt on the rollers of the group. The apparent power of the transformer is reduced as a result of the close proximity of the debris of the strip, which are flowed through in opposite directions in each phase and shifted by 120 ° from phase to phase.

Infolge des Hin- und Herführens des Bandes zwischen den nicht stromgespeisten Walzen der Gruppe 0 und den stromgespeisten Walzen der Gruppe u ergibt sich eine erhebliche Verlängerung des Bandweges zwischen zwei Stromzuführungsstellen, verglichen mit bekannten Anordnungen. Die Verlängerung des Bandweges bedeutet eine Vergrößerung des Widerstandes. Infolgedessen ist es möglich, bei gleicher Leistung mit geringerer Stromstärke zu arbeiten. Die Folge hiervon ist eine Verminderung der Kontaktschwierigkeiten. Diese Kontaktschwierigkeiten werden auch noch dadurch vermindert, daß mittels der Rollen 6 der Umschlingungswinkel vergrößert und so der Übergangswiderstand verringert wird.As a result of the belt being guided back and forth between the non-current-fed rollers of group 0 and the current-fed rollers of group u , the belt path between two power supply points is considerably lengthened compared with known arrangements. The lengthening of the tape path means an increase in the resistance. As a result, it is possible to work with a lower amperage with the same power. The consequence of this is a reduction in contact difficulties. These contact difficulties are also reduced by increasing the wrap angle by means of the rollers 6 and thus reducing the contact resistance.

Die Leistung der Anlage kann auch noch dadurch vergrößert werden, daß für die engbenachbart laufenden Trümmer Kästen 7 vorgesehen werden, die die Trümmer umschließen. Diese Kästen werden vorzugsweise aus wärmeisolierendem Werkstoff hergestellt. Es ist ferner vorteilhaft, diese Kästen mit einem metallischen Belag vorzusehen, wobei die Beläge der einzelnen Kästen vorzugsweise untereinander und gegebenenfalls durch eine Leitung 9 auch mit dem Sternpunkt der Sekundärseite des Transformators elektrisch verbunden werden.The performance of the system can also be increased by the fact that for the close neighbors running debris boxes 7 are provided to enclose the debris. These boxes are preferred made of heat-insulating material. It is also advantageous to use these boxes to provide a metallic covering, the coverings of the individual boxes preferably one below the other and optionally through a line 9 also to the neutral point of the secondary side of the transformer be electrically connected.

Die Walzen 2 der Gruppe 0 werden vorzugsweise mit einem temperaturbeständigen Gummibelag versehen. Der Gummi kann dabei in an sich bekannter Weise durch einen Silikonüberzug gegen die auftretenden Temperaturen geschützt werden. So vorzugehen ist insbesondere dann möglich, wenn das Band auf Temperaturen zwischen 200 und 300° C erwärmt werden muß, wie dies beim Zinnaufschmelzen der Fall ist.The rollers 2 of group 0 are preferably provided with a temperature-resistant rubber covering. The rubber can be protected against the temperatures occurring in a manner known per se by a silicone coating. This is particularly possible when the strip has to be heated to temperatures between 200 and 300 ° C., as is the case with tin melting.

Die mit dem Gummibelag versehenen Walzen der Gruppe 0 eignen sich auch besonders dazu, das Band in Bewegung zu setzen. Die Gefahr, daß infolge von Wärmedehnungen u. dgl. ein Schlupf zwischen dem Band und den angetriebenen Walzen eintritt, ist auch dann nicht groß, wenn alle drei Walzen gemeinsam von einem Motor aus angetrieben werden. The group 0 rollers with the rubber coating are also particularly suitable for setting the belt in motion. The risk of slippage occurring between the belt and the driven rollers as a result of thermal expansion and the like is not great even if all three rollers are driven jointly by one motor.

Es kann aber unter Umständen aus anderen Gründen unzweckmäßig sein, die obenliegenden Walzen der Gruppe 0 anzutreiben. Der Antrieb erfolgt in diesem Fall von den stromgespeisten Walzen der Gruppe u aus. Um zu verhindern, daß in diesem Falle zwischen Band und Walze ein Schlupf eintritt, der zur Beschädigung der Bandoberfläche führen könnte, wird für jede Walze ein Einzelantrieb vorgesehen und zwischen der Walze und dem Motor eine elastische Kupplung angeordnet. Diese Anordnung ist in Abb. 2 schematisch dargestellt. Bei T ist eine der Walzen der Gruppe u dargestellt, über die das Band 1 hinwegläuft. Die Welle 11 der Walze ist bei 12 gelagert und trägt bei 10 Schleifringe für die Zuführung des Stromes über Bürsten 17. Der Antrieb erfolgt vom Motor 13 aus über die elastische Kupplung 14. An dem antreibenden Kupplungsteil ist ein Arm 15 befestigt, an dem angetriebenen Teil ein Arm 16. Der Arm 16 ist mit einem Schleifer versehen, der auf einer Widerstandsbahn schleifen kann, die am Arm 15 befestigt ist. Durch die elastische Kupplung 14 wird bewirkt, daß die Winkelstellung des Armes 15 gegenüber 16 umgesetzt wird in einen elektrischen Widerstandswert, dessen Größe dazu benutzt werden kann, in bekannter Weise den Antriebsmotor 13 auf konstantes Drehmoment oder konstante Leistung auszuregeln. Statt des Widerstandsgebers können auch die an sich bekannten kapazitiven oder induktiven Geber Verwendung finden.Under certain circumstances, however, it may be inexpedient to drive the group 0 rollers on top for other reasons. In this case, the drive is provided by the current-fed rollers in group u . In order to prevent the belt and roller from slipping in this case, which could lead to damage to the belt surface, an individual drive is provided for each roller and an elastic coupling is arranged between the roller and the motor. This arrangement is shown schematically in Fig. 2. At T one of the rollers of group u is shown, over which the belt 1 runs. The shaft 11 of the roller is mounted at 12 and carries slip rings at 10 for supplying the current via brushes 17. The drive is from the motor 13 via the flexible coupling 14. An arm 15 is attached to the driving coupling part and to the driven part an arm 16. The arm 16 is provided with a grinder which can grind on a resistance track attached to the arm 15. The elastic coupling 14 has the effect that the angular position of the arm 15 relative to 16 is converted into an electrical resistance value, the magnitude of which can be used to regulate the drive motor 13 to constant torque or constant power in a known manner. Instead of the resistance transmitter, the capacitive or inductive transmitters known per se can also be used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann statt der flexiblen Kupplung auf der Welle als flexibles Zwischenglied die Kontaktwalze so aufgebaut werden, daß auf die Welle 11 zunächst ein elastischer Gummikörper 19 aufgebracht wird und auf diesen die eigentliche Kontaktwalze 18. Die äußere Kontaktwalze 18 wird dann über flexible Stromführungsbänder mit den Schleifringen 10 verbunden. Diese Anordnung ist in Abb. 3 dargestellt. Die Regelarme, entsprechend den Armen 15 und 16, werden in diesem Fäll einerseits an der Welle 11 und andererseits an der Kontaktwalze angebracht. Auch bei dieser Anordnung ist die Winkelstellung dieser beiden Hebelarme für die übertragene Leistung bzw. das übertragene Drehmoment maßgebend. Diese letztere Anordnung hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Gummibelag zwischen der äußeren Kontaktwalze 18 und der Welle 11 wärmeisolierend wirkt und daher vom Band selbst keine Wärmeabführung auftritt. Darüber hinaus kann der Querschnitt der Kontaktwalze 18 so gewählt werden, daß dieser bei der vorhandenen Strombelastung sich selbst erwärmt und seinerseits Wärme an das Band abgibt, d. h. daß also keine Wärmeableitung, sondern eine Wärmezuleitung zum Band hin erfolgt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Achse 11 hohl auszuführen, damit diese von innen gegebenenfalls gekühlt werden kann. Diese Kühlung bewirkt, daß ein Temperaturanstieg in den Lagern 12 mit Sicherheit vermieden wird.In a further embodiment of the invention, instead of the flexible coupling on the shaft as a flexible one Intermediate member, the contact roller can be constructed so that on the shaft 11 first an elastic rubber body 19 is applied and the actual contact roller 18. The outer contact roller 18 is then connected to the slip rings 10 via flexible current carrying bands. This arrangement is in Fig. 3 shown. The control arms, corresponding to the arms 15 and 16, are on the one hand in this case of the shaft 11 and on the other hand attached to the contact roller. In this arrangement too, the Angular position of these two lever arms for the transmitted power or the transmitted torque authoritative. This latter arrangement also has the advantage that the rubber lining between the outer contact roller 18 and the shaft 11 has a heat-insulating effect and therefore none of the belt itself Heat dissipation occurs. In addition, the cross section of the contact roller 18 can be selected so that that this heats itself with the existing current load and in turn heat to the tape surrenders, d. H. So that there is no heat dissipation, but a heat conduction to the tape. In this In this case, it is expedient to make the axis 11 hollow so that it can be cooled from the inside if necessary can. This cooling has the effect that a temperature rise in the bearings 12 is avoided with certainty.

Sowohl die Anordnung nach Abb. 2 als auch die Anordnung nach Abb. 3 verhindern mit Sicherheit, daß ein Schlupf zwischen Band und Walze eintritt, so daß auf diese Weise Beschädigungen der Bandoberfläche vermieden werden können.Both the arrangement according to Fig. 2 and the arrangement according to Fig. 3 definitely prevent that a slip occurs between belt and roller, so that in this way damage to the belt surface can be avoided.

Claims

Patent claims:

1. Device for the progressive electrical heating of sheet metal strip in the immediate vicinity Passage of current with the supply of current via deflection rollers, characterized by two opposing groups of deflection rollers, between which the belt back and forth is brought here, one of four arranged in close proximity to one another Rolling consists of three of which each have a phase on the secondary side of a high-current transformer connected and of which the two outer rollers are directly electrically connected to one another are.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the power connection rollers the feed lines to the outer rollers enclose the feed lines to the inner rollers.

3 '. Device according to Claims 1 and 2, characterized by additional, the wrap angle of the belt on the power supply rollers elevating roles.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the diameter of the rollers of the non-powered group in adaptation to the center distances of the rollers of the powered Group are chosen so that the debris of the tape is parallel to each other and in pairs run as close together as possible.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that that a box enclosing both of them, in particular, for the closely spaced rubble made of heat-insulating material and a metallic covering, is provided, preferably the linings of the individual boxes with each other and, if necessary, with the star point are electrically connected to the secondary side of the transformer.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the non-current-fed, Preferably provided with a temperature-resistant rubber coating rollers are driven.

• 7. Device according to Claims 1 to 5, characterized in that the power supply rollers are driven.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by an individual drive of each roller with the use of a flexible coupling and arms placed on the coupling parts, their angular position to each other by electrical means by known resistance, inductive or capacitive encoder is converted into a regulation of the motor on constant power.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the contact roller (18) on the preferably hollow driven shaft (11) is placed with the interposition of an as elastic coupling · acting rubber body (19).

Considered publications:
German Patent No. 896 694;
German patent application S 13938 VIII d7 21h (published on December 10, 1953).

1 sheet of drawings