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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen eines kontinuierlichen
Knüppels,
der von einem oberstromig einer Walzenstrecke angeordneten Knüppelheizofen
zugeführt
wird, von dem Typ, bei dem zwischen dem Ofen und dem ersten Ständer der
Walzenstrecke unter Bewegungsbedingungen ein Verschweißen des
vorderen Teils von einem jeden Knüppel, der aus dem Ofen ausgegeben wird,
mit dem hinteren Teil des gerade gewalzten kontinuierlichen Knüppels vorgesehen
ist.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Anlage, die speziell für die Ausführung des
Verfahrens geeignet ist.
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Der
Fachmann ist mit den Verfahren zum Walzen von kontinuierlichen Knüppeln, die
aus einem Knüppelheizofen,
der mit einer Walzenstrecke ausgerichtet ist, gut vertraut.
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Alle
vorstehenden erwähnten
Verfahren haben dasselbe Ziel, nämlich
die Erhöhung
der Produktivität
des Walzwerks, bei gleichzeitigem Erhalt eines qualitativ hochwertigen
Endprodukts.
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Verfahren
zum Walzen eines kontinuierlichen Knüppels des oben allgemein angezeigten Typs
sind beispielsweise in den Patenten
EP
0 761 330 und
EP 0 832
700 beschrieben, auf die verwiesen wird, falls weitere
Erklärungen
erforderlich sein sollten.
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Kurz
gesagt betrifft die
EP 0 761
330 ein Verfahren zum Walzen eines kontinuierlichen Knüppels, das
die Schritte umfasst dass: eine mobile Abschmelz-Stumpfschweißvorrichtung
und eine Entgratungsvorrichtung, die während des Schweißens getrennt
bewegt werden können,
gleichzeitig bewegt werden; das Stumpfschweißen durchgeführt wird, während die
Schweißvorrichtung
und die Entgratungsvorrichtung sich entlang eines vorgegebenen Schweißweges bewegen;
die Entgratungsvorrichtung zusammen mit der Schweißvorrichtung
rückwärts bewegt
wird, um auf das geschweißte
Teil zu treffen, und die Schweißvorrichtung
nach Abschluss des Schweißvorganges
rückwärts in eine
Warteposition gebracht wird; und die Grate von dem geschweißten Teil
entfernt werden, während
die Entgratungsvorrichtung ihre Laufrichtung ändert und sich in Übereinstimmung
mit einem speziellen Pfad bewegt, nachdem das geschweißte Teil
eine vorbestimmte Position erreicht hat.
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Die
EP 0 761 330 betrifft auch
eine Anlage zur Ausführung
des oben beschriebenen Verfahrens, die umfasst: einen Drehtisch,
der die Achse eines kontinuierlichen Gussteils oberstromig mit einer
unterstromigen Walzachse verbindet, und der die Knüppel, die
aus dem Ofen oberstromig des Drehtisches herausgekommen sind, entlang
der Walzachse überführt; eine
Entzunderungsvorrichtung zum Entfernen des Zunders von den Knüppeln; eine
mobile Abschmelz-Stumpfschweißvorrichtung,
die mittels Abschmelz-Stumpfschweißen ein hinteres Teil (Schwanz)
des vorherigen Knüppels
mit einem vorderen Teil (Kopf) des nachfolgenden Knüppels kontinuierlich
verbindet; eine mobile Entgratungsvorrichtung, die die Grate von
dem geschweißten
Teil der Knüppels
mittels einer Schleifvorrichtung entfernt; und eine Induktionsheizung,
die einen kontinuierlich verbundenen Knüppel erwärmt.
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Die
EP 0 832 700 betrifft sowohl
ein Verfahren zum Schweißen
von Knüppeln,
die aus einem Ofen herauskommen, als auch eine Anlage zum Walzen
von Knüppeln,
die das Schweißverfahren
anwendet.
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Genauer
gesagt beschreibt die
EP 0 832
700 ein Verfahren zum Schweißen von Knüppeln, die aus einem Heizofen
entlang einer Achse, die mit der Walzachse zusammenfällt, herauskommen,
wobei in der Ausdehnung zwischen dem Heizofen und dem ersten Walzenständer eine
genaue Anordnung von Arbeitseinheiten vorgesehen ist. Folgendes
ist tatsächlich
vorgesehen: mindestens eine Zuführvorrichtung,
eine Rollenbahn zum Befördern
von Knüppeln, eine
mobile Schweißvorrichtung,
die mit Schweißjochen
ausgerüstet
ist, und eine Knüppel-Notschere.
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Bei
einem ersten Schritt des Verfahrens wird das hintere Teil des gerade
gewalzten Knüppels
an das vordere Teil des Knüppels,
der aus dem Ofen herausgekommen ist, geschweißt, und dieser Schweißvorgang
wird mittels einer Schweißeinheit,
die an einem mobilen Wagen befestigt ist, an den beiden Knüppeln durchgeführt, während sich
diese bewegen.
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Gemäß der Erfindung,
die den Gegenstand der Erfindung der
EP
0 832 700 bildet, sorgt der mobile Wagen, der die Schweißeinheit
trägt,
in einem ersten stationären
Wartezustand dafür,
dass sich die beiden Enden der zu verbindenden Knüppel berühren; als
Nächstes
beschleunigt der Wagen, während er
vorwärts
rückt,
auf die Walzgeschwindigkeit und in diesem Zustand erfolgt das Schweißen der
Knüppel-Enden.
Schließlich
erfolgt ein Rückführschritt,
bei dem der Wagen zu der Ausgangsposition zurückkehrt.
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Ein
weiteres Merkmal des Verfahrens gemäß der
EP 0 832 700 betrifft das Verschweißen der Knüppel-Enden,
dem ein Entzunderungsschritt und ein Abscherschritt vorausgeht,
während
sich die Knüppel
bewegen, wobei die beiden zum Verschweißen aneinandergesetzten Knüppel-Enden
abgeschert werden. Der letzte Schritt wird mittels einer Abschereinheit,
die an dem mobilen Wagen angeordnet ist, oberstromig der Schweißeinheit
durchgeführt.
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Ein
weiteres Merkmal besteht darin, dass dem Schweißen ein Entgratungsschritt
folgt, der, ebenfalls unter Bewegungsbedingungen von einer Entgratungsvorrichtungs-Einheit
durchgeführt
wird.
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Die
DE 28 36 338 betrifft ein
Schweißverfahren,
bei dem ein mobiler Wagen vorhanden ist, der den zu verbindenden
Knüppeln
vor der nachfolgenden Verarbeitung folgt.
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Gemäß den beiden
Ausführungsformen
die in dem vorstehenden Patent veranschaulicht sind, kann der mobile
Wagen entweder direkt unterstromig des Ofens, oder unmittelbar oberstromig
der Walzständer
angeordnet sein.
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Die
US 2 214 618 (die das Schweißen von Spulen
betrifft) sieht einen Wagen vor, der ein Abscherelement, ein Schweißelement
und ein Schleifelement zum Schleifen des geschweißten Abschnittes trägt. Zusätzlich ist
beschrieben, dass das Schweißen
zwischen dem hinteren Teil des Streifens der ersten Spule und dem
vorderen Teil des Streifens der zweiten Spule unter Bewegungsbedingungen
durchgeführt
wird, ohne dass die Walzanlage angehalten wird.
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Die
EP A 806 254 offenbart
eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Walzen eines Knüppels, die zwei
Bearbeitungsachsen umfasst. Insbesondere ist an der ersten Achse
eine stationäre
Schweißvorrichtung
angeordnet, und an der zweiten Achse ist eine sich bewegende Schweißvorrichtung
angeordnet. Da die stationäre
Schweißvorrichtung
die Knüppel
verbindet – wobei
ein jeder ein Gewicht je Einheit von mindestens dem der doppelten
Länge eines
ursprünglichen
Einzelknüppels
aufweist – muss
die sich bewegende Schweißvorrichtung
nur diese Knüppel
mit doppelter Länge
verbinden. Diese Vorrichtungsanordnung ist komplexer und beschwerlicher
und erfordert viel Platz für
die Umsetzung.
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Die
EP A 806 254 schlägt nicht
vor, die zu verschweißenden
Knüppel
sanft in Kontakt treten zu lassen, um die Oberflächen der zu verschweißenden Knüppel nicht
zu beschädigen.
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Ferner
lehrt dieses Dokument nicht die Verwendung einer Schneidevorrichtung,
und als Folge davon sind die zu verbindenden Knüppel nicht vollkommen eben
und parallel zueinander, was den Gütegrad des Schweißens beträchtlich
verringert.
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Die
US A 4 018 376 offenbart
eine Vorrichtung zum Walzen eines kontinuierlichen Knüppels, die
mit einer in der Schweißmaschine
unterstromig der Schweißvorrichtung
angeordneten Entgratungsvorrichtung versehen ist. Auf Grund der
Position der Entgratungsvorrichtung gibt es eine große Menge von
Graten in den Knüppeln,
die das Schweißen schwierig
und unzuverlässig
machen, da die Grate den richtigen Stromdurchgang behindern.
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Die
Vorrichtung weist zwei Bearbeitungs-Walzachsen auf, um das Ausgeben
der Knüppel
aus dem Ofen unabhängig
von dem Schweißen und
Walzen zu belassen.
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Die
US A 4 018 376 schlägt nicht
vor, dass die zu schweißenden
Knüppel
sanft in leichten Kontakt treten sollen.
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Überdies
erfolgt das Schneiden des hinteren Teiles und des vorderen Teiles
desselben Knüppels nicht
simultan, sondern es erfolgt in einem zweiten Schritt. Tatsächlich ist
eine Schneidevorrichtung an der Austrittsachse der Knüppel aus
dem Ofen angeordnet, und die andere ist an der Walzachse angeordnet,
was in einem doppelten Zeitaufwand zum Durchführen der Arbeitsschritte zum
Schneiden resultiert.
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Der
Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine entsprechende Anlage zum Walzen eines kontinuierlichen
Knüppels – der durch
wechselseitiges Schweißen
einer Vielzahl von Knüppeln,
die aus einem Knüppelheizofen herausgekommen
sind, gebildet ist – vorzuschlagen, die
Vorteile in Bezug auf die bekannten Verfahren sicherstellen.
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Der
obige Zweck wird durch ein Verfahren und eine Anlage erreicht, die
die in den beiliegenden Ansprüchen
beschriebenen Merkmale aufweisen.
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Die
strukturellen und funktionellen Merkmale der vorliegenden Erfindung,
wie auch ihre Vorteile im Vergleich mit dem Stand der Technik werden
noch einsichtiger und deutlicher werden, wenn man die folgende Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
schematischen Zeichnungen, die ein mögliches Beispiel der Ausführung der
neuen und ursprünglichen
Ideen der vorliegenden Erfindung zeigen, untersucht. In den Zeichnungen
ist/sind:
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1 eine schematische Draufsicht,
die eine geeignete Anlage zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
veranschaulicht; und
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2–7 Ansichten,
die die Anlage von 1 in
der Abfolge der verschiedenen Arbeitsschritte des Walzverfahrens
gemäß der Erfindung
veranschaulichen; und
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8 ein Geschwindigkeit-Weg-Diagramm, das
das Verhalten der Schweißvorrichtung
in der dem Schweißen
vorangehenden kritischen Phase gemäß einem möglichen Beispiel der praktischen Ausführung des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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In 1 der Zeichnungen ist ein
Knüppelheizofen
mit 10 bezeichnet und der erste Ständer einer Walzenstrecke ist
mit 11 bezeichnet. Die Bezugsziffer 12 bezeichnet
die Austrittsachse der Knüppel aus
dem Ofen, und 13 die Walzachse.
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Wie
in den schematischen Zeichnungen deutlich zu sehen, sind die Achsen 12, 13 gemäß einem
Merkmal der Erfindung um einen gewünschten Betrag versetzt und
parallel zueinander angeordnet.
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Der
Ofen 10 und der erste Ständer 11 der Walzenstrecke
sind durch einen Abstand getrennt angeordnet, wodurch es in dem
bestimmten Zeitintervall möglich
ist, das vordere Teil eines Knüppels 14,
der aus dem Ofen 10 herausgekommen ist, mit dem hinteren
Teil eines kontinuierlichen Knüppels 15, der
gerade gewalzt wird, zu verschweißen.
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Das
Verschweißen
des vorderen Teils des Knüppels 14 mit
dem hinteren Teil des Knüppels 15 erfolgt
mittels einer Reihe von Arbeitseinheiten, die gemäß einem
Lay-out kaskadenförmig
zwischen dem Ofen 10 und dem Ständer 11 angeordnet
sind, und gemäß Arbeitsverfahren,
die im Vergleich mit dem Stand der Technik neu sind.
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Genauer
gesagt sind unterstromig des Ofens 10 nacheinander angeordnet:
eine
Entzundervorrichtung 16, ein Paar beabstandeter Schneidevorrichtungen 17, 18,
eine mobile Schweißvorrichtung 19,
die zu diesem Zweck an einem Wagen 19A befestigt ist, der
auf Schienen 20 vorwärts
und rückwärts verschoben
werden kann, wobei die Schweißvorrichtung 19 mit
zwei Paaren von Schweißjochen 21, 22 versehen
ist, die gegenüber
liegend oberstromig bzw. unterstromig angeordnet sind, eine mobile
Entgratungsvorrichtung 23, die ebenfalls an einem Wagen 23A befestigt
ist, der auf Schienen 24 vorwärts und rückwärts verschoben werden kann,
und eine mögliche
Notschere für
Knüppel 25.
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Oberstromig
der Notschere für
Knüppel 25 kann,
falls erforderlich, ein Knüppel-Heizsystem 29, wie
z. B. eine Induktionsspule oder ein Brennofen vorgesehen sein.
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Da
die oben erwähnten
Betriebseinheiten von jedem beliebigen dem Fachmann gut bekannten Typ
sein können,
werden sie hierin nicht in größerem Detail
beschrieben.
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Wie
bereits erwähnt,
veranschaulichen die 2–7 die Abfolge der Arbeitsschritte
des Verfahrens gemäß der Erfindung,
das vorsieht, dass der vordere Teil des Knüppels 14, der aus
dem Ofen herauskommt, mit dem hinteren Teil des Knüppels 15, der
gerade gewalzt wird, auf eine Weise verschweißt wird, die anders und innovativ
im Vergleich mit den bisher eingesetzten Verfahren ist.
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Genauer
gesagt kommt der Knüppel 14 entlang
einer Austrittsachse 12, die sich von der Walzachse 13 (2) unterscheidet, aus dem
Ofen heraus, während
der kontinuierliche Knüppel 15 entlang
der Walzachse 13 gerade gewalzt wird.
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Entlang
der Achsen 12, 13 sind entsprechende motorgetriebene
und/oder nicht angetriebene Rollenförderer 12A, 13A vorgesehen,
die die Knüppel weiterschicken.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt, werden die Knüppel 14, 15 mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten weitertransportiert (höher für den Knüppel 14, der
aus dem Ofen herausgekommen ist, niedriger für den kontinuierlichen Knüppel 15,
der gerade gewalzt wird).
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 4,
wird der Knüppel 14,
wenn der kontinuierliche Knüppel 15 den
Einflussbereich der offenen Joche 21, 22 verlässt, mittels
einer Sperre P angehalten, wobei sein vorderes Teil und sein hinteres
Teil an Punkten beginnen, die den Schneidevorrichtungen 17, 18 entsprechen,
welche simultan das vordere und das hintere Teil schneiden.
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Der
geschnittene Knüppel 14 wird
von einer beliebigen Fördereinrichtung,
die durch 26 schematisch veranschaulicht ist, von der Austrittsachse 12 der
Knüppel
aus dem Ofen zu der Walzachse 13 bewegt, wobei sein vorderes
Teil durch das oberstromige Paar Joche 21 ergriffen wird,
während
die Joche des unterstromigen Paares 22 noch offen bleiben (5).
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Wenn
der Knüppel 14 sich
in diesem Zustand befindet, beginnt die Schweißvorrichtung 19 (die
von dem mobilen Wagen 19A getragen ist) ihre Bewegung in
der Richtung des Pfeils 27 (5),
um zu bewirken, dass das vordere Teil des Knüppels 14 das hintere
Teil des kontinuierlichen Knüppels 15 einholt,
bis die beiden Knüppel
in Kontakt miteinander gebracht sind (6).
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Wenn
das vordere Teil und das hintere Teil in Kontakt stehen, wie in 6 gezeigt, schließt sich das
unterstromige Paar Joche 22 der Schweißvorrichtung 19 an
dem hinteren Teil des kontinuierlichen Knüppels 15, und das
miteinander Verschweißen
des vorderen und des hinteren Teiles wird unter Bewegungsbedingungen
durchgeführt
(7).
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Der
geschweißte
Bereich wird unter Bewegungsbedingungen durch die Entgratungsvorrichtung 23 entgratet,
wie in den 3 und 4 dargestellt ist, die sich
für diese
Entgratung offensichtlich auf den vorhergehenden Arbeitsschritt
beziehen, während 5 die Rückkehr derselben Entgratungsvorrichtung 23 in
die Ausgangsposition zeigt, in der diese für den Beginn eines neuen Betriebszyklus
bereit ist.
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Der
oben unter Bezugnahme auf die 2–7 beschriebene Betriebszyklus
endet wie in 2 gezeigt,
und zur gleichen Zeit beginnt ein neuer Betriebszyklus, wobei der
nächste
Knüppel
aus dem Ofen herauskommt.
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Das
beispielhafte Diagramm von 8 betrifft
den in den 5 und 6 veranschaulichten Arbeitsschritt.
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Aus
diesem Diagramm ist ersichtlich, wie die Schweißvorrichtung 19 aus
einem stationären
Zustand eine abrupte Beschleunigung von einer Geschwindigkeit von
0 m/s auf eine Geschwindigkeit von ca. 0,7 m/s er fährt, um
so das vordere Teil des Knüppels 14,
der aus dem Ofen herausgekommen ist, nahe an das hintere Teil des
kontinuierlichen Knüppels 15,
der gerade gewalzt wird, heranzubringen. Der Knüppel 14 schreitet
mit der Geschwindigkeit von ca. 0,7 m/s weiter voran, bis er einen
Bereich erreicht, wo er eine abrupte Verlangsamung von ca. 0,7 m/s
auf ca. 0,21 m/s erfährt
und wobei das vordere Teil und das hintere Teil beinahe miteinander
in Kontakt stehen.
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Der
entsprechende Kontakt erfolgt leicht, folgend auf eine weitere Verlangsamung
von ca. 0,21 m/s auf ca. 0,20 m/s, um so das in den 7, 2 veranschaulichte
Schweißen
zu erlauben.
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Die
Vorteile des Verfahrens und der Anlage gemäß der Erfindung sind unten
stehend zusammengefasst.
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Zunächst sollte
hervorgehoben werden, dass die Anlage gemäß der Erfindung mit zwei Rollenförderern
versehen ist, die in einem Abstand und parallel zueinander angeordnet
sind, während
bekannte Anlagen mit einem einzelnen Rollenförderer versehen sind, dessen
Achse mit der Austrittsachse der Knüppel aus dem Ofen und der Walzachse
zusammenfällt.
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Gemäß der Erfindung
sind die beiden Rollenförderer
durch ein Fördermittel
miteinander verbunden, das die Bewegung des Knüppels entlang einer Achse,
die rechtwinklig zu der Austrittsachse der Knüppel aus dem Ofen ist, ermöglicht.
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Als
ein Ergebnis gibt es bei dem System gemäß der Erfindung eine relative
Positionierung zwischen dem vorderen Teil des Knüppels, das aus dem Ofen herausgekommen
ist und den Jochen der Schweißvorrichtung
(stationär
in der Warteposition), die genau und verlässlich ist.
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Die
Bereitstellung von zwei Rollenförderern, die
in einem Abstand und parallel zu einander angeordnet sind, macht
es überdies
möglich,
das Ausgeben der Knüppel
aus dem Ofen unabhängig
vom Schweißen
und Walzen zu belassen. Es ist somit möglich, Arbeitsschritte wie
das Entzundern der Knüppel
oder die Vorbereitung der zu verschweißenden Enden, "im Hintergrund", d. h., unabhängig von dem
Schweiß-
und Walzverfahren durchzuführen,
mit einer deutlichen Verringerung der Zykluszeiten. Überdies
ermöglicht
der Doppel-Rollenförderer
bei Unfällen,
oder wenn die Produktion aus dem Rhythmus kommt, die vorübergehende
Lagerung des letzten Knüppels,
der aus dem Ofen herausgekommen ist, weg von der Walzachse, mit
einer daraus folgenden höheren
Flexibilität
und einfacher Organisation der Walzlinie. Tatsächlich sind die Arbeitsschritte oberstromig
der Walzlinie unabhängig
von den unterstromigen Arbeitsschritten.
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Schließlich ist
das Vorhandensein einer speziellen Vorrichtung zum Entfernen der
Knüppel,
die aus dem Ofen herausgekommen sind von der Linie bei einem Unfall
und/oder im Fall einer unterstromigen Störung nicht erforderlich.
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Ein
weiterer wichtiger Unterschied ist die Tatsache, dass bei dem System
gemäß der Erfindung die
mobile Schweißvorrichtung
für einen
anderen Zweck in der Warteposition ist als bei dem System der
EP 0 832 700 , die die Position
des Kontakts zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil betrifft.
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Gemäß dem System
der Erfindung befindet sich die Schweißvorrichtung für die horizontale
Beförderung
des Knüppels
(angehalten durch eine Sperre) von einem Rollenförderer zu dem anderen in der
Warteposition, damit er durch die oberstromig angeordneten Joche
der Schweißvorrichtung
in einer extrem genauen Position ergriffen wird.
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Zusätzlich beginnt
gemäß der Erfindung
der Wagen mit dem von den Jochen der Schweißvorrichtung ergriffenen Knüppel mit
einer Geschwindigkeit, die höher
ist als die Walzgeschwindigkeit, da er mit dem kontinuierlichen
Knüppel
aufschließt,
und wird in der Umgebung des Letzteren (vorderes Teil und hinteres
Teil beinahe in Kontakt) langsamer, bis er die Walzgeschwindigkeit
erreicht, wodurch ein leichtes Aufeinandertreffen der zueinander
weisenden Oberflächen
sichergestellt ist, was offenbar anders als bei dem System der
EP 0 832 700 ist.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung werden die beiden Stirnflächen geschnitten.
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Der
Schneideschritt des vorderen Teils und des hinteren Teils der Knüppel wird
während
des Schweißens
des vorhergehenden Knüppels,
entfernt von der Walzachse, durchgeführt, wodurch die Länge der
Linie verringert wird, und jede Gefahr einer Stauung der getrennten
Längen
verhindert wird.
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Auf
diese Weise wird der in dem Oberbegriff der Beschreibung erwähnte Zweck
erreicht.
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Der
Umfang der Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert.