DE102006016731A1 - Electromagnetic roller arrangement has two magnetic rollers with cylindrical or pipe shaped roller base, where coaxial supporting tube is arranged on roller base, where supporting tube has non ferromagnetic material - Google Patents

Abstract

The electromagnetic roller arrangement has two magnetic rollers (1) with a cylindrical or a pipe shaped roller base (2), where a coaxial supporting tube (3) is arranged on the roller base. The supporting tube has a non-ferromagnetic material. The magnetic rollers are partially or totally encased on both sides of levels of a roller axis on total working width of magnetic yokes. The yokes have a ferromagnetic material, forming a shell shape at periphery. The material thickness of the yokes, decreases from the working level of a rolling gap (13) in the peripheral direction of the rollers.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Walzenanordnung mit einem Magnetfeld zur biegungsfreien Erzeugung eines über die Walzenlänge gleichmäßig verteilten Anpressdrucks im Walzspalt für die Bearbeitung bahnförmiger oder bahnförmig angeordneter Materialien.The The invention relates to an electromagnetic roller assembly with a Magnetic field for the deflection-free generation of a uniformly distributed over the roll length Contact pressure in the nip for the processing of web-shaped or web-shaped arranged materials.

In der Patentschrift DE 195 17 732 und den entsprechenden Auslandsschriften EP 0 759 126 , US 5,782,177 und JP Hei-8-525309 ist eine elektromagnetische Walzenanordnung beschrieben, in welcher zwei sich achsparallel gegenüberliegende elektromagnetische Walzen mindestens einen geschlossenen Magnetkreis bilden.In the patent DE 195 17 732 and the corresponding foreign typefaces EP 0 759 126 . US 5,782,177 and JP Hei-8-525309 an electromagnetic roller assembly is described, in which two axially parallel opposite electromagnetic rollers form at least one closed magnetic circuit.

Jede Walze besteht aus einem zylindrischen, stab- oder rohrförmigen Kern aus ferromagnetischem Stahl, welcher konzentrisch von mindestens einer ringförmigen Feldspule umfasst wird. Beiderseits zu jeder Feldspule wird der Kern von je einem Magnetmantelabschnitt eingehüllt, welcher aus elektrisch gegeneinander isolierten, kreisringförmigen Scheiben aus ferromagnetischem Stahl besteht, die auf ein Tragrohr aufgeschoben und zu einem Rohr zusammen gepresst sind.each Roller consists of a cylindrical, rod or tubular core made of ferromagnetic steel, which is concentric of at least an annular Field coil is included. On both sides of each field coil is the Core of each wrapped a magnetic jacket portion, which is electrically against each other isolated, circular Washers made of ferromagnetic steel, which rest on a support tube deferred and pressed together to form a tube.

Das Tragrohr besteht aus nicht ferromagnetischem Material, z.B. austenitischem Stahl. Es stellt damit als Steuerspalt im Magnetkreis der Walzen einen definierten magnetischen Widerstand dar, durch den eine gleichmäßige Verteilung des Magnetflusses in achsialer und peripherer Richtung an der Oberfläche des Kerns bewirkt wird.The Support tube is made of non-ferromagnetic material, e.g. austenitic Stole. It thus provides as a control gap in the magnetic circuit of the rollers a defined magnetic resistance, through which a uniform distribution the magnetic flux in the axial and peripheral direction at the surface of the Kerns is effected.

Jeweils zwei sich gegenüberliegende Feldspulen der beiden elektromagnetischen Walzen bilden mit ihren beiderseits angeordneten Magnetmantelabschnitten und den davon erfassten Kernbereichen einen selbständigen, geschlossenen Magnetkreis. Durch die Breite eines solchen elektromagnetischen Moduls und die Anzahl der Module wird die Arbeitsbreite der Walzenanordnung bestimmt.Each two opposite ones Field coils of the two electromagnetic rollers form with their on both sides arranged magnetic jacket sections and the detected Core areas an independent, closed magnetic circuit. By the width of such electromagnetic Module and the number of modules is the working width of the roller assembly certainly.

Die sich jeweils gegenüber liegenden Magnetmantelabschnitte der beiden elektromagnetischen Walzen bilden auf ihrer Breite die Pole der Walzenanordnung, zwischen denen die Anziehungskraft erzeugt wird, welche die Walzen aufeinander presst. Im Bereich der sich gegenüberliegenden Feldspulen bilden sich dagegen über die ganze Spulenbreite Pollücken aus, in denen kein Beitrag zur Anziehungskraft zustande kommt. Die Anpresskraft muss daher von den jeweils benachbarten Polen über Biegemomente in diese Bereiche des Walzspalts übertragen werden.The facing each other lying magnetic jacket portions of the two electromagnetic rollers form on their width the poles of the roller assembly, between which the attraction is generated, which rolls on each other pressed. Form in the area of opposite field coils against it the whole coil width pole gaps in which no contribution to the attraction comes about. The Contact pressure must therefore be determined by the adjacent poles on bending moments in transferred these areas of the roll gap become.

Der Kern führt unter den Feldspulen den gesamten Magnetfluss in achsialer Richtung und leitet ihn dann im Gebiet unter den Polen radial durch den Steuerspalt in die Magnetmantelabschnitte, wo der Magnetfluss gleichmäßig über die Polbreite verteilt peripher auf den Pol im Walzspalt konzentriert wird.Of the Core leads under the field coils the entire magnetic flux in the axial direction and then passes it radially through the control gap in the area under the poles in the magnetic sheath sections, where the magnetic flux evenly over the Pol width distributed peripherally focused on the pole in the nip becomes.

Wegen der auf einen Wert von 2T begrenzten Sättigungsinduktion des Eisens ist die Höhe des Magnetflusses, welcher in einem Magnetkreis der elektromagnetischen Walzenanordnung mit wirtschaftlich noch sinnvollen Strombelastungen der Feldspulen zu erzielen ist, maßgeblich durch den Kernquerschnitt bestimmt. Das trifft naturgemäß auch auf den erreichbaren Anpressdruck zu.Because of the saturation induction of iron limited to a value of 2T is the height of the magnetic flux, which in a magnetic circuit of the electromagnetic Roller arrangement with economically useful power loads the field coils can be achieved, significantly by the core cross-section certainly. That naturally also applies the achievable contact pressure too.

In den meisten Anwendungsfällen ist eine bestimmte Relation von Anpressdruck und Walzendurchmesser vorgegeben, welche Abweichungen allenfalls in Richtung kleinerer Walzendurchmesser zulässt. Dieser Bedingung kann zwar grundsätzlich immer durch eine entsprechend geringe Breite eines elektromagnetischen Moduls entsprochen werden. Doch trifft das auf wirtschaftliche und technische Grenzen, wenn die durch die Strombelastung der Feldspulen bestimmte Breite der Pollücke 1/3 der Breite eines Moduls erreicht.In most applications is a specific relation of contact pressure and roll diameter specified, which deviations at best in the direction of smaller Roller diameter allows. Although this condition can always always by a corresponding small width of an electromagnetic module are met. But This applies to economic and technical limits when the determined by the current load of the field coils certain width of the pole gap 1/3 reached the width of a module.

In der Offenlegungsschrift DE 103 17 732 ist eine Lösung beschrieben, welche die Feldspulen an den Enden der Walzen anordnet. Dadurch entsteht eine Walzenanordnung ohne Pollücken im Arbeitsbereich der Walzen, sodass mit einem vorgegebenen Walzendurchmesser höhere Werte des Anpressdrucks erreicht werden können. Allerdings können mit dieser Lösung die höheren Werte der Anpressdrucks nur bei niedrigeren Arbeitsbreiten der Walzen erreicht werden, da der Aufbau des Magnetkreises nicht mehr symmetrisch zur Feldspule ist und damit die Voraussetzung für die Modulbauweise fehlt.In the published patent application DE 103 17 732 a solution is described which places the field coils at the ends of the rolls. This results in a roller arrangement without pole gaps in the working area of the rollers, so that higher values of the contact pressure can be achieved with a predetermined roller diameter. However, with this solution, the higher values of the contact pressure can be achieved only at lower working widths of the rollers, since the structure of the magnetic circuit is no longer symmetrical to the field coil and thus lacks the prerequisite for the modular design.

Ziel der Erfindung ist, den bei einem gegebenen Walzenaußendurchmesser erreichbaren Anpressdruck im Walzspalt für beliebige Arbeitsbreiten der Walze zu erhöhen.aim of the invention is that for a given roll outside diameter achievable contact pressure in the nip for any working width of Increase roller.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine elektromagnetische Walzenanordnung ohne Pollücken zu schaffen, welche die Möglichkeit bietet, den Kern der Walze ganz oder teilweise vom achsialen Magnetfluss zu entlasten.Of the The invention is therefore based on the object, an electromagnetic Roller arrangement without pole gaps to create, which offers the possibility the core of the roller entirely or partially from the axial magnetic flux to relieve.

Der Erfindung gemäß wird dies dadurch erreicht,

• – dass die Magnetwalzen 1 beiderseits der Ebenen der Walzenachsen 20 auf ihrer ganzen Arbeitsbreite von Magnetjochen 5.1 und 5.2 aus ferromagnetischem Material schalenförmig an ihrem Umfang ganz oder teilweise eingehüllt sind, wobei die Materialdicke der Magnetjoche 5.1 und 5.2 von der Arbeitsebene des Walzspalts 13 ausgehend in Umfangsrichtung der Walzen abnimmt,
• – und dass beide Magnetjoche auf ihrer den Magnetwalzen 1 zugewandten Seite im Bereich der Arbeitsebene des Walzspalts 13 jeweils eine Nut 6 und einen Polschuh 7 aufweisen, wobei der Luftspalt 11 zwischen den Magnetwalzen 1 und den Magnetjochen 5.1 und 5.2 an den Polschuhen 7 bedeutend kleiner als der entsprechende Luftspalt 10 im übrigen Umfangsbereich der Magnetwalzen 1 ist,
• – und dass sich in den Nuten 6 der Magnetjoche 5.1 und 5.2 jeweils ein Stromleiter 8 bzw. 9 befindet, welcher auch aus einem Bündel von einzelnen, gegeneinander elektrisch isolierten Stromleitern bestehen kann, wobei der wirksame Erregerstrom in den Stromleitern 8 und 9 gleich groß ist, aber in jeweils entgegengesetzter Richtung fließt, dergestalt, dass die Stromleiter 8 und 9 eine Stromschleife 15 mit einer oder auch mehreren Windungen bilden, welche den Walzspalt 13 auf der gesamten Arbeitsbreite der Magnetwalzen 1 umfasst.

According to the invention, this is achieved by

• - that the magnet rollers 1 on both sides of the planes of the roll axes 20 on their whole working width of magnetic yokes 5.1 and 5.2 made of ferromagnetic material shell-shaped at its periphery are completely or partially wrapped, wherein the material thickness of the magnetic yokes 5.1 and 5.2 from the working level of the roll gap 13 starting decreases in the circumferential direction of the rollers,
• - and that both magnetic yokes on their mag netwalzen 1 facing side in the region of the working plane of the roll gap 13 one groove each 6 and a pole piece 7 have, wherein the air gap 11 between the magnetic rollers 1 and the magnetic yokes 5.1 and 5.2 on the pole shoes 7 significantly smaller than the corresponding air gap 10 in the remaining peripheral region of the magnetic rollers 1 is
• - and that is in the grooves 6 the magnetic yokes 5.1 and 5.2 one conductor each 8th respectively. 9 which may also consist of a bundle of individual, mutually electrically insulated conductors, wherein the effective excitation current in the conductors 8th and 9 is the same size, but flows in opposite directions, in such a way that the conductors 8th and 9 a current loop 15 form with one or more turns which the nip 13 on the entire working width of the magnetic rollers 1 includes.

Die Durchflutungsachse, d.h. die Normale der durch die Stromschleife 15 aufgespannten Ebene, fällt mit der Hauptachse des Magnetfeldes und daher auch mit der Richtung der Anziehungskraft zwischen den Magnetwalzen zusammen. Solange die Stromstärke in den Leitern 8 und 9 in Längsrichtung, d.h. in Richtung der Walzenachsen, konstant ist, bildet sich innerhalb der durch die Arbeitsbreite der Magnetwalzen definierten Grenzen der Walzenanordnung ein ebenes Magnetfeld aus. Das heißt, dass in diesem für die Walzenfunktion maß gebenden Bereich in jeder Querschnittsebene an jeweils gleicher Stelle ausnahmslos die gleiche Feldstärke anzutreffen ist und die Feldstärke in Richtung der Walzenachsen überall Null ist.The flood axis, ie the normal of the current loop 15 spanned plane coincides with the major axis of the magnetic field and therefore also with the direction of the attraction between the magnetic rollers. As long as the current in the conductors 8th and 9 in the longitudinal direction, ie in the direction of the roll axes, is constant, formed within the defined by the working width of the magnet rollers limits of the roller assembly from a flat magnetic field. In other words, in this area, which determines the roll function, the same field strength is invariably encountered at the same point in each cross-sectional plane and the field strength in the direction of the roll axes is zero everywhere.

Das bedeutet, dass der Walzenkern keinen Magnetfluss mehr in achsialer Richtung führt und der auf den Walzspalt fokusierbare Magnetfluss und damit auch die erreichbare spezifische Anpresskraft nicht mehr primär durch seinen Durchmesser in Abhängigkeit von der Polbreite begrenzt ist. Zudem ist die erzielbare Arbeitsbreite nicht mehr durch die zulässigen Abweichungen von der gleichmäßigen Verteilung des Anpressdrucks im Walzspalt begrenzt, da die Magnetwalzen in der erfindungstypischen Anordnung keine Feldspulen tragen und daher auch keine Pollücken mehr vorhanden sind.The means that the roller core no longer magnetic flux in axial Direction leads and the magnetic flux which can be focused on the nip, and thus also the achievable specific contact force is no longer primarily through its diameter in dependence is limited by the pole width. In addition, the achievable working width no longer through the permissible Deviations from the uniform distribution limited by the contact pressure in the nip, since the magnetic rollers in the arrangement typical of the invention do not carry field coils and therefore also no pole gaps more are available.

Der Magnetkreis der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Walzenanordnung besteht aus zwei parallelen, vorzugsweise gleichen, gegensinnig durchfluteten Teilkreisen, welche symmetrisch zur Ebene der Walzenachsen angeordnet sind. Jeder Teilkreis besteht aus der sich momentan gerade auf einer Seite der Symmetrieebene befindlichen Hälfte der Magnetmäntel, dem jeweils benachbarten Magnetjoch, dem Luftspalt dazwischen sowie dem zwischen den Hälften der Magnetmäntel befindlichen Luftraum in unmittelbarer Nähe des Walzspalts. Der Magnetfluss tritt parallel zur Symmetrieebene durch den Walzspalt, durchläuft dann zunächst in beiden Teilkreisen jeweils eine Mantelhälfte in Umfangsrichtung und tritt dabei am Umfang verteilt durch den Luftspalt in das benachbarte Magnetjoch ein, durchläuft das Magnetjoch, tritt dann am Umfang verteilt durch den Luftspalt in die andere Mantelhälfte des jeweiligen Teilkreises ein und läuft dort in Umfangsrichtung auf den Walzspalt zu, womit sich beide Teilkreise schließen.Of the Magnetic circuit of the electromagnetic according to the invention Roller arrangement consists of two parallel, preferably the same, oppositely flooded partial circles, which are symmetrical to the plane the roller axes are arranged. Each subcircuit consists of the currently located just on one side of the plane of symmetry Half of the Magnetic coats, the adjacent magnetic yoke, the air gap between them as well between the halves the magnetic coats located airspace in the immediate vicinity of the roll gap. The magnetic flux occurs parallel to the plane of symmetry through the nip, then passes first in both subcircuits one shell half in the circumferential direction and occurs distributed around the circumference through the air gap in the adjacent Magnetic yoke, goes through the magnetic yoke, then passes through the air gap distributed around the circumference in the other shell half of the respective pitch circle and runs there in the circumferential direction towards the nip, which closes both partial circles.

Um mit einer vorgegebenen Stromstärke in den Stromleitern eine möglichst hohe Feldstärke im Walzspalt und damit eine entsprechend hohe spezifische Anpresskraft zu erzielen, kommt es darauf an, den Magnetfluss möglichst stark auf den Walzspalt und seine unmittelbare Umgebung zu konzentrieren. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass an jedem Magnetjoch beiderseits zur Nut welche den Stromleiter aufnimmt, ein Polschuh ausgebildet ist dergestalt, dass der Luftspalt zum Magnetmantel nahe dem Walzspalt bedeutend kleiner ist als am übrigen Walzenumfang. Vorteilhaft ist der Stromleiter mit seinem Querschnitt zudem so geformt, dass er möglichst weit in den Raum zwischen den Walzen hinein ragt, wobei die Stromdichte zum Walzspalt hin entsprechend zunimmt.Around with a given current in the conductors as possible high field strength in the nip and thus a correspondingly high specific contact pressure To achieve, it is important, the magnetic flux as possible to focus heavily on the nip and its immediate environment. To The invention achieves this by virtue of the fact that at each magnetic yoke on both sides of the groove which receives the conductor, a pole piece is formed such that the air gap to the magnetic shell close the nip is significantly smaller than the rest of the roll circumference. Advantageous In addition, the current conductor with its cross-section is shaped so that he possible far into the space between the rollers protrudes, whereby the current density increases accordingly to the nip.

Die Stromstärke in den Stromleitern ist im allgemeinen wegen der mit der normalen Stromleitung einhergehenden Energieverluste sowohl vom notwendigen Kühlungsaufwand als auch den Betriebskosten her begrenzt. Die Anordnung der Stromleiter in den Nuten der Magnetjoche bietet hingegen gute Voraussetzungen für den Einsatz von Hochtemperatursupraleitern, sowohl was deren Einbau als auch die Anordnung des Hohlprofilmantels für die Aufnahme des flüssigen Stickstoffs und die Wärmedämmung zu den Magnetjochen anbelangt. Mit der vorteilhaften Anwendung der Supraleitung ist wie in zahlreichen Anwendungen im Bereich der Hochenergietechnik, z.B. in Magneten von Teilchenbeschleunigeranlagen, die Stromstärke nicht mehr durch die Realisierungsbedingungen der elektromagnetischen Walzenanordnung selbst beschränkt. Damit können mit einem Walzenpaar unabhängig von der Arbeitsbreite Werte des Anpressdrucks erreicht werden, die derzeit nur in Walzgerüsten mit zwei und mehr zusätzlichen Stützrollen bei Arbeitsbreiten von nicht viel mehr als 1m realisiert werden können.The amperage in the power conductors is generally because of with the normal Power line associated energy losses of both the necessary cooling requirements as well as the operating costs limited. The arrangement of the conductors in The grooves of the magnetic yokes, however, offers good conditions for use of high-temperature superconductors, both their installation and the Arrangement of the hollow profile shell for receiving the liquid nitrogen and the thermal insulation too As far as the magnetic yokes are concerned. With the advantageous application of Superconductivity is, as in many applications in the field of high-energy technology, e.g. in magnets of particle accelerator systems, the current does not more by the realization conditions of the electromagnetic roller assembly self limited. This can be with a pair of rollers independently From the working width values of contact pressure can be achieved, currently only in rolling stands with two and more extra support rollers be realized at working widths of not much more than 1m can.

Soll eine bestimmte, von der gleichmäßigen abweichende Verteilung der Anpressdrucks im Walzspalt hergestellt werden, so lässt sich dies durch eine geeignete Kombination mit der aus der Patentschrift DE 195 17 732 bekannten elektromagnetischen Walzenanordnung erreichen, indem jeweils ein oder beide Walzenkerne an den Stellen, an denen die Abweichung gewünscht ist, mit je einer Feldspule versehen werden. Der bei Erregung der Feldspulen im Kern erzeugte Magnetfluss ist auf einer Seite der Feldspule mit dem Magnetfluss des Hauptfeldes im Walzspalt gleichgerichtet, auf der anderen Seite diesem entgegen gerichtet, sodass es zum einen zu einer Verstärkung und zum anderen zu einer Schwächung des Hauptfeldes kommt. Sind mehrere Feldspulen auf einem Kern angeordnet, so lässt sich durch die Stromstärke und die Lage der Feldspulen längs des Walzspalts jede gewünschte Verteilung des Anpressdrucks herstellen. Die Vorteile der erfindungstypischen Anordnung werden dadurch nicht beeinträchtigt, solange die gewünschte relative Abweichung von der gleichmäßigen Verteilung des Anpressdrucks nicht zu groß ist. Durch eine Kombination mit der aus der Offenlegungsschrift DE 103 17 732 bekannten Anordnung von Jochplatten an den Enden der Walzen kann ohne zusätzliche Feldspulen, allein durch Nutzung der Durchflutung an den Enden der Stromschleife, eine Verstärkung der internen Anziehungskraft an den Walzenenden und darüber hinaus eine zusätzliche von außen auf die Walzen wirkende Anpresskraft an den Jochplatten erreicht werden.If a certain, deviating from the uniform distribution of the contact pressure in the nip are prepared, this can be achieved by a suitable combination with that of the patent DE 195 17 732 achieve known electromagnetic roller assembly by each one or both roll cores provided at the points at which the deviation is desired, each with a field coil become. The magnetic flux generated in the core upon excitation of the field coils is rectified on one side of the field coil with the magnetic flux of the main field in the nip, on the other side counteracted, so that on the one hand to a gain and on the other to a weakening of the main field. If a plurality of field coils are arranged on a core, the current intensity and the position of the field coils along the roll gap can be used to produce any desired distribution of the contact pressure. The advantages of the arrangement according to the invention are thus not impaired as long as the desired relative deviation from the uniform distribution of the contact pressure is not too great. By a combination with that of the published patent application DE 103 17 732 known arrangement of yoke plates at the ends of the rollers can be achieved without additional field coils, solely by using the flooding at the ends of the current loop, a reinforcement of the internal attraction of the roll ends and beyond an additional externally acting on the rollers pressing force on the yoke plates ,

Anhand von drei bildlichen Darstellungen soll die Erfindung in einer typischen Ausführung näher erläutert werden.Based of three pictorial representations, the invention is intended in a typical execution be explained in more detail.

Hierbei ist in 1 ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße elektromagnetische Walzenanordnung dargestellt.Here is in 1 a cross section through an electromagnetic roller assembly according to the invention shown.

2 zeigt den Verlauf der Feldlinien in dem durch die erfindungsgemäße elektromagnetische Walzenanordnung gebildeten Magnetkreis in jedem beliebigen Querschnitt innerhalb der durch die Arbeitsbreite der Walzen definierten Grenzen. 2 shows the course of the field lines in the magnetic circuit formed by the electromagnetic roller assembly according to the invention in any cross-section within the limits defined by the working width of the rollers.

In 3 ist eine räumliche Ansicht auf eine erfindungsgemäße elektromagnetische Walzenanordnung gezeigt, aus der zum besseren Einblick in den Aufbau jeweils ein Viertelstück eines Walzenmantels mit Tragrohr und des Magnetjochs herausgeschnitten sind.In 3 is a three-dimensional view of an inventive electromagnetic roller assembly shown, are cut out of the better insight into the structure in each case a quarter of a roll shell with support tube and the magnetic yoke.

Die elektromagnetische Walzenanordnung wird gebildet durch die Magnetwalzen 1, die Magnetjoche 5.1 und 5.2 sowie die Stromleiter 8 und 9 der Stromschleife 15.The electromagnetic roller assembly is formed by the magnetic rollers 1 , the magnet yokes 5.1 and 5.2 as well as the power conductors 8th and 9 the current loop 15 ,

Die Magnetwalze 1 in 1 besteht aus dem Walzenkern 2 in Form eines Rundstabes, dem Tragrohr 3 und dem darauf aus voneinander elektrisch isolierten Scheiben rohrförmig aufgebauten Magnetmantel 4. Diese Scheiben sind aus ferritischem Stahl mit möglichst hoher magnetischer Sättigungsinduktion hergestellt. An das Material des Walzenkerns werden keine besonderen Anforderungen bezüglich seiner magnetischen Eigenschaften gestellt, sodass die Materialauswahl vorwiegend nach mechanischen Eigenschaften und Kosten erfolgen kann. Das Tragrohr 3 ist aus einem nicht ferromagnetischen Material, z.B. austenitischem Stahl oder Kupfer hergestellt. Das Tragrohr 3 kann entfallen, wenn der Walzenkern selbst aus austenitischem Stahl besteht. Es ist vorzugsweise aus Kupfer gefertigt und besitzt Längsnuten für ein Wärmeträgermedium, wenn eine Kühlung und/oder Heizung der Walzen eingerichtet werden soll.The magnetic roller 1 in 1 consists of the roll core 2 in the form of a round rod, the support tube 3 and the magnetic shell formed thereon from electrically isolated from each other slices tubular 4 , These discs are made of ferritic steel with the highest possible magnetic saturation induction. The material of the roll core is not subject to any special requirements with respect to its magnetic properties, so that the material selection can be made predominantly according to mechanical properties and costs. The support tube 3 is made of a non-ferromagnetic material, eg austenitic steel or copper. The support tube 3 can be omitted if the roll core itself is made of austenitic steel. It is preferably made of copper and has longitudinal grooves for a heat transfer medium, if a cooling and / or heating of the rollers to be established.

Die Magnetjoche 5.1 und 5.2 bestehen wie die Scheiben des Magnetmantels 4 aus ferritischem Stahl mit möglichst hoher magnetischer Sättigungsinduktion. Sie hüllen die Magnetwalzen 1 auf beiden Seiten des Walzspalts 13 über einen Teil ihres Umfangs in einem bestimmten Abstand zur Walzenoberfläche schalenförmig ein, wobei die Materialdicke beider Magnetjoche 5.1 und 5.2 vom Walzspalt 13 ausgehend in Umfangsrichtung der Magnetwalzen 1 abnimmt. Beide Magnetjoche 5.1 und 5.2 besitzen auf ihrer den Magnetwalzen 1 zuge wandten Seite einen Polschuh 7 und eine Nut 6, welche symmetrisch zur der Arbeitsebene des Walzspalts 13 angeordnet sind. Der Luftspalt 11 zwischen den Polschuhen 7 und den Magnetwalzen 1 ist bedeutend kleiner als der Luftspalt 10 zwischen den Magnetwalzen 1 und den Magnetjochen 5.1 und 5.2 im übrigen Umfangsbereich.The magnet yokes 5.1 and 5.2 exist like the discs of the magnetic jacket 4 made of ferritic steel with the highest possible magnetic saturation induction. They wrap the magnet rollers 1 on both sides of the roll gap 13 over a part of its circumference at a certain distance to the roll surface a shell-shaped, wherein the material thickness of both magnetic yokes 5.1 and 5.2 from the nip 13 starting in the circumferential direction of the magnetic rollers 1 decreases. Both magnetic yokes 5.1 and 5.2 own on their the magnet rollers 1 side facing a pole piece 7 and a groove 6 , which are symmetrical to the working plane of the roll gap 13 are arranged. The air gap 11 between the pole pieces 7 and the magnetic rollers 1 is significantly smaller than the air gap 10 between the magnetic rollers 1 and the magnetic yokes 5.1 and 5.2 in the remaining peripheral area.

Die Nuten 6 der Magnetjoche 5.1 bzw. 5.2 sind in die Polschuhe 7 eingelassen. Sie nehmen die Stromleiter 8 und 9 auf, welche an den Walzenenden zu einer Stromschleife verbunden sind. Die Stromleiter 8 und 9 sind an ihren aus den Nuten 6 herausragenden Enden durch die Verlängerung des Luftspalts 11 begrenzt und füllen so den an den Walzspalt unmittelbar angrenzenden Luftraum weitgehend aus. Im Zusammenwirken mit den Polschuhen wird dadurch eine hohe Konzentration des Magnetflusses und ein entsprechend hoher Anpressdruck im Walzspalt bei vergleichsweise niedrigen elektrischen Belastungen der Stromleiter erreicht. Durch die Magnetjoche 5.1 und 5.2 wird die Arbeitsebene des Walzspalts beidseitig begrenzt. Die Zuführung und Abführung des Walzgutes kann über Umlenk- und Leitrollen an den offenen, von den Magnetjochen 5.1 und 5.2 nicht abgedeckten Umfangsbereichen der Walzen vorgenommen werden, wobei das Walzgut auf seinem Weg zum bzw. vom Walzspalt die Magnetwalzen 1 umschlingt. Für den Fall, dass eine solche Art der Zu- und Abführung des Walzguts z.B. aus verfahrenstechnischen Gründen nicht möglich ist, kann ein Transportspalt 12 in der Arbeitsebene des Walzspalts vorgesehen werden, durch den die Magnetjoche 5.1 und 5.2 einschließlich der Nut 6, der Stromleiter 8 und 9 und der Polschuhe 7 in jeweils zwei gleiche Teile getrennt werden. Solange die Spaltweite dabei nicht größer ist als 1 mm, hat dies praktisch keine Auswirkung auf die Betriebsparameter der elektromagnetischen Walzenanordnung. Größere Spaltweiten machen sich in einem höheren Strombedarf bemerkbar.The grooves 6 the magnetic yokes 5.1 respectively. 5.2 are in the pole shoes 7 admitted. They take the power conductors 8th and 9 on, which are connected at the roll ends to a current loop. The power conductors 8th and 9 are at theirs from the grooves 6 outstanding ends by the extension of the air gap 11 limited and thus fill the adjacent directly to the nip airspace largely. In cooperation with the pole shoes thereby high concentration of the magnetic flux and a correspondingly high contact pressure in the nip at comparatively low electrical loads of the conductors is achieved. Through the magnetic yokes 5.1 and 5.2 the working plane of the roll gap is limited on both sides. The supply and removal of the rolling stock can be via deflection and guide rollers to the open, of the magnetic yokes 5.1 and 5.2 uncovered peripheral areas of the rollers are made, wherein the rolling stock on its way to or from the nip, the magnetic rollers 1 wraps. In the event that such a type of supply and removal of the rolling stock, for example, for procedural reasons is not possible, a transport gap 12 be provided in the working plane of the roll gap through which the magnetic yokes 5.1 and 5.2 including the groove 6 , the power conductor 8th and 9 and the pole shoes 7 be separated into two equal parts. As long as the gap width is not greater than 1 mm, this has practically no effect on the operating parameters of the electromagnetic roller assembly. Bigger gap wide make themselves felt in a higher power consumption.

Der Magnetkreis der elektromagnetischen Walzenanordnung besteht, wie in 2 dargestellt, aus Teilkreisen 18 und 19, welche zueinander spiegelsymmetrisch im Bezug auf die Ebene 20 der Walzenachsen ausgebildet sind. Auf Grund der entgegengesetzten (mit den Symbolen ⊗ und ⊙ gekennzeichneten) Stromrichtungen in den Stromleitern 8 und 9 haben die beiden Teilkreise 18 und 19 entgegengesetzte Umlaufrichtungen, was mit den eingetragenen Pfeilen verdeutlicht ist. Im Bereich des Walzspalts 13 ergibt sich daraus die gleiche Richtung des Magnetflüsse, sodass sie sich hier zum Gesamtfluss des Magnetkreises vereinen.The magnetic circuit of the electromagnetic roller assembly consists, as in 2 represented, from partial circles 18 and 19 , which mirror each other with respect to the plane 20 the roller axles are formed. Due to the opposite directions of current in the conductors (marked with the symbols ⊗ and ⊙) 8th and 9 have the two subcircles 18 and 19 opposite directions of rotation, which is illustrated by the arrows. In the area of the roll gap 13 This results in the same direction of the magnetic fluxes, so that they unite here to the total flux of the magnetic circuit.

Mit den Feldlinien 14 ist der Verlauf und die Verteilung des Magnetflusses im Magnetkreis der elektromagnetischen Walzenanordnung dargestellt. Insbesondere ist die Konzentration des Magnetflusses im Bereich des Walzspalts 13 und im Gebiet der Polschuhe 7 verdeutlicht.With the field lines 14 the course and the distribution of the magnetic flux in the magnetic circuit of the electromagnetic roller assembly is shown. In particular, the concentration of the magnetic flux is in the region of the roll gap 13 and in the field of pole shoes 7 clarified.

Im Magnetmantel 4 verläuft der Magnetfluss außerhalb des Bereichs des Walzspalts 13 weitgehend in Umfangsrichtung, sodass im Unterschied zu diesem Bereich hier eine annähernde Übereinstimmung der Richtungen von Magnetfluss und Geschwindigkeit bei Drehung der Walzen gegeben ist und damit keine Wirbelströme in maßgeblicher Höhe entstehen. Der Magnetfluss tritt am Innendurchmesser der Magnetmäntel nicht aus, wenn der Walzenkern 2 aus nicht ferromagnetischem Material besteht bzw. das Tragrohr 3 (hier nicht dargestellt) einen im Verhältnis zum Magnetmantel genügen hohen magnetischen Widerstand bietet.In the magnetic coat 4 the magnetic flux is outside the range of the roll gap 13 largely in the circumferential direction, so that in contrast to this area here an approximate match of the directions of magnetic flux and speed is given when rotating the rollers and thus no eddy currents occur in significant height. The magnetic flux does not escape at the inner diameter of the magnet shells when the roll core 2 made of non-ferromagnetic material or the support tube 3 (not shown here) offers a sufficient in relation to the magnetic sheath high magnetic resistance.

Die Magnetjoche 5.1 und 5.2 bilden die Brücken zwischen den Magnetmänteln 4 der Magnetwalzen 1. Auf Grund ihrer erfindungsgemäßen Formgebung in Abstimmung mit dem Luftspalt 10 verteilt sich der Magnetfluss in den Magnetjochen gleichmäßig, sodass das ganze Material bis zur Sättigungsgrenze ausgelastet werden und somit eine massearme Jochkonstruktion erreicht werden kann.The magnet yokes 5.1 and 5.2 form the bridges between the magnetic coats 4 the magnetic rollers 1 , Due to their inventive design in coordination with the air gap 10 the magnetic flux is evenly distributed in the magnetic yokes, so that the entire material is utilized to the saturation limit and thus a low-mass yoke construction can be achieved.

Der Aufbau eines Magnetmantels 4 und die Ausbildung der Stromschleife 15, insbesondere im Bereich der Walzenenden, sind in 3 ausgeführt.The construction of a magnetic jacket 4 and the training of the current loop 15 , in particular in the area of the roll ends, are in 3 executed.

Der Magnetmantel 4 bildet mit der Stapelhöhe der Mantelscheiben 16 die Arbeitsbreite einer Walze 1. Zur Herstellung und Aufrechterhaltung eines Pressdrucks, der für genügende Torsionsfestigkeit des Plattenstapels auf dem Tragrohr 3 erforderlich ist, sind an den Walzenenden Druckflansche 17 vorgesehen. Diese sind fest mit dem Walzenkern 2 verbunden und weisen auf ihrer dem Magnetmantel zugewandten Seite eine zylindrische Vertiefung auf, deren Durchmesser und Tiefe so bemessen ist, dass das Tragrohr 3 beim Zusammenpressen des Plattenstapels auf das Endmaß der Arbeitsbreite einer Magnetwalze 1 nicht an den Druckflanschen 17 anstößt. Der Pressdruck wird durch Druckschrauben (hier nicht dargestellt) in Gewindebohrungen der Druckflansche erzeugt und über Tellerfedern (hier nicht dargestellt) auf den Plattenstapel übertragen bis der Magnetmantel 4 fertiggestellt ist.The magnetic jacket 4 forms with the stack height of the jacket disks 16 the working width of a roller 1 , For producing and maintaining a pressing pressure sufficient for torsion resistance of the plate stack on the support tube 3 is required, are at the roll ends pressure flanges 17 intended. These are fixed to the roll core 2 connected and have on their side facing the magnetic jacket on a cylindrical recess whose diameter and depth is dimensioned so that the support tube 3 when compressing the plate stack to the final dimension of the working width of a magnetic roller 1 not on the pressure flanges 17 abuts. The pressing pressure is generated by pressure screws (not shown here) in threaded bores of the pressure flanges and transmitted via disc springs (not shown here) on the plate stack to the magnetic sheath 4 is completed.

Die Stromleiter 8 und 9(verdeckt) sind in die Magnetjoche 5.1 und 5.2 eingelassen und an den Walzenenden durch halbkreisförmige Bogenstücke zur Stromschleife 15 verbunden. Eine Stromschleife kann aus einer oder mehreren Windungen bestehen. Eine Windung stellt einen geschlossen Pfad um den Walzspalt 13 dar. Die Anschlüsse (hier nicht dargestellt) der Stromschleife 15 liegen daher in Umlaufrichtung möglichst nahe nebeneinander.The power conductors 8th and 9 (hidden) are in the magnetic yokes 5.1 and 5.2 embedded and at the roll ends by semicircular curved pieces to the current loop 15 connected. A current loop may consist of one or more turns. A winding provides a closed path around the nip 13 dar. The connections (not shown here) of the current loop 15 lie therefore in the direction of rotation as close as possible next to each other.

Für den Fall, dass das Walzgut nicht über Umlenkrollen und eine Umschlingung der Magnetwalzen 1 dem Walzspalt 13 zugeführt werden kann, ist in der Walzspaltebene ein Transportspalt 12 vorgesehen, welcher die Stromschleife 15 und die Magnetjoche 5.1 und 5.2 in zwei gleiche Teile trennt.In the event that the rolling stock does not have pulleys and a wrap of the magnetic rollers 1 the nip 13 can be supplied, is in the nip plane, a transport gap 12 provided, which is the current loop 15 and the magnetic yokes 5.1 and 5.2 separates into two equal parts.

11

Magnetwalzemagnetic roller

22

Walzenkernroll core

33

Tragrohrsupport tube

44

Magnetmantelmagnetic shell

5.15.1

Magnetjochyoke

5.25.2

Magnetjochyoke

66

Nutgroove

77

Polschuhpole

88th

Stromleiterconductor

99

Stromleiterconductor

1010

Luftspaltair gap

1111

Luftspaltair gap

1212

Transportspalttransport gap

1313

Walzspaltnip

1414

Feldliniefield line

1515

Stromschleifecurrent loop

1616

Mantelscheibecoat disc

1717

Druckflanschpressure flange

1818

Magnetischer Teilkreismagnetic pitch circle

1919

Magnetischer Teilkreismagnetic pitch circle

2020

Ebene der Walzenachsenlevel the roll axes

Claims (8)

Elektromagnetische Walzenanordnung aus zwei Magnetwalzen 1, bestehend aus je einem zylindrischen, stab- oder rohrförmigen Walzenkern 2 und je einem koaxial darüber angeordnetem Tragrohr 3 aus nicht ferromagnetischem Material, welches einen aus stapelförmig angeordneten, voneinander elektrisch isolierten, ferromagnetischen Scheiben aufgebauten, rohrförmigen Magnetmantel 4 trägt, wobei die sich am Walzspalt gegenüber stehenden Magnetwalzen 1 zu einem Magnetkreis gehören, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetwalzen 1 beiderseits der Ebene der Walzenachsen 20 auf ihrer ganzen Arbeitsbreite von Magnetjochen 5.1 und 5.2 aus ferromagnetischem Material schalenförmig an ihrem Umfang ganz oder teilweise eingehüllt sind, wobei die Materialdicke beider Magnetjoche 5.1 und 5.2 von der Arbeitsebene des Walzspalts 13 ausgehend in Umfangsrichtung der Walzen abnimmt, und dass beide Magnetjoche 5.1 und 5.2 auf ihrer den Walzen 1 zugewandten Seite im Bereich der Arbeitsebene des Walzspalts 13 jeweils eine Nut 6 und einen Polschuh 7 aufweisen, wobei der Luftspalt 11 zwischen den Walzen 1 und den Magnetjochen 5.1 und 5.2 an den Polschuhen 7 bedeutend kleiner als der entsprechende Luftspalt 10 (12) im übrigen Umfangsbereich der Magnetwalzen 1 ist, und dass sich in den Nuten 6 der Magnetjoche 5.1 und 5.2 jeweils ein Stromleiter 8 bzw. 9 befindet, welcher auch aus einem Bündel von einzelnen voneinander elektrisch isolierten Stromleitern bestehen kann, wobei der wirksame Erregerstrom in den Stromleitern 8 und 9 gleich groß ist, aber in jeweils entgegengesetzter Richtung fließt, dergestalt, dass die Stromleiter 8 und 9 eine Stromschleife 15 mit einer oder auch mehreren Windungen bilden, welche den Walzspalt 13 auf der gesamten Arbeitsbreite der Walzen 1 umfasst.Electromagnetic roller arrangement of two magnetic rollers 1 , each consisting of a cylindrical, rod or tubular roller core 2 and a respective coaxially arranged above the support tube 3 of non-ferromagnetic material, which has a stack of arranged, mutually electrically insulated, ferromagnetic discs built, tubular magnetic jacket 4 carries, wherein the standing opposite to the nip magnetic rollers 1 belong to a magnetic circuit, characterized in that the magnetic rollers 1 on both sides of the plane of the roll axes 20 on their whole working width of magnetic yokes 5.1 and 5.2 made of ferromagnetic material shell-shaped at its periphery are completely or partially encased, wherein the material thickness of both magnetic yokes 5.1 and 5.2 from the working level of the roll gap 13 starting in the circumferential direction of the rollers decreases, and that both magnetic yokes 5.1 and 5.2 on their rollers 1 facing side in the region of the working plane of the roll gap 13 one groove each 6 and a pole piece 7 have, wherein the air gap 11 between the rollers 1 and the magnetic yokes 5.1 and 5.2 on the pole shoes 7 significantly smaller than the corresponding air gap 10 ( 12 ) in the remaining peripheral region of the magnet rollers 1 is, and that is in the grooves 6 the magnetic yokes 5.1 and 5.2 one conductor each 8th respectively. 9 which may also consist of a bundle of individual electrically insulated conductors, the effective excitation current in the conductors 8th and 9 is the same size, but flows in opposite directions, in such a way that the conductors 8th and 9 a current loop 15 form with one or more turns which the nip 13 on the entire working width of the rollers 1 includes. Elektromagnetische Walzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschleife 15 aus einem supraleitenden Material, vorzugsweise einem Hochtemperatursupraleiter hergestellt ist.Electromagnetic roller arrangement according to claim 1, characterized in that the current loop 15 is made of a superconducting material, preferably a high temperature superconductor. Elektromagnetische Walzenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkern 2 aus nicht ferromagnetischem Material besteht und die Magnetwalze 1 kein Tragrohr besitzt.Electromagnetic roller arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the roller core 2 made of non-ferromagnetic material and the magnetic roller 1 has no support tube. Elektromagnetische Walzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ebene des Walzspalts 13 ein Transportspalt 12 vorgesehen ist, welcher die Magnetjoche 5.1 und 5.2 sowie die Stromschleife in zwei gleich große Teile trennt.Electromagnetic roller arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that in the plane of the roll gap 13 a transport gap 12 is provided, which the magnetic yokes 5.1 and 5.2 and the current loop separates into two equal parts. Elektromagnetische Walzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetwalzen 1 an ihren Enden Druckflansche 17 besitzen, welche mit den Walzenkernen 2 fest verbunden sind und an ihrem Umfang Gewindebohrungen aufweisen.Electromagnetic roller arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the magnetic rollers 1 at their ends pressure flanges 17 own, which with the roll cores 2 are firmly connected and have threaded holes at its periphery. Elektromagnetische Walzenanordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflansche 17 auf ihren den Magnetmänteln zugewandten Seiten in der Walzenachse liegende zylindrische Vertiefungen aufweisen.Electromagnetic roller arrangement according to claims 1, 2 and 4, 5, characterized in that the pressure flanges 17 have on their sides facing the magnetic coats in the roll axis lying cylindrical recesses. Elektromagnetische Walzenanordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetmantel 4 auf einem oder beiden Walzenkernen 2 in zwei oder mehrere Teilstücke aufgeteilt ist und zwischen diesen Teilstücken jeweils eine Feldspule bekannter Art konzentrisch zum Walzenkern 2 angeordnet ist.Electromagnetic roller arrangement according to claims 1, 2 and 4 to 6, characterized in that the magnetic sheath 4 on one or both roll cores 2 is divided into two or more sections and between these sections each have a field coil of known type concentric with the roller core 2 is arranged. Elektromagnetische Walzenanordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der Stromschleife 15 Jochplatten mit Bohrungen der bekannten Art vorgesehen sind, welche in bekannten Weise die Walzenkerne 2 an ihren Enden einhüllen.Electromagnetic roller arrangement according to claims 1, 2 and 4 to 7, characterized in that at the ends of the current loop 15 Jochplatten provided with holes of the known type, which in known manner the roll cores 2 envelop at their ends.