CN102858488B - 适合对接焊缝的感应热处理的钢带材对接机 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于对接带材处理设备的相继带材端部（11，12）的对接机，所述对接机包括第一带材端部（11）与另一带材的第二带材端部（12）的焊接装置，以及对称设置的两对夹爪（21，22，31，32），分别是包括第一上夹爪（21）与第一下夹爪（31）的能夹紧所述第一带材端部（11）的第一对夹爪（21，31），以及包括第二上夹爪（22）和第二下夹爪（32）的能夹紧所述第二带材端部（12）的第二对夹爪（22，32），所述夹爪（21，22，31，32）被用于使所述第一带材端部（11）相对于所述第二带材端部（12）保持与定位，从而将所述带材端部（11，12）相互焊接，其特征在于，所述两对夹爪的至少两个夹爪（21，22，31，32）分别包括能与带材端部（11）之一接触的部分（222，322，212，312），所述部分被焊接在另一带材端部（12）之上，所述部分（222，322，212，312）的特征在于其几何形状以及至少一种构成材料能分别减少可能在所述夹爪中由于电磁感应而产生的涡电流的强度。

Description

适合对接焊缝的感应热处理的钢带材对接机
技术领域
本发明涉及一种适于钢带材对接焊缝的感应热处理的对接机。
背景技术
本发明尤其涉及冷轧设备或例如表面擦锈，连续退火，电解质镀膜或淬火等处理设备中的连续行进的钢带材的对接焊缝，尤其是通过激光束实现的焊缝，且更特别地，涉及在实现所述焊缝之前和/或之后立即进行的热处理。在以下本说明书中，“处理设备”的表述将用于指代轧制设备或上文提到的设备。
为了提高钢带处理设备的生产率，尤其避免所述带材在一卷接一卷地传输，现代大容量处理设备能通过对接钢带的端部而连续地运行，所述钢带在处理设备入口处呈卷状被连续供应，完成处理后的带材尾部被连接于插入处理设备入口中的新的带材的头部。
在所述对接操作中，在处理设备中所述待焊带材的两端部，例如，完成处理的带材尾部以及应被处理的新带材头部的移动被停止，且处理设备的下游部分(即沿带材行进方向位于所述带材尾部之后的部分)，在将两次相继对接分开的间歇期间，由被预先装满的带材堆积装置供料。本领域技术人员对所述对接操作已十分熟悉，因此其努力的方向是对接操作的速度，目的在于减小带材端部的停顿时间，并因此减小堆积装置的容量和成本。
对接操作由对焊机或焊机实现，除了包括所述焊接装置，所述对焊机和焊接机还包括用于使带材在其对焊接合过程中固定的两对夹爪，所述两对夹爪分别是用于使位于带材行进方向下游的处理设备的部分内所接合的带材尾部固定的第一对夹爪，以及用于使对接机上游所引入的新带材的头部固定的第二对夹爪。由不同的焊接装置实施的不同焊接方法为本领域技术人员已知。其例如包括闪光对焊，电阻缝焊，MIG焊，TIG焊，或者激光焊或混合激光焊。
对焊机应能制造出优质的焊缝。实际上，带材在处理设备中行进时劣质焊缝的断裂，甚至需要对不合格或劣质焊缝重新焊接，会损失较大的生产率。焊缝质量的决定元素基本如下：
-焊接接头的冶金质量，特别是钢可能在受焊接操作热影响的区域发生冶金变化，
-焊接截面的几何形状，其理想地应相对于带材截面没有厚度余量和/或厚度不足，
-焊接接头的连续性和紧密性。
焊接接头或焊缝的冶金质量，基本取决于所使用的焊接方法及其在焊接影响区的热循环，以及各种预先和后期的加热处理或局部实施在焊缝本身或在实施在焊机紧下游的退火。
焊接部分的几何形状取决于焊接方法以及焊接之后实施的焊缝的精加工手段。例如，闪光对焊产生焊道，该焊道必须进行刨平，且“闪光对接”焊机通常设有与焊机形成一体的刨平单元。电阻缝焊由于待焊的板材的搭接，还会产生厚度余量，且所述厚度余量通常应被与焊机结合的滚压装置压平。激光焊能对焊接部分进行精细处理，该焊接部分还与受热影响的很小的区域相关联。
焊接接头的连续性和紧密性基本取决于所使用的焊接参数。所述焊接参数主要是电参数，所述电参数可以方便且可靠地进行管理。但是，为了保证焊接接头的连续性和紧密性，另一参数更为重要。其涉及焊接边缘的直度及其在焊接过程中的相对定位。焊接边缘是指完成处理的带材尾端，其面对接合至处理设备中的新带材端部。
为了保证对接焊缝的质量，必须使待焊的带材端部排列得完全对齐且平直。为此，焊机通常包括用于使需由焊接接合的带材端部保持固定的所述两对夹爪。通常，所述带材端部在夹爪内保持固定，并超出所述夹爪微小的悬伸部，所述悬伸部源于焊机内加入的剪切机所实现的精确且恰当的剪切，或在某种情况下，是源于通过激光束的剪切。此外，并入或联至焊机内的定中心装置在带材端部固定于夹爪内之前，能使带材端部对齐。
处理装置中被处理钢带材的等级和厚度范围的逐渐扩大，以及对生产率不断提高的要求，已经导致越来越频繁的使用实施激光焊接方法的焊机。所述激光方法实际上能扩大可被焊接的产品范围，直到厚度十分小的产品。其也能限制由十分多样的钢的等级的受热区域，特别是为汽车工业开发的特种冶金钢也可被算在内。但是，由于激光束较小的厚度，待焊接边缘相互的定位必须十分精确，正如申请人提出的申请EP1591190中所描述的那样。
尽管激光焊接方法，由于焊接能量极为集中，会导致减小受影响区域，但是很多级别的高性能的钢依然可能会硬化，并相关联地发生脆化。为了避免所述脆化和硬化，必须进行焊缝热处理。可以使用焊缝的不同类型的热处理方式，其可通过焊接之后的“退火”，目的在于通过冶金方面恢复焊缝允许的延展性，或者通过能降低焊缝冷却速度的预加热，并因此限制其硬化。
特别地，通过电磁感应的热处理完成的对接焊缝的退火已被本领域技术人员已知。为此，电磁感应热处理装置被设置在焊机的下游。一旦完成接头焊接，将带材端部保持就位的夹爪被打开，且焊接好的接头沿带材行进方向移动，直到到达电磁感应热处理装置，其中，所述焊接好的接头被退火处理。通过位于焊机下游的电磁感应热处理装置进行的对接焊缝的退火，不幸意味着焊接时间的较大延长，这使得堆积装置的下游降低行进速度，或者增大堆积的容量。此外，在焊接接头完成和通过电磁感应热处理装置进行退火开始之间的时间间隔，可能会有损焊缝的质量。
电磁感应热处理也在用于由带材连续生产焊接金属管的专利——例如专利文献JP08-174254描述。在所述情况下，电磁感应热处理装置跟随激光焊接头的移动，从而在焊接头完成焊接后立即对焊缝进行退火处理。但是，这种使用跟随焊机焊接头的所述电磁感应热处理装置的方法，不能使用在由带材焊接对接机完成的带材头尾焊缝对接上。
实际上，带材对接取决于所述夹爪的使用，而在焊接管道的情况下不存在夹爪。必须使用所述夹爪对待焊接带材端部进行精确定位，从而保证焊缝质量。此外，为了使两个待焊接边缘彼此之间能够最佳定位，尤其在带材较薄的情况下(例如厚度小于1毫米)，待焊接边缘的悬伸部，-即其相对于夹爪的突出部，且因此所述夹爪对相互之间的间距，或夹爪之间的空间，必须尽可能减小。
由于夹爪之间空间的最小化，因此很难的是：靠近焊缝定位电磁感应热处理装置来保证焊缝被加热，而不会导致由电磁场引起的电流循环(即涡电流/Foucault电流)引起夹爪发热以及因而对加热焊缝的干扰的较大风险，或不会减少待焊带材端部定位的精确度。实际上，在对接较薄带材的情况下，为了限制夹爪的所述加热，或仅仅为感应处理装置的定位而释放出通道而选择的夹爪之间的空间，可能导致待焊接边缘的悬伸尺寸过大，因而不再能保证所述待焊接边缘被正确相互定位。特别地，当对接极其薄的带材时，例如该带材的厚度可介于0.1-0.4毫米之间，待焊带材的端部，需通过激光，而非通过剪切机完成切割。因而导致(即定位在待对接带材下方的)下夹爪之间未布置任何空间来使得用于切割所述端部的剪切刀片从中通过。因此，如果不使夹爪远离焊缝定位为所述热处理装置释放空间，就不能实现将电磁感应热处理装置定位在带材下方，这将会对待焊接边缘的定位质量产生灾难性后果，或者如果焊接后不将夹爪打开或间隔开，那么结果会影响焊接和退火的整体循环时间，且在该情况下，不能对待焊区域实现预加热。
发明内容
本发明的目的在于提出一种带材对接机，其适于对带材一端部与另一带材的另一端部的焊缝进行感应热处理且能允许所述端部的精确定位，从而保证焊缝的质量，并同时避免上述提到的可能有损所述焊缝质量的问题。特别地，所述对接机应能限制用于在焊接之前或之后对所述对接机的部分进行热处理的磁场与可能与所述磁场相互作用的所述对接机的部分之间的电磁互相影响，从而产生可有损对接机夹爪且干扰所述焊缝处理的涡电流。
为此，本发明提出一种对接机、所述对接机的夹爪和所述对接机的感应热处理装置。本发明的优选实施方式也阐述了本发明的优点。
因此，本发明的目的在于提出一种带材焊接对接机的能够夹紧带材的夹爪，所述带材适于通过带材处理设备的所述对接机来相继相互焊接，其特征在于，所述夹爪的至少一部分能与被焊接在带材另一端部上的带材一端部接触，尤其能与所述带材端部的悬伸部接触，其特征在于
-几何形状，特别适于所述焊缝的感应热处理装置的感应头，以及
-至少一种构成材料，
上述分别使得，即所述几何形状与所述构成材料分别使得能够降低在所述夹爪内因电磁感应产生的涡电流的强度，或换言之，所述部分的所述几何形状和所述构成材料，能限制所述夹爪在感应热处理装置的磁场作用下的发热。夹爪的所述部分因此是与磁场几乎不相互影响的部分。
本发明还提出一种带材焊接对接机的感应热处理装置，所述感应热处理装置适于在形成焊缝之前或之后通过电磁感应对连接两个相继带材端部的焊缝进行热处理，所述热处理装置还能适用于所述带材的对接机，所述对接机包括能焊接所述相继带材端部的焊接装置，能使所述带材端部保持固定的两对夹爪，其中，所述两对夹爪中的至少两夹爪的特征在于所述夹爪的至少一部分，所述部分能够与用于与另一带材端部相焊接的带材端部相接触，其特征在于：
-几何形状，特别适于所述焊缝的感应热处理装置的感应头，以及
-至少一种构成材料，
上述分别使得，即所述几何形状与所述构成材料分别使得能够降低在所述夹爪内因所述热处理装置的电磁感应产生的涡电流的强度，所述热处理装置的特征在于感应头，所述感应头的几何形状与所述两夹爪的每一个的所述部分的几何形状互补。
最后，本发明的另一目的是提出一种用于对接带材处理设备的相继的带材端部的对接机，所述对接机包括第一带材端部与另一带材的第二带材端部的焊接装置，以及对称设置的两对夹爪，分别是包括第一上夹爪与第一下夹爪的能在其间挤压、即紧密地夹紧所述第一带材端部的第一对夹爪，以及包括第二上夹爪和第二下夹爪的能挤压所述第二带材端部的第二对夹爪，所述夹爪被用于使所述第一带材端部相对于所述第二带材端部保持与定位，从而将带材的所述端部相互焊接，其特征在于，所述两对夹爪的至少两个夹爪的特征在于所述夹爪的至少一部分，所述部分能够与用于与另一带材端部相焊接的带材端部相接触，其特征在于：
-几何形状，特别适于所述焊缝的感应热处理装置的感应头，以及
-至少一种构成材料，
上述分别使得，即所述几何形状与所述构成材料分别使得能够降低在所述夹爪内因所述热处理装置的电磁感应产生的涡电流的强度，所述热处理装置的特征在于感应头，所述感应头的几何形状与所述两夹爪的每一个的所述部分的几何形状互补。特别地，所述对接机的特征在于其包括所述热处理装置并且所述热处理装置适用于所述夹爪的所述部分。
本发明因此提出一种对接机的结构设置，所述结构设置能保证所述热处理装置与所述对接机的夹爪之间不存在机械干涉，并同时保证所述对接机的所述夹爪以及能由感应热处理装置而生成磁场之间几乎没有电磁交互作用。此外，其还允许在焊接和热处理操作之前与过程中，夹紧保持或维持待焊带材的端部。换言之，根据本发明的对接机的结构设置(即所述夹爪的所述部分的几何形状与构成材料，热处理装置的感应头的几何形状)，能允许解决所述夹爪对必须至少在焊接和热处理过程中保持靠近的问题，从而保持待焊带材端部或边缘的正确定位，所述定位的精确性控制焊缝的质量。
特别地，根据本发明，包含在夹爪内的所述部分能降低涡电流的强度，所述涡电流可能在所述夹爪内由所述热处理过程中的所述热处理装置生成的电磁感应产生。实际上，由于其几何形状及其构成材料，例如不导电的绝缘材料，所述部分一方面需要在靠近所述带材端部的由热处理装置引起的磁场源与可能有损和/或干扰焊缝经感应(例如，在夹爪的金属部分内的涡电流的感应)被加热处理的夹爪另一部分之间有一分开距离，另一方面，在所述夹爪内确定一区域，该区域能免于可能有损所述焊缝质量的感应加热。特别地，所述部分构成能在带材端部方向延伸的突出部，并沿第一长度覆盖夹爪的全部宽度，以及所述夹爪的厚度以及垂直于第一长度的长度，其能根据感应头的至少一尺寸被确定。
换言之，根据本发明的夹爪包括至少两部分，一方面是根据上文要求保护的部分，该部分的特征在于其构成材料与全部磁场之间几乎没有相互作用，以及另一部分，该部分可能与感应磁场相互作用，尤其有被强烈加热以及会有损靠近所述另一部分的焊缝的风险。由于构成材料与磁场几乎不相互作用，显然由焊缝的感应热处理装置生成的磁场，不会对所述构成材料带来过度的加热，不会使构成材料损坏和/或干扰焊缝的热处理。
此外，夹爪的所述部分还适于与应被焊接的所述带材端部接触，其也是夹爪可以最靠近感应热处理装置的部分，尤其在进行感应热处理的过程中。因此，特别地，夹爪的所述另一部分与热处理装置被分开一段距离，该距离取决于所述部分几何形状。所述分开距离保证所述另一部分内比所述部分具有更小的磁场，这是因为当一点距磁场源的距离增加，磁场在该点上的作用将减小。由于所述部分被所述感应热处理装置的磁场影响很少或根本没有影响，因此其不会被过于加热而破坏或干扰焊缝的处理。
优选地，所述部分的构成材料是绝缘材料，从而能避免被感应电流加热，例如一种材料的特征在于，在对接机运行的最大工作温度条件下，特别是因靠近焊缝以及被磁感应处理的焊缝区而产生的加热效应下，温度例如介于20℃和800℃之间时，电阻系数大于109Ω-cm，或更特别地大于1012Ω·cm。
此外，特别地，根据本发明的夹爪的特征在于，所述材料具有小于5，优选地等于1的相对透磁率。另一方面，为了释放因焊接与热处理形成的热量，所述材料的热导率优选地大于10W·m-1·K-1。此外，所述构成材料优选地具有有限的热膨胀性，从而避免热冲击效应。为此，特别地，所述材料的特征在于具有介于2-10×10-6·Κ-1之间的热膨胀系数。
特别地，所述材料例如从属于例如Si3N4,A1203,AIN的技术陶瓷类。鉴于所述类型的陶瓷材料的成本，所述部分的几何形状适于保证所述部分具有最小的体积和复杂性，并允许所述夹爪的感应加热最小化。所述部分例如是被设在夹爪一端部的楔形几何形状，夹爪的其余部分的特征例如是传统的金属构造。
特别地，所述部分的所述几何形状与所述电磁感应热处理装置的几何形状互补，尤其与所述感应热处理装置的感应头的几何形状互补，此外，特别地，所述热处理装置适于连接在所述对接机的焊接装置。此外，所述几何形状一方面能减少在所述夹爪内可能由电磁感应热处理装置引起的磁感应流/通量，且另一方面允许在将一带材端部焊接在另一带材端部之前或之后，进行电磁感应热处理，而无需所述夹爪相对于所述带材端部的任何移动。所述夹爪的所述部分的尺寸尤其取决于感应热处理装置在垂直于对接焊缝方向上的外形尺寸，以及所述热处理装置的感应头和带材之间为保证良好加热所容许的空隙。
特别地，所述热处理装置的感应头包括适于对带材对接焊缝感应热处理的线圈和电装置。举例而言，将一带材端部与另一带材端部的焊缝加热至300℃至800℃的温度，所述带材具有的厚度例如介于0.1-4mm之间，且感应头平行于焊缝的移动速度介于例如5-15m/mm，可通过宽度(垂直于焊缝的尺寸)介于5-10mm之间的感应线圈实现，所述电感应线圈被频率为10-500kHz且功率为50-100kW的感应电流通过，且容许与带材之间的空隙例如是6-12mm。
此外，特别地，根据本发明的热处理装置的特征在于，其包括所述感应头的移动装置，该移动装置能使所述感应头的移动与所述焊接装置，或更确切地，与所述焊接装置的焊接头的移动相互关联。特别地，且尤其在渐进式焊接的情况下，其特征在于，焊接头沿带材的待焊接边缘移动，热处理装置的特征在于，其包括至少一个活动的感应头，所述感应头例如位于焊接头的上游且用于进行退火，或者位于焊接头的下游且用于进行预加热。特别地，热处理装置适于包括两个感应头，第一活动感应头位于焊接头上游且用于退火，而第二感应头位于焊接头下游且用于预加热。特别地，当焊机被设计用于在两个移动方向上焊接时，活动感应头根据其校准而能保证预加热或者保证退火。更好地，所述感应头或者特别适于通过联接装置被联接在焊接头的移动装置上，或者适于通过所述移动装置被移动。无论哪种情况下，感应头的移动都可以与所述焊接头的移动保持同步或异步。
本发明还提出，对接机的所述第一和第二上夹爪和/或所述第一和第二下夹爪，特别地是具有如下特征的夹爪：各夹爪至少包括与磁场几乎不产生相互作用的所述部分，即所述夹爪的至少一部分，所述部分能接触待焊接在另一带材端部的带材一端部，其特征在于，几何形状和至少一种构成材料能分别使得减少可能由电磁感应在所述夹爪内产生的涡电流的强度。
此外，更好地，感应热处理装置的感应头能特别地在待焊带材的端部，或所述焊缝的上方或下方移动。优选地，如果需要的话，在整个焊接过程中，可以保留一支撑件，用于填充由切割机下刀片抽出所产生的空间，确保待被焊接的边缘的合适的相对定位，所述感应头因此能在对接机的上夹爪之间移动，所述上夹爪分别包括与磁场几乎不产生相互作用的所述部分。在相反的情况下，所述感应头能在对接机的上夹爪和下夹爪之间移动。在任何情况下，靠近所述感应头(例如，有可能因感应被太过加热而破坏焊缝)的夹爪，包括与磁场几乎不产生相互作用的所述部分。此外，根据本发明的对接机的特征在于，其包括一支撑件，该支撑件至少局部由与磁场几乎不产生相互作用的所述部分的所述构成材料构成，且所述支撑件在焊接过程中，可在用于被焊接的带材的所述第一和第二端部下方被定位，所述支撑件被用于与所述夹爪协作，所述夹爪包括与磁场几乎不产生相互作用的所述部分，从而保证所述第一和第二带材端部的夹紧。
附图说明
本发明的实施和应用的示例参考以下附图给出：
图1根据现有技术的对接机，其具有在焊接之前切割带材端部的构造；
图2根据现有技术的对接机，其具有根据焊接带材的构造的第一变型；
图3根据现有技术的对接机，其具有根据焊接带材的构造的第二变型；
图4根据现有技术的对接机，其包括热处理装置；
图5根据本发明的对接机的实施示例；
图6激光对接焊缝的感应加热循环示例。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的对接机的实施示例，其具有带材切割机的结构。一带材端部，更确切的是第一带材的尾部11被夹紧在对接机出口的第一对夹爪内，所述第一对夹爪分别是第一上夹爪21和第一下夹爪31。另一带材的另一端部，更确切的是跟随第一带材的第二带材的头部12，被夹紧在对接机入口的第二对夹爪内，所述第二对夹爪分别是第二上夹爪22和第二下夹爪32。特别地，对接机的构造，特别地具有就位于切割两个带材的两端部的位置上的所述夹爪。为此，对接机的切割单元包括能保持上刀片41，42的上刀片架4，以及能保持下刀片51，52的下刀片架5。在能切割所述尾部的上刀片41和下刀片51之间，实现对第一带材的尾部11的切割，并与对第二带材的头部12的切割保持同步，所述对第二带材头部的切割在用于切割带材同一端部的上刀片42和下刀片52之间实现。两个下刀片51，52相对于上刀片41和42的位置，要求下夹爪31，32相对于上夹爪21，22缩回。
图2示出图1所描述的同一带材对接机，但具有根据焊接带材端部的构造的第一变型。夹爪21，31，22，32处于焊接靠近位置。可移动的支撑件81，与上夹爪21，22协作，保证了第二带材头部12和第一带材的尾部11的夹紧。激光束7保证了第二带材头部12与第一带材的尾部11经由焊缝的接合。
图3示出如图2所描述的同一带材对接机，但具有根据带材端部焊接的构造的第二变型。根据所述第二变型，上述描述的可移动的支撑件81被两个压辊82取代，所述压辊与上夹爪21，22协作，保证第二带材的头部12与第一带材的尾部11的夹紧。
图4示出根据现有技术的感应热处理装置的实施示例，其被包含在例如上述图1描述的对接机中。所述感应热处理装置的感应头9被设置在第二带材的头部12和第一带材的尾部11下方，处于下夹爪31，32之间的由下切割刀片51，52通过所需的空间中，如图1所示。带材端部与感应头9之间存在小空隙。感应头的设置使支撑件81不能有助于夹紧，所述夹紧对第二带材的头部12相对于第一带材的尾部11正确的相对定位而言是需要的。
图5示出根据本发明的对接机的实施示例。所述对接机被用于带材处理装置的相继带材端部的对接。所述对接机尤其包括第一带材端部12，例如第一带材的头部，与另一第二带材端部11，例如第二带材的尾部之间的焊接装置(未示出)，两对夹爪被对称设置，所述两对夹爪分别是包括第一上夹爪22和第一下夹爪32的第一对夹爪，其能例如在其之间紧紧夹住所述第一带材端部12，以及包括第二上夹爪21和第二下夹爪31的第二对夹爪，其能夹住所述第二带材端部11。特别地，所述夹爪对被用于使所述第一和第二带材端部彼此面对面地保持与定位，以用于将所述带材端部彼此焊接在一起。
特别地，至少一个夹爪的特征在于其包括至少一部分322，333，312，212，所述部分的特征在于其几何形状和至少一种构成材料，其分别，即所述几何形状和所述构成材料，允许降低可能在所述夹爪内由热处理装置的电磁感应产生的涡电流的强度，所述热处理装置的特征在于，感应头9的几何形状与所述夹爪的所述部分的几何形状互补。所述部分是与感应磁场几乎不产生相互作用的部分，此外能与待焊带材端部接触。例如，第一上夹爪22的部分222能与第二带材的头部12的第一表面接触，而第一下夹爪32的部分322能与第二带材的头部12的第二表面接触。同样，第二上夹爪21的部分212能与第一带材的尾部11的第一表面接触，而第二下夹爪31的部分312能与第一带材的尾部11的第二表面接触。
特别地，所述对接机的特征在于，其包括被用于在实现两个带材端部焊缝对接之前或之后进行感应热处理的感应热处理装置，并且，所述感应热处理装置能适用于所述夹爪的所述部分222，322，212，312上。所述部分的几何形状特别适于所述焊缝的感应热处理装置的感应头9。优选地，所述对接机包括所述两对夹爪的至少两个夹爪，也就是包括与感应磁场几乎不产生相互作用的所述部分的夹爪。
特别地，所述对接机可以接合至用于成卷的带材的处理装置中，其中，在所述处理装置中的开卷的带材末端(即第一带材的尾部11)被停止在被称为对接机的“出口”的夹爪之间(即第二上夹爪21和第二下夹爪31)，此时，新带材的头部(例如第二带材的头部12)被引导至被称为对接机的“入口”的夹爪之间(即第一上夹爪22和第一下夹爪32)，由此被夹紧在夹爪内的带材两端部能被切割，从而具有适合激光焊接的几何形状特征，且通过将夹爪靠近而被传输至焊接位置，带有最小的悬伸部，随后通过沿待焊接边缘移动的激光束被相互焊接。
特别地，根据本发明的对接机的特征在于，当带材端部被夹紧在各对呈靠近构型的夹爪内，处于焊接位置，允许所述带材端部在分开所述夹爪对的间距内具有较小的悬伸部时，可执行磁感应热处理。此外，如图5所示的对接机特别适合对接十分薄的带材，所述带材的头部和尾部，在焊接完成之前被用于以激光切割。因此，分开第一和第二上夹爪的空间可以与分开下第一和第二下夹爪的空间相同。如果带材端部的切割，要求使用切割机，分开第一和第二下夹爪的空间可以大于分开的第一和第二上夹爪的空间，从而使各下夹爪可以比上夹爪相对于其能接触的带材端部更缩后。
在将进入处理设备的开卷的第一带材与可在处理设备入口开卷的第二带材相焊接之前，根据本发明的对接机能分别在第一和第二对夹爪21，22，31，32中夹紧第二带材的头部12与第一带材的尾部11，且使所述夹爪对彼此相对靠近至带材端部的焊接位置上。特别地，所述对接机能定位所述带材端部，从而保证所述带材端部从夹爪伸出较小的悬伸部，目的是保证待焊带材的边缘更好的相对定位。
特别地，特别地当夹爪处于靠拢位置时，分开位于带材同一侧的所述夹爪的空间，例如上夹爪之间的间距2122，与用于对带材对接焊缝的感应热处理的感应头的感应线圈的宽度相关。此外，与磁场几乎不产生相互作用的各个部分222，212，322，312，能与其所属的夹爪的另一部分221，321，211，311——其特别是金属的——相连。因此，根据本发明的各夹爪由至少两部分构成，一方面是以构成材料与全部磁场几乎不产生相互作用为特征的所述部分，另一方面是能与感应磁场相互作用的另一部分，两者可被连接在一起。
特别地，当所述夹爪处于靠拢位置时，第一上夹爪22(或分别的下夹爪32)的所述另一部分222(或分别地321)，以及第二上夹爪21(或分别的下夹爪31)的所述另一部分211(或分别地311)，与感应头9的至少一个尺寸相关，目的在于使所述感应头9能自由通过。特别地，所述感应头9适于包括至少一个所述感应线圈92，其宽度921与所述部分222，212的所述部分222，212之间的间隙2122相关，当夹爪处于靠拢位置时，即当其具有用于实现焊缝或热处理的空间构造时，所述部分222，212与磁场几乎不产生相互作用，以及宽度为911的结构91。特别地，所述与磁场几乎不产生相互作用的部分的几何形状，能允许后者突出至夹爪之外的长度等于所述间隙2122和所述间距2111之间差值的一半，并沿着所述夹爪的全部宽度。此外，所述部分212，222的突出部的厚度2121，能在热处理之前和期间，适合所述带材夹紧的机械和热条件，并确定出感应头9和带材之间的空隙。所述空隙，即待焊接带材的平面和感应头之间的距离，因此等于所述突出部的厚度加上所述感应头9和所述突出部的表面之间的小的间隙2123，所述突出部指向所述感应头9方向，例如所述突出部的上表面。
特别地，第一和第二下夹爪31，32，正如第一和第二上夹爪22，21，可分别包括由所述部分322，312构成的突出部，此外，所述下夹爪的各突出部之间的距离具有的值最多等于间隙2122的值。因此，根据本发明的夹爪包括至少一突出部，即能超过带材端部一侧并包含在与磁场几乎不产生相互作用的所述部分中的一部分。换言之，所述与磁场几乎不产生相互作用的部分能形成一突出部，所述突出部能在带材的端部的方向上，即在焊接区的方向上超出夹爪之外，且其在带材行进方向上的长度，由将两个上或下夹爪的可生成感应电流的部分以及与磁场几乎不产生相互作用的部分分开的距离差值的一半决定。
举例而言，间隙2122大于或等于3mm，感应头的线圈宽度921介于4-15mm之间，感应头的宽度911介于15-30mm之间，间距2111至少等于感应头的宽度911加上1mm，所述突出部的厚度2121介于4-10mm之间，且介于所述感应头9和朝向所述感应头9的所述突出部的表面之间的间隙2123介于0.5-5mm之间。
最终，根据本发明的所述夹爪的相同设计特别可被应用于如图1所示的包括机械剪切机构的焊机上。特别地，如图3所示的所述支撑件81的至少一部分可以由所述构成材料构成。更好地，所述构成材料可耐受机械冲击和热冲击。举例而言，所述材料是例如Si3N4,A1203,AlN的技术陶瓷。
图6示出激光对接焊缝的感应加热循环示例。为了保证将带材第一端部与另一带材第二端部对接，在沿由箭头所指方向移动的激光束7下，热循环C1具有熔浴B前的加热阶段C11，与熔化待焊接端部和构成熔浴的成分对应的最大温度阶段C12，以及在熔浴之后的冷却阶段C12。
在根据上述本发明的感应热处理装置的第一感应头93的感应作用下，激光束7展开预加热循环C2，其作用在于减缓冷却速度C13，直到行进速度C'13。所述冷却速度的降低，对受焊缝影响区域的材料结构有直接的影响。例如，所述降低允许避免在C13下形成马氏体结构，且有利于在C13'下形成贝氏体或珠光体的结构。
在根据本发明的热处理装置的第二感应头94的感应作用下，能跟随激光束7移动的所述第二感应头94，展开再加热热循环C3，所述循环包括再加热阶段C31，温度保持阶段C32以及冷却阶段C33，目的在于实现对受焊缝影响区材料结构的软化处理，例如对马氏体结构的回火。
各感应头93，94可分开或协作使用，从而获得目标的冶金结构。
总之，可以包含在根据本发明的对接机的一个或多个夹爪内的与磁场几乎不产生相互作用的所述部分的电，磁，几何与物理特征，及其与感应热处理装置的协作，使得解决夹爪与感应热处理装置之间的所有机械和电磁干扰问题，并同时保留使所述夹爪靠拢的可能，正如在未配备感应热处理装置的机器中一样，且因此能继续保证待焊接边缘十分精确的定位以及高质量的焊缝。

Claims (15)

1.一种通过焊接进行带材对接的带材对接机的夹爪(22，32，31，21)，所述夹爪包括能与待被焊接在另一个带材端部(12)上的一个带材端部(11)接触的至少一个部分(222，212，312，322)，所述夹爪的所述部分的特征在于几何形状与至少一种构成材料，所述几何形状与所述至少一种构成材料分别允许降低会在所述夹爪内由于电磁感应产生的涡电流的强度，所述夹爪的所述部分形成沿带材的端部的方向延伸的突出部，使得所述带材和用于对接带材的所述带材对接机的用于感应热处理的装置的感应头(9)之间的空隙等于所述突出部的厚度(2121)加上所述感应头(9)和指向为朝向所述感应头(9)的所述突出部的表面之间的间隙(2123)。
2.根据权利要求1所述的夹爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料是绝缘材料。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的夹爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料的特征是相对透磁率小于5。
4.根据权利要求1或2所述的夹爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料具有大于109Ω·cm的电阻系数。
5.根据权利要求1或2所述的夹爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料的特征是热导率大于10W·m-1·K-1以及热膨胀系数介于2-10×10-6·Κ-1之间。
6.根据权利要求1或2所述的夹爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述部分(222，212，312，322)的所述几何形状是与电磁感应热处理装置的几何形状互补的几何形状，所述几何形状一方面能减少会在所述夹爪(22，32，31，21)内由于所述电磁感应热处理装置引起的磁感应流，且另一方面允许在将一个带材端部(11)焊接至另一个带材端部(12)之前或之后进行电磁感应热处理而无需所述夹爪(22，32，31，21)相对于所述带材端部(11，12)的任何移动。
7.根据权利要求1或2所述的夹爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述突出部沿第一长度覆盖夹爪(22，32，31，21)的全部宽度，并且所述突出部的垂直于所述第一长度的长度和厚度能根据感应头的至少一个尺寸被确定。
8.一种热处理装置，其适于在形成将两个相继的带材端部(11，12)对接的焊缝之前或之后通过电磁感应对所述焊缝进行热处理，所述热处理装置还能适用于对接带材的对接机，所述对接机包括能焊接所述相继的带材端部(11、12)的焊接装置、能使所述带材端部(11，12)保持固定的两对夹爪(22，32，31，21)，其中，所述两对夹爪(22，32，31，21)中的至少两个夹爪(22，32，31，21)是根据权利要求1所述的夹爪，所述热处理装置的特征在于感应头(9)，所述感应头(9)的几何形状与所述至少两个根据权利要求1所述的夹爪(22，32，31，21)的每一个的所述部分(222，212，312，322)的几何形状互补。
9.根据权利要求8所述的热处理装置，其特征在于，其包括用于移动所述感应头(9)的移动装置，该移动装置能使所述感应头(9)的移动与所述焊接装置的移动相互关联。
10.一种用于将带材处理设备的相继的带材端部(11，12)进行对接的对接机，所述对接机包括用于焊接第一带材端部(11)与另一第二带材端部(12)的焊接装置、以及对称设置的两对夹爪(22，32，31，21)，所述两对夹爪分别是第一对夹爪(21，31)和第二对夹爪(22，32)，所述第一对夹爪包括能夹紧所述第一带材端部(11)的第一上夹爪(21)与第一下夹爪(31)，所述第二对夹爪(22，32)包括能夹紧所述第二带材端部(12)的第二上夹爪(22)和第二下夹爪(32)，所述两对夹爪(22，32，31，21)被用于将所述第一带材端部(11)与所述第二带材端部(12)彼此面对地保持与定位，以便将所述带材端部(11，12)相互焊接，其特征在于，所述两对夹爪的至少两个夹爪(22，32，31，21)是根据权利要求1所述的夹爪。
11.根据权利要求10所述的对接机，其特征在于，所述第一上夹爪(21)和第二上夹爪(22)是根据权利要求1所述的夹爪。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的对接机，其特征在于，所述第一下夹爪(31)和第二下夹爪(32)是根据权利要求1所述的夹爪。
13.根据权利要求10或11所述的对接机，其特征在于，其包括支撑件，该支撑件至少局部由根据权利要求1所述的夹爪的所述构成材料构成，且所述支撑件在焊接过程中，能够在待被焊接的所述第一和第二带材端部(11，12)下方被定位，所述支撑件被用于与根据权利要求1所述的夹爪(21，22)协作，从而保证所述第一和第二带材端部(11，12)的夹紧。
14.根据权利要求10或11所述的对接机，其特征在于，其包括根据权利要求8所述的热处理装置。
15.根据权利要求14所述的对接机，其特征在于，所述热处理装置能被联接在所述焊接装置上。
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