METHOD FOR THE DIRECT ELECTRICAL RESISTANCE HEATING OF METAL WORKPIECES

Abstract: 1. A method for direct electric resistance heating of metallic workpieces where, in addition to this, a temperature influence perpendicularly to the direction of current flow is effected by energy offers from outside within specific periods, characterized in that defined energy offers act for such a short time that no temperature compensation takes place across the section of the workpiece within these periods and, consequently, the temperature distribution perpendicularly to the direction of current flow is non-uniform.

Description: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur direkten elektrischen Widerstandserwärmung von metallischen Werkstücken, wobei eine Temperaturbeeinflussung senkrecht zur Stromflussrichtung vorgenommen wird. Bei der direkten elektrischen Widerstandsenrärmung erfolgt die Erwärmung durch direkte Umsetzung von elektrischer Energie in Wärme im stromdurchflossenen Werkstück. Die Temperaturverteilung im erwärmten Werkstück hängt bekanntlich ab - von der Stromstärke, der Dichte, der spezifischen Wärme und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des jeweiligen Materials bezüglich der Umwandlung elektrischer Energie in Wärme und - vom Wärmeleitungskoeffizient, der Wärmeübergangszahl, der Dichte und der spezifischen Wärme des jeweiligen Materials bezüglich der I\btstrahlbedingungen der Wärme an die Umgebung. Bisher wurde grundsätzlich die sich einstellende Oberflächentemperatur des Werkstückes zur Festlegung der elektrischen Parameter verwendet, ohne auf die Temperaturverteilung senkrecht zur Strom flussrichtung Rücksicht zu nehmen, die die Resultierende aus Erwärmungs- und Abstrahlbedingungen ist. Das trifft zu für alle bekannten Verfahren zur direkten elektrischen Widerstandseiwärmung von metallischen Werkstücken. Im Resultat von Erwärmungs- und Abstrahlbedingungen stellt sich stets über dem Querschnitt eine ganz bestinunte Temperaturverteilung ein, die man als gegeben hinnimmt. Das ist zugleich der Nachteil des Standes der Technik, da bezüglich eines zu lösenden Erwärmungsproblems die sich einstellende Temperaturverteilung senkrecht zur Stromflussrichtung in der Mehrzahl aller Fälle nicht diejenige ist, die zur optimalen Problemlösung führt. Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der Mängel des Standes der Technik durch Anwendung eines Verfahrens, das die Einstellung gezielter Temperaturverteilungen in einem metallischen Werkstück senkrecht zur Stromflussrichtung ermöglicht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dem Endzweck opti mal angepasste Temperaturverteilung senkrecht zur Stromflussrichtung bei direkter elektrischer Widerstands erwärmung metallischer Werk- stücke zu erzeugen, wobei die Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von der Temperatur zur Beeinflussung der Temperaturverteilung gezielt genutzt wird. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das zu erwärmende Werkstück zunächst durch n an sich bekannte Erwärmungs- und/oder Abkühlvorrichtungen (n 0) O)geführt wird, die eine un- gleichmässige Temperaturverteilung im Werkstück senkrecht zur Stromflussrichtung bewirken, dass anschliessend das Werkstück in an sich bekannter Weise mittels direkten elektrischen Stromdurchganges erwärmt wird, wobei während der direkten elektrischen Widerstands- erwärmung in der Eiwärmungsstrecke auf das Werkstück m Erwärmungsbzw. Abkühlvorrichtungen (m zo0) mit definierten Energieangeboten pro Zeiteinheit gleichzeitig oder nacheinander einwirken, und zwar so kurzzeitig, dass kein Temperaturausgleich über dem Querschnitt möglich ist, wobei m + n > O sein muss. Beispiel: Die-Erfindung soll an einem Beispiel näher erläutert werden. Ein Stahldraht M 45, Q) 4mm und 500mm länge, mit einer Ausgangstemperatur von beispielsweise OOC wird durch Anlegen zweier Kontak- te direkt elektrisch widerstandserwärmt. Vor Beginn der Stromerwär- mung wird durch eine äussere Eiwärmungsvorrichtung in Form eines zylindrischen, elektrisch beheizten Hochleistungsofens die Oberflächentemperatur bis in eine Tiefe von 0,5 mm auf 2000C erwärmt. Nach Einschalten der Stromversorgungseinheit für die direkte elektrische Widerstands erwärmung mit einer Spannung von 40 V und einer Einwirkungszeit von 40 s ergibt sich eine Endtemperaturverteilung von 9500C 9 so im ursprünglich wärmeunbeeinflussten Querschnitt und 7200C in der wärmebeeinflussten Randzone.

Claims: Patentanspruch: Verfahren zur direkten elektrischen Widerstandseiwämung von metallischen Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass das zu erwärmende Werkstück zunächst durch n an sich bekannte Enzärmungs- und/ oder Abkühlvorrichtungen (n # #0) geführt wird, die eine ungleich- mässige Temperaturverteilung im Werkstück senkrecht zur Stromflussrichtung bewirken, dass anschliessend das Werkstück in an sich be kannter Weise mittels direkten elektrischen Stromdurchganges erwärmt wird, wobei während der direkten elektrischen Widerstandserwärmung in der Erwärmungsstrecke auf das Werkstück m Erwärmungs- bzw. Abkühlvorrichtungen (m A¯0, m + n > 0) mit definierten Energieangeboten pro Zeiteinheit gleichzeitig oder nacheinander einwirken, und zwar so kurzzeitig, dass kein Temperaturausgleich über den Querschnitt möglich ist.

Inventors: LIPPMANN, ROLAND, DIPL.-ING., MUHE, HERBERT, DR., MULLER, GREGOR, DIPL.-PHYS., PETZOLD, KLAUS-MICHAEL, DR. ING., SCHIRMER, WERNER, PROF.DR.ING., WERTHMANN, GERALD, DIPL.-ING., Mühe, Herbert, Dr., Müller, Gregor, Dipl.-Phys.
Applicants: VEB DRAHT- UND SEILWERK ROTHENBURG
Application year: 1982
Main classification: H05B3
IPC codes: C21D1, H05B3