Anwendungsvarianten zur konduktiven Erwärmung von Stahlstäben / Stahldrähten

1. „Konduktive Erwärmung“ zur
Wärmebehandlung
-Anwendungsvarianten-"

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
 Prinzip „konduktive“ Erwärmung
 Grundlegendes
 Grenzen und Limitierungen
 Anwendungsvarianten (Wechselstrom 50Hz)
 -Konduktive Nickel-Banderwärmung (kontinuierlich)
 -Konduktive Walzdrahterwärmung (kontinuierlich) Ø 32mm-45mm
 -Konduktives Warmziehen (kontinuierlich) Ø 3mm-6mm
 -Konduktive Staberwärmung (kontinuierlich) Ø 6mm
 -Konduktive Staberwärmung (Taktbetrieb) Ø 18-32mm
 Randbedingungen
MEGATHERM
Agenda

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
Konduktive Erwärmung
Die Wärme entsteht im Werkstück selbst und wird nicht etwa von
außen durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung
übertragen.
Bei der konduktiven Erwärmung wird einem elektrischen Heizstrom
die Wärme direkt in dem zu erwärmenden Werkstück erzeugt
Dabei ist das Werkstück selbst ein Teil des Heizstromkreises
Die konduktive Erwärmung beruht auf folgendem physikalischen Prinzip
Nach dem ohmschen Gesetz I=U/R fließt in Abhängigkeit von der angelegten Spannung (U=Volt)
und dem elektr. Widerstand des zu erwärmenden Werkstücks (R=Ω)ein elektrischer Strom
(I=Ampere).
Die dabei wirksame Erwärmungsleistung P=U*I läßt die Temperatur in Abhängigkeit von der
Aufheizdauer (t)
im Werkstück ansteigen, da mit der Zeit die Energiemenge Q=P*t dem Werkstück zugeführt wird.
Die konduktive Erwärmung ist ein unmittelbares Erwärmungsverfahren (P=I²*R).
MEGATHERM
Prinzip
Prinzipschaltbild

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
1phas. Ausführung mit Phasenanschnitt zur Spannungsanpassung
MEGATHERM
Prinzip

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
Ohmsches Gesetz Wärmemenge J (Joule)
Elektrischer Widerstand (bei Raumtemperatur)
Elektrischer Widerstand (bei Zieltemperatur)
Elektrische Leistung
Elektrische Arbeit (Ws)
MEGATHERM
Grundlegendes

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
Bei der konduktiven Erwärmung muss ein gleichmäßiger Stromeintrag durch die Kontaktierung
und Stromzuführung gewährleistet sein!
Der limitierende Faktor ist dabei immer…
…die Stromtragfähigkeit der Kontaktierung
!!!!! = Werkstoff!
MEGATHERM
Grenzen und Limitierungen
Konduktive
Erwärmung
RÜ
Übergangs-
widerstand
RL !!!!!!
Last-
widerstand
Geometrie

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
-Konduktive Banderwärmung
MEGATHERM
Anwendungsvariante 50Hz
Wassergekühlte Kontaktrollen in V-Schaltung
Hochstromtrafo „wassergekühlt“
40kVA, Ii0 400V/2V, 2kA

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
-Konduktive Walzdrahterwärmung (kontinuierlich) Ø 28mm-36mm
MEGATHERM
Anwendungsvariante 50Hz
3 Transformatoren, stehend, IP00, wassergekühlte
Wicklungen
680kVA, Ii0 400V/34V, 20kA
Kontaktierung über wassergekühlte Kontaktrollenpaare
Erwärmungstemperatur 900°C
Vorschub 8m – 13m/min

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
-Konduktives Warmziehen (kontinuierlich
Beim konduktiven „Warmziehen fungieren mindestens
2 Ziehsteine als Kontaktierung.
Das bedingt eine elektrische, Isolierung der Ziehsteine
gegenüber dem Maschinengestell.
Dabei sind Stromtragfähigkeit, Stromübertragbarkeit
in Abhängigkeit von Erwärmungstemperatur
und Drahtgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
Je nach Anwendung kommt
-eine mehrstufige Erwärmung,
-längenvariable
Erwärmungsstrecke
-aktive Kühlung der Ziehsteine
zur Einsatz.
MEGATHERM
Anwendungsvariante 50Hz

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
-Konduktive Staberwärmung (Taktbetrieb) Ø 6mm, 700mm lang
Beim konduktiven „Staberwärmung“ erfolgt die Kontaktierung
über bewegliche Kontaktzangen (wassergekühlt).
Zwecks Reduzierung der Verfahrzeiten / Vergrößerung der
eff. Heizzeit kommt die sog. V-Schaltung zur Anwendung.
MEGATHERM
Anwendungsvariante 50Hz
wassergekühlte
Zangenkontaktieru
ng
2 Stck Hochstromtrafo
„wassergekühlt“
Prinzipskizze
Heizdauer: 1,2 Sek
Auffheiztemperatur
250°C

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
-Konduktive Staberwärmung (Taktbetrieb) 2 x 300kVA
Ø 18-32mm, 300-520mm lang
Beim konduktiver „Staberwärmung“ für Schmiedeerwärmung
wird Ausführung als Doppelanlage bevorzugt.
(Halbierung der Taktzeit)
MEGATHERM
Anwendungsvariante 50Hz
Wassergekühlte Hochstromzuführung
Heizstrom bis max. 22000A
MT-KOND300

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Dipl.-Ing (FH) Ralf-Werner Held
Ersatzschaltbild
MEGATHERM
Randbedingungen

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