sung beizutragen. Dem Kopenhagener Kongreß konnte ich meine Arbeit leider nicht vorlegen, da mich das Studium der Funkenprobe vollkommen in Anspruch genommen hatte.

deutscher Ingenieure.

Wenn es mir aber durch meine vorliegende Arbeit gelingt, das Interesse der Fachkreise dieser Frage wieder zuzuführen, finde ich meine Mühe reichlich belohnt.

Die Walzwerkantriebe.

Antrieb der Schwungradstraße. Bei den groben Straßen: der Blechstraße, Trägerstraße usw., schwankt der Kraftbedarf bei jedem Stich zwischen null und höchst, bei den Feineisen- und Drahtstraßen, auf denen mehrere Knippel zugleich ausgewalzt werden, sind die Kraftschwankungen geringer. Die Kraftschwankungen werden bei den Schwungradstraßen zum größten Teile vom Schwungrad abgefangen; trotzdem schwanken die Leistungen der Antriebe erheblich, bei den groben Straßen oft zwischen null und der höchsten Leistung, die der Antrieb hergeben kann.

daß

Beim Dampfantriebe sowohl wie beim Gasantriebe sind keine besondern Einrichtungen erforderlich, um das Schwungrad zu ausgiebiger Wirkung zu zwingen. Die Regler der Walzenzugmaschinen sind normaler Konstruktion, die mit 4 bis 5 vH Ungleichförmigkeit zwischen null und höchst regeln. Verfolgt man das Spiel des Reglers einer Dampfmaschine, die eine Grobstraße treibt, so sieht man, der Regler bald, nachdem das Walzgut gepackt ist, in die tiefste Stellung geht, größte Füllung gibt. Mit dieser fährt die Maschine weiter; dabei fällt sie in der Umlaufzahl Ist immer mehr ab, und das Schwungrad wird entladen. das Walzgut durch, so schnellt die Maschine wieder empor. Schaden infolge Ueberlastung kann die Dampfmaschine nicht erleiden, und die Kessel empfinden die stark schwankende Dampfentnahme wenig. Wirtschaftlich ist die Regelung aber nicht. Man würde zweifellos nicht unbeträchtlich Dampf sparen, wenn man die Regelung so gestaltete, daß die Füllung nicht so sehr springt. Das ist konstruktiv in sehr verschiedener Weise möglich; mir ist aber nicht bekannt, daß derartige Einrichtungen im Betriebe sind. Es fehlt eben der unmittelbare Zwang.

Beim elektrischen Antrieb muß man dafür sorgen, daß der Motor bei zunehmender Belastung viel stärker in der Denn Geschwindigkeit abfällt als der normale Elektromotor. dieser nimmt schon bei mäßigem Geschwindigkeitsabfall soviel Strom mehr, daß er unzulässig überlastet ist, während das Schwungrad nur unvollkommen herangezogen wird. Deshalb führt man den Gleichstrommotor als Verbundmotor aus, und beim Drehstromantrieb schaltet man in den Läuferkreis einen besondern Widerstand von der Größe ein, daß und das etwa bis 15 vH der Motor stark schlüpft Schwungrad ergiebig wirkt.

elektrischer Antrieb der Dampf-, Gas- oder Schwungradstraße? Der Dampfantrieb herrscht. Er ist technisch vorzüglich, weil die Dampfmaschine eine so geduldige, sichere, elastische und bequem in der Umlaufzahl regelbare Maschine ist. Der Gasantrieb, vor allem aber der elektrische Antrieb, machen dem Dampfantrieb aus wirtschaftlichen Gründen Wettbewerb.

Auf den unmittelbaren Gasantrieb der Schwungradstraße hatte man große Hoffnungen gesetzt; man hatte geglaubt, die Dampfmaschine durch die Gasmaschine ersetzen zu können. Gerade die erste große Gichtgasmaschine war eine Walzennicht ermutigend. Die Erfahrungen waren zugmaschine. Verschiedentlich hatte man den Kraftbedarf der Walzenstraße

1) Sonderabdrücke dieses Aufsatzes (Fachgebiet: Eisenhüttenwesen) werden an Mitglieder des Vereines und an Studierende bezw. Schüler Zutechnischer Lehranstalten postfrei für 65 Pfg gegen Voreinsendung des Betrages abgegeben. Andre Bezieher zahlen den doppelten Preis. schlag für Auslandporto 5 Pfg. Lieferung etwa 2 Wochen nach dem Erscheinen der Nummer.

unterschätzt, so daß sich die Gasmaschine zu schwach erwies, insbesondere auch, wenn man die Erzeugung steigern wollte. Man hat sich geholfen, indem man einen Elektromotor vorspannt, was technisch und wirtschaftlich nicht schlecht ist. Denselben Weg wird man immer wieder gehen müssen, wenn man die Erzeugung über das ursprünglich vorgesehene Maß steigert. Denn wenn man die Gasmaschine auf Zuwachs wählt, wird sie unter normalen Verhältnissen so schwach belastet sein, daß sie infolge der ungünstigen Ausnutzung wirtschaftlich nicht mehr berechtigt ist. Abgesehen davon, daß die geringe Ueberlastungsfähigkeit der Gasmaschine im Betriebe recht unbequem empfunden ist, hat den ersten Ausführungen die Betriebsicherheit gefehlt, die der Walzwerker fordern mußte. Wenn auch einige dieser Maschinen nach Ueberwindung der Kinderkrankheiten zufriedenstellend gearbeitet haben, auch späterhin verschiedent. lich befriedigende Erfolge mit der Gaswalzenzugmaschine erzielt sind, hat man sich im allgemeinen bei uns gegen diese Verwendung der Gasmaschine zurückgehalten. Es ist aber nicht ausgeschlossen, daß die moderne, betriebsichere, gegebenenfalls durch zusätzliche Spülung für mäßige Ueberlastung befähigte Gasmaschine beim Walzwerkantriebe wieder Platz gewinnt. Am günstigsten sind selbstverständlich für die Gasmaschine die Feinstraßen.

Beachtenswert ist, daß ein russisches Werk, die Société Russo-Belge in Enakievo, auf Grund guter Erfahrungen mit Gasdynamos 4 Walzenstraßen mit unmittelbarem Gasmaschinenantrieb hat bauen lassen. Die Walzenstraßen nebst den antreibenden Gasmaschinen sind von der MaschinenbauA.-G. vorm. Gebr. Klein, Dahlbruch, ausgeführt. Es sind eine Feineisenstraße, ein Dachblechwalzwerk, eine Mittel- und Feinblechstraße und sogar ein Grobblech- und UniversaleisenWalzwerk. Die antreibenden Körtingschen Zweitaktmaschinen haben 950 mm Zyl.-Dmr. und 1300 mm Hub. Für die Grobblechstraße, die in Fig. 33 dargestellt ist, ist als Antrieb eine Tandemmaschine gewählt, damit alle Gasmaschinen auch die vorhandenen Gasdynamos stimmen damit überein

gleiche Zylinder haben. Die Gasmaschine der Grobblechstraße macht 60 bis 65 Uml./min und ist unmittelbar gekuppelt. Das Schwungrad wiegt 106 t.

Beim elektrischen Walzwerkantriebe, der im Gegensatze zu dem Gasmaschinenantriebe große Verbreitung gefunden hat, sind technisch folgende Fragen von besonderer Bedeutung: Regelbarkeit der Umlaufzahl, die immer erwünscht ist, notwendig nur, wenn die Straße sehr verschiedene Profile walzen soll, Wahl der Motorgröße') und Rückwirkung auf die Zentrale.

Beim Gleichstromantrieb ist die Lösung verhältnismäßig einfach. Die Umlaufzahl läßt sich innerhalb gewisser Grenzen bequem regeln, bei der Wahl der Motorgröße braucht man nach oben wenigstens nicht ängstlich zu sein, weil ein zu großer Motor nicht schadet, wenn man für ausreichenden Geschwindigkeitsabfall sorgt, daß das Schwungrad zu ausDamit ist zugleich gesorgt, daß giebiger Wirkung kommt. die Rückwirkung auf die Zentrale, die sich beim Gleichstrom nur in Form von Belastungsstößen äußert, möglichst abgeschwächt wird.

Beim Drehstromantrieb, der wegen der bequemen Ueber

1) Hier möchte ich auf den Aufsatz von Maleyka: Bestimmung von Fein- und Stabwalzwerken der Größe von Motoren zum Antriebe aufmerksam machen: s. »Stahl und Eisen 1909 Nr. 37.

erheblich herabdrücken

kann.

Sind dann die Dynamos in der Zentrale für cos q = 0,8 bemessen, ist cos q aber nur 0,5 bis 0,6, dann können die antreibenden Gasmaschinen schon der Dynamos wegen nicht ausEin zweiter genutzt werden. wichtiger Zweck der Regelgetriebe und der Kollektormotoren ist eben, den cos der Anlage zu verbessern.

Die Eignung der verschiedenen Straßen für den elektrischen Antrieb ist nicht gleich. Bei den Grobstraßen sind die Bedingungen ungünstiger als bei den Feinstraßen. Denn beim Antrieb der Grobstraßen sind erhebliche Schwankungen der Kraftentnahme aus der Zentrale unvermeidbar, und der reichlich groß zu bemessende Motor drückt den cos herab.

Die viel erörterte wichtige Frage: Dampf oder elektrischer Antrieb der Walzenstraßen? ist je nach den Grundannahmen, auf denen man die Rechnungen und Erwägungen aufbaut, verschieden zu beantworten. Die für den Dampfverbrauch eingesetzten Zahlen weichen erheblich voneinander ab.

Beim elektrischen Antrieb kann man den Anteil an den Kosten der Zentrale sehr verschieden bewerten, je nachdem man annimmt, in welchem Maße sich die Kraftschwankungen überdecken. Legte man aber den Selbstkostenpreis der elektrischen Energie zugrunde, so

tragbarkeit mittels hoher Spannung und andrer Vorzüge viel gewählt wird, bekommt man aber Schwierigkeiten. Der InduktionsDrehstrommotor hat starre Umlaufzahl; sie veränderlich einstellbar zu machen, erfordert besondere Anordnungen. Z. B. setzt man zwei Motoren mit verschiedenen Umlaufzahlen auf dieselbe Achse und benutzt einen oder den andern. Die Aufgabe, die Umlaufzahl stetig zu ändern, hat man in den letzten Jahren dadurch gelöst, daß man ein zusätzliches Regelge

Bemerkens

triebe1) hinter den Drehstrommotor gesetzt hat. wert ist schließlich, daß die Allgemeine Elektricitäts Gesellschaft mehrere regelbare Drehstrom-Kollektormotoren für die Gewerkschaft » Deutscher Kaiser« gebaut hat, die Feinstraßen treiben sollen und bei 190 bis 270 Uml./min 650 bis 1300 PS leisten. Die ganze Entwicklung ist noch im Flusse; jedenfalls wird auf dem Gebiete mit großer Anstrengung gearbeitet.

Die zweckmäßige Wahl der Motorgröße ist beim Drehstromantrieb insofern wesentlich, als der zu große Induktionsmotor im Mittel schwach belastet ist und dadurch den cos q

1) Diese Regelgetriebe, die in Ausführung und Wirkung sehr verschieden gestaltet werden können, erfordern eine eingehende Darstellung für sich.

müßte man berücksichtigen, daß der elektrische Antrieb infolge seiner Rückwirkung auf die Zentrale die Selbstkosten emportreiben kann, weil die Gasmaschinen weniger gut ausnutzbar geworden sind. Dabei spielt es wieder eine Rolle, in welchem Maße die Zentrale z. B. durch puffende Dampfturbinen befähigt worden ist, Belastungsstöße aufzunehmen. Die zuverlässigste Grundlage erhält man, wenn man Zahlen aus vorhandenen Betrieben nimmt: Die gesamte Walzwerkerzeugung zu dem gemessenen Speisewasserverbrauch oder gemessenen Gasverbrauch oder den gezählten Kilowattstunden in Beziehung setzt und den Anteil der einzelnen Profile nach Maßgabe der bekannt gewordenen Zahlen für den Kraftbedarf der Walzwerke abschätzt. Ueber Fragen, welche Verluste in den Dampfleitungen auftreten, oder wie sich die Kraftschwankungen beim elektrischen Antrieb über

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b.

a

decken, geben ebenfalls verhältnismäßig einfache Beobachtungen im Betrieb am besten Auskunft. In welchem Maße bei einer Anlage, die man besichtigt, die Gasdynamos jeweilig ausgenutzt sind, wie groß der cos q jeweilig ist, ist auch in jedem Augenblick durch. einen Blick auf die Schalttafel und eine kurze Rechnung bestimmbar. Selbstverständlich ist, daß sich die Verhältnisse erheblich ändern können, wenn die Erzeugung gesteigert oder vermindert wird. Schließlich ist nicht zu verkennen, daß es allein mit der Entscheidung, sei es für Dampf oder elektrischen Antrieb, nicht getan ist, sondern daß die Entscheidung nachher auch durch entsprechende Führung des Betriebes zu rechtfertigen ist. Abgesehen von allgemeinen wirtschaftlichen Gründen spielen ferner örtliche Gründe: Platzfragen, Entfernungen,

Walzmotorleistung

Fig. 35.

ave -Zeit in Sekunden

Leistungsdiagramm für das Auswalzen eines Trägers.

Zeit

Verwendung vorhandener Kessel usw. eine Rolle, zuweilen die entscheidende. Ferner ist wichtig, ob ein Antrieb bequem in vorhandene Anlagen einbaubar ist oder nicht.

Wenn man die elektrische Energie billig erzeugt und die Zentrale so abpuffert, daß sic Belastungsstöße aufnimmt,

6

abcd Walzarbeit

deutscher Ingenieure.

Fig. 34.

Diagramm für das Auswalzen eines Stahlblockes 10 Stich

a b c c ba Beschleunigungs- und Reibungsarbeit von Walzenstraße und Walzmotoren, einschl. der Verluste in den Motoren

a by b1 a + fi fa c2 c1 Verluste im Schwungradumformer und in der Leitung zu den Walzmotoren

deg Bremsarbeit der Walzmotoren

degi Bremsarbeit der Walzmotoren, die an das Netz zurückgegeben wird Lw mittlere Leistung, gemessen an der Welle der Walzmotoren

Antrieb der Umkehrstraßen. Auf dem Kehr walzwerk walzt man Blöcke, Bleche, Knüppel, Träger usw. Mit der Umkehrstraße stimmt die schwungradlose Triostraße darin überein, daß das Walzgut langsam gepackt und schnell durchgezogen wird. Weil kein Schwungrad die Kraftschwankungen ausgleicht, müssen die Antriebe außerordentliche Leistungen hergeben, bis 15000 PS und mehr. Durchschnittlich haben die Antriebe viel weniger zu leisten; bei Blockstraßen ist die durchschnittliche Leistung nur etwa 10 der höchsten, bei Knüppel-, Schienen- und Trägerstraßen ist sie erheblich größer. Anderseits erfordern die Blockstraßen das größte Drehmoment, etwa 150 bis 160 mt, während man bei Trägerstraßen etwa 75 bis 80 mt, bei Knüppelstraßen 100 mt rechnet. Es herrscht der Dampfantrieb. Unter dem Sporn des Wettbewerbes des elektrischen Antriebes ist man bestrebt,

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der Dampffördermaschine mit einer Abdampfturbine in beträchtlichem Maße angewendet worden ist. Es besteht aber kein Zweifel, daß heute, nachdem der Abdampfbetrieb durch die Zweidruckturbine, auch durch die neuartigen Wärmespeicher technisch und wirtschaftlich vollkommen geworden ist, die Verbindung der Dampfumkehrmaschine mit einer den. Abdampf verwertenden Turbodynamo weit berechtigter ist als früher, um so mehr, als die Turbodynamo zum Abpuffern der Gasdynamos erwünscht ist. Bei vorhandenen Anlagen ist allerdings der Fall nicht selten, daß man die Dampfumkehrmaschine nicht mit Auspuff laufen lassen kann, weil sie dann zu schwach ist.

Der elektrische Antrieb mit Schwungradumformer und Leonardscher Schaltung entspricht dem Fördermaschinenantriebe; beim Walzwerkantrieb handelt es sich aber meist um gewaltigere Leistungen. Technisch ist der elektrische Antrieb vollkommen; es zwingt zur Bewunderung, wie leicht und sicher die elektrisch angetriebene Umkehrstraße beherrscht wird.

Steuer bühne

Fig. 37.

Schlupf= regler

Ueber die Wirkung des Schwung rades sei folgendes bemerkt: Wäh rend bei der Fördermaschine die Periode, in der das Schwungrad entladen und geladen wird, aus einem Förderzuge nebst Förderpause besteht, sind die Vorgänge beim Walzwerkantriebe verwickelter. Das Schwungrad wird auch von Stich zu Stich geladen und entladen, die Pausen zwischen den Stichen sind aber nicht gleich. Wird beim Blockwalzwerk der als wenn er

Block gekantet, so ist die Pause länger, durch dasselbe, nur enger gestellte Profil zurückgeht (vergl. Fig. 34). Wird ein Träger ausgewalzt, so hat man zuerst kurze Stiche, die ein großes Drehmoment erfordern, aber keine entsprechende Leistung, weil die Walzgeschwindigkeit mäßig ist. Dann werden die Stiche immer länger und leichter, die Walzleistung und -arbeit für den Stich wächst aber, weil mit zunehmender Geschwindigkeit gewalzt wird und die Streckung zunimmt. Fig. 35 zeigt die Leistungsdiagramme für das Auswalzen eines Trägers; es ist aber nur jeder dritte Stich verzeichnet. Die strichpunktierte Linie stellt die mittlere Leistung über die ganze Periode dar. Die ansteigende gestrichelte Linie läßt erkennen, wie die mittlere Leistung. von Stich zu Stich gerechnet, verläuft. Außer daß das Schwungrad von Stich zu Stich ausgleicht, muß es also in der ersten Hälfte der Walzperiode eine Arbeit aufnehmen, die der Fläche zwischen der strichpunktierten und der gestrichelten Linie entspricht. (Weil nur jeder dritte Stich verzeichnet ist, muß man sich die Fläche dreimal größer vorstellen.) In der zweiten Hälfte der Walzperiode wird das Schwungrad wieder entladen. In Fig. 34, die ich dem Oberingenieur Maleyka der Siemens-Schuckert Werke verdanke, ist der Plan für das Auswalzen eines Stahlblockes gegeben. Außer den eigentlichen Walzarbeiten sind auch die Beschleunigungs-, Reibungs-, Verlust- und Bremsarbeiten verzeichnet, so daß ein sehr anschauliches Bild der Vorgänge entstanden ist. In Fig. 36 sind Leistung, Drehmoment und Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit für gleichzeitiges Walzen von 4 Knüppeln dargestellt. Wie die Knüppel aufeinander folgen, ist in dem unteren Teile der Figur veranschaulicht. Dieses Diagramm ist bei der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft auf Grund eingehender Versuche an einer Straße mit Dampfantrieb aufgestellt und war die Grundlage für die Berechnung des elektrischen Antriebes der Knüppelstraße für die Rombacher Hüttenwerke. Fig. 37 zeigt den Grundriß, Fig. 38 den Schaltplan dieses von der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft gelieferten Antriebes. Die Straße walzt Blöcke von 2,85 t auf Knüppel bis 50 × 50 mm Querschnitt. Der Motor ist unmittelbar mit der Straße gekuppelt, die 800 mm-Walzen hat und 120 bis 160 Uml./min macht; von 120 auf 160 Uml./min wird gefahren, indem das Motorfeld geschwächt wird. Die höchste Leistung des Antriebes ist 15000 PS, während der Umformermotor, der mit Drehstrom von 5000 V gespeist wird, normal 2800 PS leistet. Die hintereinandergeschalteten Anlaßdynamos erzeugen je ±750 V, zusammen 1500 V, die von den beiden hintereindergeschalteten Ankern des Walzmotors aufgenommen werden. Die beiden Schwungräder, die je aus 2 Scheiben bestehen, wiegen zusammen 100 t. Zum Schaltplan, der aus der Legende verständlich ist, bemerke ich folgendes: Der Antriebmotor der Walzenstraße ist kompoundiert, damit sein Drehmoment stärker zunimmt als der Strom; bei normaler Stromstärke leistet er das normale Drehmoment; wächst der Strom aufs Dreifache, so wächst das Drehmoment aufs Vierfache. Die

Nun ist das Feld der Kompoundierungsdynamo schwach gesättigt, ihre Spannung und der von ihr gelieferte Strom sind also der Stromstärke im Hauptstromkreis proportional, so daß die Hülfswicklung am Antriebmotor und der Anlaßdynamo wie eine Hauptstromwicklung wirkt. Der kompoundierende Strom wird im Ankerstromkreis der Hülfsdynamo umgekehrt, die für hohe Spannung gebaut ist, so daß auch bei großer Leistung nur kleine Stromstärken zu schalten sind.

Der Antrieb der Rombacher Knüppelstraße ist einer der stärksten oder der stärkste elektrische Antrieb eines Kehrwalzwerkes. Sowohl von der Allgemeinen ElektricitätsGesellschaft als von den Siemens-Schuckert Werken1) sind eine beträchtliche Anzahl solcher Antriebe ausgeführt worden.

Drehstrom 5500V

220V

7

71

77

14 Höchstromausschalter

15 Betätigungsschalter

16 Signallampen

17 Nebenschluß

18 magnetelektrische Maschine für Wechselstrom

19 Spannungszeiger für Umlaufzahl

20 Motor der Andrehvorrichtung 21 Schaltkasten

22 Drehstrommotor für den Erreger-Umformer

23 Flüssigkeitsanlasser

24 Spannungszeiger

25 Kompoundierungsdynamo 26 doppelpoliger Schalthebel

27 Funkenlöschwiderstand

28 Erregerdynamo

29 Nebenschlußregler
30 Antriebmotoren für die
Umkehrstraße

31 Vorschaltwiderstand für

die Hülfswicklungen 32 Widerstand für die Dynamoerregung

33 Umschalter

34 Feldreglerwiderstand 35 Justier widerstand

36 magnetelektrische Maschine für Gleichstrom

37 Ueberspannungssicherungen

Für die Entscheidung zwischen Dampf- und elektrischem Antrieb gilt wie bei den Schwungradstraßen, daß man über die Grundannahmen nicht einig ist und daher zu sehr verschiedenen Ergebnissen kommt. Beim elektrischen Antrieb kommt es sehr darauf an, daß die teuere Anlage kräftig ausgenutzt wird. Ich möchte hier auf die in >> Stahl und Eisen« veröffentlichten Abhandlungen verweisen, innerhalb deren auch die Frage des Antriebes der Kehrwalzwerke erörtert ist.

Die Erzeugung

der elektrischen Energie. Gasdynamos oder Turbodynamos. Die Praxis hat sich bei uns mit großer Bestimmtheit für Gasdynamos entschieden. Da für die Hochofengebläse nur Gasmaschinenantrieb in Betracht kommt, spricht zweifellos bei der Entscheidung die Einheitlichkeit des Betriebes mit. Die Befürworter der Turbodynamo führen dagegen aus, daß die Gasmaschine wegen ihrer mangelnden Ueberlastungsfähigkeit nicht richtig ausgenutzt werden kann, auch mehr Reserven braucht, im schärfsten Gegensatze zur betriebsichereren Dampfturbine mit ihrer geradezu vollkommenen Elastizität. Fig. 39 und 40 zeigen die von der Allgemeinen ElektricitätsGesellschaft gebaute Zentrale der russischen Hüttenwerksgesellschaft Briansk in Jekaterinoslaw, bei der nur Turbodynamos angewendet sind. Sie erzeugen 3000 V Drehstrom, der zum Teil in Gleichstrom von 2 × 120 V umgeformt wird. Der elektrische Antrieb ist im weitesten Umfang eingeführt; insbesondere sind alle Walzenstraßen elektrisch angetrieben. Fig. 41 zeigt den Leitungsplan. Eine ähnliche Anlage hat man bei uns nicht"), sondern man stellt bei uns, wie gesagt, hauptsächlich Gasdynamos auf, z. B. auch in den neuen Hüttenwerke Esch der Gelsenkirchener

1) Vergl. Meyer: Die elektrisch betriebene Umkehrblockstraße der Rheinischen Stahlwerke, Stahl und Eisen 1909 S. 854; ferner ETZ 1909 S. 160: Das elektrisch angetriebene Blockwalzwerk der Georgs-Marien-Hütte.

2) Vergleiche über die Frage, ob Gasoder Turbodynamos, auch die oben angegebenen Aufsätze von Riecke und Langer.