DE1112215B

DE1112215B - Contact device for the direct electrical resistance heating of rod-shaped bodies made of metal

Info

Publication number: DE1112215B
Application number: DEA28070A
Authority: DE
Inventors: Hans Forrer
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1957-09-06
Filing date: 1957-10-10
Publication date: 1961-08-03

Description

Kontaktvorrichtung für die unmittelbare elektrische Widerstandserhitzung von stabförmigen Körpern aus Metall Bei der unmittelbaren elektrischen Widerstandserhitzung von stabförmigen Körpern aus Stahl, beispielsweise beim Glühen von Knüppeln, Platinen und Stäben, ist es bekanntlich sehr schwierig, die Kontaktgebung auf befriedigende und gleichzeitig einfache Weise zu lösen. Bis jetzt ist es vorgeschlagen worden, den zu erhitzenden Stab sowohl an den Seitenflächen wie auch an den Stirnenden mit Kontaktkörpern in Berührung zu bringen, wobei für das Ein- und Ausspannen des Stabes die Kontakte mittels eines hydraulischen Systems mit je einem Betätigungszylinder pro Kontakt verstellt werden. Solche Kontaktvorrichtungen sind aber verhältnismäßig kompliziert und bedingen einen entsprechend großen Aufwand. Ferner ist keine genügende Sicherheit für die Kontaktgebung während des Betriebes gewährleistet, da bei einer Störung in der Steuerung der Kontaktdruck sofort nachläßt und ein Kontaktbrand entstehen kann.Contact device for direct electrical resistance heating of rod-shaped bodies made of metal In the case of direct electrical resistance heating of rod-shaped bodies made of steel, for example when annealing billets, blanks and rods, it is known to be very difficult to make the contact on satisfactory and at the same time easy way to solve. So far it has been suggested the rod to be heated on both the side surfaces and the front ends Bring contact bodies into contact, with for the clamping and unclamping of the rod the contacts by means of a hydraulic system with one actuating cylinder each can be adjusted per contact. Such contact devices are, however, proportionate complicated and require a correspondingly large amount of effort. Furthermore, it is not a sufficient one Safety for the contact during operation is guaranteed, since a Malfunction in the control, the contact pressure decreases immediately and a contact fire occurs can.

Die Erfindung bezieht sich nunmehr auf eine Kontaktvorrichtung für die unmittelbare elektrische Widerstandserhitzung von stabförmigen Körpern aus Metall mit mindestens zwei Seitenkontakten und mindestens einem Stirnkontakt, wobei sämtliche Kontakte in der Betriebsstellung durch Federdruck an das Werkstück angepreßt werden. Die Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte durch eine zentrale gemeinsame Betätigungseinrichtung verstellt werden, die aus zwei in einem gemeinsamen Steuerzylinder untergebrachten Kolben besteht, wovon der eine Kolben mit einem konischen Teil ausgebildet ist, der über im Zylindergehäuse radial geführte verschiebbare Bolzen das Abheben der Seitenkontakte bewirkt, während der zweite Kolben mit der Kontaktbrücke der Kontaktvorrichtung starr verbunden ist und das Abheben des Stirnkontaktes bewirkt. Durch diese neue Kontaktvorrichtung ergibt sich gegenüber den bisher bekannten Kontaktvorrichtungen eine sehr wesentliche Vereinfachung, indem sämtliche Seiten- und Stirnkontakte der Vorrichtung nur eine gemeinsame Betätigungseinrichtung benötigen. Während des Heizvorganges erfolgt die Kontaktgebung lediglich durch Federdruck der durch eine eventuelle Störung in der Betätigungseinrichtung nicht beeinlußt wird. Ferner kann die Kontaktvorrichtung in der geschlossenen Lage sich in axialer Richtung frei bewegen, wodurch jede Längenänderung des Werkstückes infolge Wärmedehnung selbsttätig ausgeglichen wird.The invention now relates to a contact device for the direct electrical resistance heating of rod-shaped bodies made of metal with at least two side contacts and at least one forehead contact, all of which Contacts in the operating position are pressed against the workpiece by spring pressure. The contact device according to the invention is characterized in that the contacts can be adjusted by a central common actuating device that consists of two pistons housed in a common control cylinder, of which the a piston is formed with a conical portion that extends over inside the cylinder housing radially guided displaceable bolt causes the lifting of the side contacts while the second piston is rigidly connected to the contact bridge of the contact device and causes the forehead contact to lift off. With this new contact device there is a very substantial one compared to the previously known contact devices Simplification by all side and front contacts of the device only one need common actuator. During the heating process, the Contact is only made by spring pressure caused by a possible malfunction in the Actuating device is not affected. Furthermore, the contact device in the closed position move freely in the axial direction, eliminating any change in length of the workpiece is automatically compensated for due to thermal expansion.

An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, und zwar ist in den Fig. 1 bis 3 eine Kontaktvorrichtung in schematischer Weise im Aufriß bzw. teilweise im Schnitt in drei verschiedenen Stellungen der Kontakte gezeigt. Die Kontaktvorrichtung besitzt mindestens zwei symmetrisch um die Achse des zu erhitzenden Stabes a angeordnete Seitenkontakte b, wovon der Einfachheit halber in der Zeichnung nur einer gezeigt ist und ferner noch einen Stirnkontakt c.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing, namely in FIGS. 1 to 3 a contact device is shown schematically in elevation or partially in section in three different positions of the contacts. The contact device has at least two side contacts b arranged symmetrically about the axis of the rod to be heated a , of which only one is shown in the drawing for the sake of simplicity, and also an end contact c.

Die Seitenkontakte b sind an je einem Tragarm d befestigt, der mittels einer Druckfeder e über einen Winkelhebel f mit dem für alle Kontakte gemeinsamen zentralen Steuerzylinder g in Verbindung steht. Dieser Winkelhebel f ist auf den am Tragarm vorgesehenen Drehzapfen h drehbar gelagert und kann sich gleichzeitig um die Achse i am Zylinder g frei drehen. Der Tragarm d ist um eine Drehachse k schwenkbar angeordnet. Innerhalb des für die Betätigung bzw. Steuerung der Kontaktvorrichtung dienenden hydraulischen Zylinders g befindet sich ein Kolben l mit konischem Mittelstück sowie ein zweiter Kolben m, der über eine Stange n mit der auf dem Stromzuführungsrohr o befestigten Kontaktbrücke p starr verbunden ist. Auf dem konischen Teil des Kolbens l ruht der radial geführte bewegliche Bolzen s, der mit seinem äußeren Ende mit einer Abschrägung t auf dem Tragarm zusammenarbeitet. Der Zylinder g ist ferner mit den Ein- bzw. Auslaßöffnungen 1, 2 und 3 versehen, deren Zweck noch näher erläutert wird. Mit q ist das Federsystem für die Erzeugung des Stirnkontaktdruckes bezeichnet, während r die Kupferverbindungen für die Stromzuführung zu den Seitenkontakten b sind.The side contacts b are each attached to a support arm d which is connected to the central control cylinder g common to all contacts by means of a compression spring e via an angle lever f. This angle lever f is rotatably mounted on the pivot h provided on the support arm and can simultaneously rotate freely about the axis i on the cylinder g. The support arm d is arranged to be pivotable about an axis of rotation k. Inside the hydraulic cylinder g used to actuate or control the contact device there is a piston l with a conical center piece and a second piston m which is rigidly connected via a rod n to the contact bridge p attached to the power supply tube o. The radially guided movable bolt s rests on the conical part of the piston l and cooperates with its outer end with a bevel t on the support arm. The cylinder g is also provided with the inlet and outlet openings 1, 2 and 3, the purpose of which will be explained in more detail. The spring system for generating the forehead contact pressure is denoted by q, while r are the copper connections for the power supply to the side contacts b.

In der Fig. 1 ist die Kontaktvorrichtung zurückgefahren, d. h. außer Betrieb, wobei die linke Seite des Kolbens l mit Druckmedium beaufschlagt ist, während die Zylinderöffnungen 2 - und 3 geöffnet sind. Die beiden Federsysteme e und q sind gespannt. Sobald der zu erhitzende Stab a in die Erhitzungsstelle gebracht worden ist, wird nunmehr durch die Öffnung 2 ebenfalls Drucköl dem Zylinder zugeführt. Dadurch wird die ganze Kontaktvorrichtung in axialer Richtung nach links verschoben, d. h. in die Betriebsstellung gebracht, wobei der Stirnkontakt c mit dem Stabende in Berührung kommt (Fig. 2). Die Seitenkontakte b sind zunächst noch offen, und um diese in die Schließstellung zu bringen, wird nunmehr die Öffnung 1 freigegeben, so daß der Druck auf der rechten Seite des Kolbens l diesen nach links in die in Fig.3 dargestellte Lage verschiebt. Gleichzeitig mit dieser Verstellung des Kolbens l bewegt sich der auf dem konischen Teil des Kolbens l aufliegende Bolzen s radial nach innen und hebt sich somit vom Tragarm d ab. Der Seitenkontakt b wird nunmehr durch die Feder e und der Stirnkontakt c durch die Feder q an den Stab a angepreßt. Sämtliche Öffnungen 1 bis 3 sind geöffnet, und der Zylinder g ist drucklos, d. h., der ganze Kontaktdruck wird durch Federkraft allein erzeugt. Um den erhitzter! Stab ausspannen zu können und die Kontaktvorrichtung wieder in die in Fig. 1 dargestellte Lage zu bringen, wird über die Zylinderöffnung 1 der Kolben mit Drucköl beaufschlagt und bewegt sich somit nach rechts, wobei der Bolzens mit der abgeschrägten Fläche t am Tragarm in Berührung kommt und den Seitenkontakt b abhebt und gleichzeitig mit einer aus der Abschrägung resultierenden Kraftkomponente die Feder q spannt. Anschließend wird dann über die Öffnung 3 der andere Kolben m , mit Drucköl beaufschlagt, wodurch die ganze Kontaktvorrichtung wieder nach rechts verschoben wird (Fig.1).In FIG. 1, the contact device is moved back, ie out of operation, the left side of the piston 1 being acted upon by pressure medium, while the cylinder openings 2- and 3 are open. The two spring systems e and q are tensioned. As soon as the rod a to be heated has been brought into the heating point, pressure oil is now also supplied to the cylinder through the opening 2. As a result, the entire contact device is displaced to the left in the axial direction, ie brought into the operating position, the front contact c coming into contact with the rod end (FIG. 2). The side contacts b are initially still open, and in order to bring them into the closed position, the opening 1 is now released so that the pressure on the right side of the piston l shifts it to the left into the position shown in FIG. Simultaneously with this adjustment of the piston l, the bolt s resting on the conical part of the piston l moves radially inward and thus lifts off the support arm d. The side contact b is now pressed against the rod a by the spring e and the end contact c by the spring q . All openings 1 to 3 are open, and the cylinder g is pressureless, that is, the entire contact pressure is generated by spring force alone. To the heated! To be able to unclamp the rod and bring the contact device back into the position shown in Fig. 1, the piston is acted upon with pressure oil via the cylinder opening 1 and thus moves to the right, the bolt coming into contact with the beveled surface t on the support arm and the side contact b lifts off and at the same time tensions the spring q with a force component resulting from the bevel. Then the other piston m, is then acted upon with pressure oil via the opening 3, whereby the entire contact device is shifted to the right again (FIG. 1).

Die Betätigung bzw. Steuerung der Kontakte kann auch mittels Druckluft oder Druckwasser erfolgen oder die Betätigungseinrichtung kann elektromechanischer oder rein mechanischer Art sein. In der gegeschlossenen Lage der Kontaktvorrichtungen sind die an den Enden des zu erhitzenden Stabes wirkenden Kräfte (Seiten- und Stirnkontakte) in sich geschlossen. Während des Glühprozesses sind die beiden Kontaktvorrichtungen in axialer Richtung frei beweglich, so daß keine wesentlichen Kräfte auf den Stab übertragen werden. Jede thermische Ausdehnung des Stabes wird automatisch durch die Kontaktvorrichtungen aufgenommen. Ferner wird, dadurch daß die Kontakte lediglich durch Druckfedern angepreßt werden, durch die Kontaktvorrichtung eine bestimmte Zentrierung des Stabes ermöglicht, was bei Kontaktvorrichtungen mit Einzelpressung der Kontakte mittels hydraulisch betätigter Kolben ausgeschlossen ist. Außerdem ergibt die Federanpressung den großen Vorteil, daß bei Druckausfall im Betätigungszylinder der Glühprozeß nicht durch abnehmenden Kontaktdruck gefährdet wird.The contacts can also be actuated or controlled by means of compressed air or pressurized water or the actuator can be electromechanical or be of a purely mechanical nature. In the closed position of the contact devices are the forces acting at the ends of the rod to be heated (side and front contacts) self-contained. During the annealing process, the two contact devices are Can be moved freely in the axial direction, so that no significant forces are exerted on the rod be transmitted. Any thermal expansion of the rod is automatically carried out added the contact devices. Furthermore, the fact that the contacts are only are pressed by compression springs, a certain by the contact device Centering of the rod enables what happens with contact devices with single pressure the contacts by means of hydraulically operated pistons are excluded. aside from that the spring pressure gives the great advantage that in the event of a pressure failure in the actuating cylinder the annealing process is not endangered by decreasing contact pressure.

Um die Kontaktvorrichtung für die Behandlung von Stäben verschiedener Länge anwenden zu können, ist eine möglichst einfache Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Kontaktvorrichtungen in der Glühachse erwünscht. Bei der beschriebenen Vorrichtung kann diese Bedingung sehr leicht erfüllt werden, indem die Kontaktvorrichtung noch mit einem Klinkensystem oder ähnlichen Hemmvorrichtungen ausgerüstet wird und für die Verschiebung des Kontaktkopfes und der Kontaktbrücke die bereits für die Betätigung der Kontakte vorgesehene Einrichtung verwendet wird.To the contact device for the treatment of rods different Being able to use length is as simple as possible changing the mutual Distance between the contact devices in the annealing axis is desirable. With the described Device, this condition can be met very easily by using the contact device is still equipped with a latch system or similar locking devices and for the displacement of the contact head and the contact bridge which are already used for the Actuation of the contacts provided device is used.

Die Wirkungsweise dieser Verschiebevorrichtung ist an Hand der Fig. 4 bis 6 näher erläutert, wo die dargestellte Kontaktvorrichtung noch mit den Klinken x und y ausgerüstet ist, die mit einer Nockenstange z zusammenwirken.The mode of operation of this displacement device is illustrated in FIG. 4 to 6 explained in more detail where the contact device shown is still with the pawls x and y, which cooperate with a cam rod z.

Um die Kontaktvorrichtung beispielsweise nach links zu verschieben, wird zunächst die Kontaktbrücke p (Fig. 4) gelöst, so daß sie auf dem Stromzuführungsrohr o axial verschoben werden kann. Durch Beaufschlagung des Kolbens m mit Drucköl wird die Kontaktbrücke p an die Kontaktvorrichtung gezogen, während diese letztere durch die an der Nockenstange z eingefallene Klinke x festgehalten wird. Diese Stellung ist in Fig. 5 gezeigt. Nunmehr wird, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, die Kontaktbrücke durch die andere Klinke y festgehalten, während die Kontaktvorrichtung durch eine Rückbewegung des Kolbens m nach links verschoben wird. Je nach der gewünschten Verschiebung der Kontaktvorrichtung kann diese schrittweise Verstellung mehrmals wiederholt werden. Um die Kontaktvorrichtung samt der Kontaktbrücke in die umgekehrte Richtung bewegen zu können, müssen zuerst die Klinken x und y durch die Hebel u von der Lage I in die Lage 1I verdreht werden.To move the contact device to the left, for example, the contact bridge p (Fig. 4) is first released so that it is on the power supply tube o Can be moved axially. By applying pressure oil to the piston m the contact bridge p pulled to the contact device, while the latter through the pawl x which has collapsed on the cam rod z is held. This position is shown in FIG. Now, as can be seen from FIG. 6, the contact bridge held by the other pawl y, while the contact device by a Return movement of the piston m is shifted to the left. Depending on the desired shift the contact device, this step-by-step adjustment can be repeated several times. To move the contact device together with the contact bridge in the opposite direction To be able to do so, you first have to move the pawls x and y through the lever u from position I in the position 1I can be rotated.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Contact device for the direct electrical resistance heating of rod-shaped bodies made of metal with at least two side contacts and at least one face contact, all contacts being pressed against the workpiece in the operating position by spring pressure, characterized in that the contacts are adjusted by a central common actuating device which consists of two pistons housed in a common control cylinder, one of which is designed with a conical part, which causes the side contacts to be lifted off via radially guided displaceable bolts in the cylinder housing, while the second piston is rigidly connected to the contact bridge of the contact device and causes the forehead contact to lift off.

2. Contact device according to claim 1, characterized in that the side contacts are attached to support arms are, which are pivotably arranged relative to the cylinder housing, and with a beveled surface are provided on which when lifting the contacts the radial slidable bolt run up and thereby a force component in the axial direction generate, which tensions the spring system for pressing the front contacts.

3. Contact device according to claim 1, characterized in that the pistons are hydraulic or operated pneumatically. 4. Contact device according to claim 1, characterized in that the contact device with a fixed contact bridge displaceable by the actuating device by the cylinder stroke in the axial direction is. 5. Contact device according to claim 1, characterized in that this device also serves to center the rod to be heated. 6. Contact device according to claim 1, characterized in that the actuating device in combination with a ratchet device in the axial direction for the purpose of adapting to different Serves rod lengths. Publications considered: German Patent Specifications No. 50,388, 64,021; German Auslegeschrift No. 1010 211; U.S. Patent No. 1,344,961; Swiss patent specification No. 243 518. Older ones considered Patents: German Patent No. 1026 894.