-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Inline-Behandlung
von langgestreckten Walzmetallprodukten, wie zum Beispiel Stangen,
Platten, Profile oder dergleichen, und auf das entsprechende Inline-Behandlungsverfahren. Eine
solche Vorrichtung ist inline mit der Walzstraße und möglicherweise mit einem System
zur Inline-Wärmebehandlung
der genannten Walzprodukte angeordnet.
-
STAND DER
TECHNIK
-
Die
aus einer Walzstraße
hervorgehenden Walzprodukte, typischerweise Stangen mit einem runden,
rechteckigen oder profilartigen Querschnitt, werden im Allgemeinen
bei einer Temperatur nahe der Raumtemperatur mittels einer Kühlplatte
gekühlt. Das
Walzprodukt wird dann aufgenommen und zu einem Bereich gefördert, welcher
mit verschiedenen Maschinen zum Durchführen von Reinigungs- oder Oberflächenbearbeitungsmaßnahmen
an dem genannten Produkt ausgerüstet
ist. Dabei werden Stangen im Allgemeinen in einzelne Elemente geteilt,
bevor sie in die genannten Maschinen eingeführt werden, und am Ende des
Reinigungszyklus, dem das genannte ruhende Produkt unterzogen wird,
werden sie herausgenommen, möglicherweise
auf Maß geschnitten,
und zu einem Inspektions- und Überwachungsbereich
gefördert,
um die Qualität
ihrer Oberfläche
und ihrer inneren Werkstoffstruktur zu prüfen. Danach können sie
zu der Bündelungs-,
Verzurr- und Lagerfläche
gefördert
werden. Um die Produktion zu beschleunigen läuft der Reinigungsprozess gewöhnlich bündelweise
ab.
-
Im
Allgemeinen werden Vorrichtungen wie zum Beispiel Strahlmaschinen
oder dergleichen verwendet, um die Walzprodukte zu reinigen, beispielsweise
um den Zunder an der Oberfläche
zu entfernen. Die genannten Strahlmaschinen bestehen aus einem System,
welches ein pulverförmiges
Strahlmittel mit einer äußerst hohen
Geschwindigkeit auf die ruhenden Stangen strahlt, welche vorher
bündelweise
zugeführt
wurden, wobei auf diese Weise ein mechanische Beizwirkung erzielt
wird.
-
Ein
weiterer Typ eines Endbearbeitungssystems gemäß dem Stand der Technik sieht
vor, dass Walzprodukte direkt auf der Kühlplatte gekühlt werden.
Systeme zum Geradeausrichten der genannten Stangen und zum Auf-Maß-Schneiden
der genannten Stangen werden dann inline angeordnet. Nach dem Endschnitt
werden dann die genannten Stangen zu der Bündelungs-, Verzurr- und Lagerfläche gefördert.
-
Um
die Temperatur des Gussproduktes auf einen Wert nahe der Raumtemperatur
zu reduzieren, und um eine Oberflächenreinigung und Qualitätsüberwachungsmaßnahmen
bei erzeugten Produkten auszuführen,
werden gemäß dem Stand
der Technik hauptsächlich
zwei Lösungen
vorgesehen.
-
Die
erste Lösung
besteht darin, sehr lange Kühlplatten
anzuwenden. Diese Lösung
hat den Nachteil, dass sie die Investitions- und Managementkosten
für die
genannten Platten erhöht,
und ihre Gesamtabmessungen stark vergrößert.
-
Die
zweite Lösung
besteht darin, Zwangskühlsysteme
anzuwenden, wie zum Beispiel Gebläse, Sprühsysteme und dergleichen, welche
direkt in die Platte eingebaut sind.
-
Diese
Lösung
zeigt den Nachteil, dass sie die Herstellungskosten für die Kühlsysteme
erhöht, größere Flächen in
Anspruch nimmt, und eine hohe Produktion von Dampf und Sprühwasser
bewirkt, welche alle Maschinen des genannten Systems beeinträchtigen.
Wenn Kühlgebläse verwendet
werden, würde
in der Fabrikanlage auch eine größere Lärmbelastung
auftreten.
-
Das
Dokument WO00/71270, welches zum Stand der Technik innerhalb der
Bestimmungen von Art. 54(3) EPC gehört, beschreibt eine Vorrichtung zur
Behandlung von Gussprodukten aus Metall, welche eine langgestreckte
Form aufweisen, wie zum Beispiel Stangen, Platten, Profile oder
dergleichen, welche inline mit und stromabwärts gelegen von einem Walzwerk
angeordnet ist, wobei genanntes Behandlungshilfsmittel in der folgenden
Reihenfolge, ein Kühlbett,
eine Kühlkammer,
ein Beizhilfsmittel und eine Bündelungs-
und/oder Verzurrfläche
für das genannte
Metallprodukt umfasst.
-
Die
oben genannten Lösungen
gemäß dem Stand
der Technik zeigen deswegen eine geringe Effizienz, eine geringe
Fähigkeit
zur Überwachung
der Produkttemperatur und hohe Investitionskosten, und ermöglichen
es nicht, inline eine Oberflächenreinigung
und Qualitätsüberwachungsmaßnahmen
an dem Walzprodukt auszuführen.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben
genannten Nachteile zu überwinden,
indem eine Vorrichtung zur Inline-Behandlung ausgeführt wird,
welche die oben genannten Nachteile nicht zeigt.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
des oben genannten Typs auszuführen,
welche das Inline-Kühlen und
das Oberflächenreinigen
von einem Walzprodukt leistet, und es ermöglicht, preisgünstigere
Endbearbeitungsvorrichtungen mit einem geringeren Alterungsverhalten
anzuwenden. Eine zusäzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
des oben genannten Typs bereitzustellen, welche eine derartige Temperatur
und eine derartige Oberflächenendbearbeitung
des Walzproduktes erzielt, um Inline-Überwachungen der Oberfläche und
der inneren Werkstoffstruktur mit handelsüblichen und deshalb preisgünstigeren
Instrumenten zu ermöglichen.
-
Diese
und andere Aufgaben, welche im Lichte der nachfolgenden Beschreibung
verdeutlicht werden, werden mittels einer Vorrichtung zur Behandlung
von Gussprodukten aus Metall, welche eine langgestreckte Form aufweisen,
wie zum Beispiel Stangen, Platten, Profile oder dergleichen, bewältigt, welche
inline mit und stromabwärts
gelegen von einem Walzwerk angeordnet ist, wobei das Behandlungshilfsmittel
in der nachfolgenden Reihenfolge, ein Kühlbett, eine Kühlkammer,
ein Beizhilfsmittel, ein Qualitätsüberwachungshilfsmittel
für die
Metallprodukte und eine Bündelungs-
und/oder Verzurrfläche
für die
Metallprodukte umfasst.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die genannte Vorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine Kühlkammer vorsieht,
welche inline zwischen der genannten Platte und dem genannten Beizhilfsmittel
angeordnet ist.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die oben genannte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
dass sie ein Hilfsmittel zur Überwachung
der Qualität
der genannten Metallprodukte vorsieht, welches in einem Bereich
angeordnet ist, welcher sich zwischen dem genannten Beizhilfsmittel
und der genannten Bündelungs-
und/oder Verzurrfläche
befindet. Andere bevorzugte Ausführungsformen
der Vorrichtung zur Inline-Behandlung sind in den abhängigen Ansprüchen detaillierter
beschrieben.
-
Dank
dieser Kennzeichen ermöglicht
die Vorrichtung zur Behandlung von Stangen, Platten, Profilen und
so weiter, diese Produkte, welche aus einer Walzstraße oder
einem Bereich kommen, in welchen Inline-Wärmebehandlungen ausgeführt werden,
bis zu einer Temperatur von 200-400°C mit Hilfe einer Kühlplatte
abzukühlen.
Sobald diese Walzprodukte die genannte Kühlplatte verlassen, werden
sie zu der Kühlkammer
gefördert,
um weiter in einer kontrollierten Art und Weise auf eine Temperatur
abgekühlt
zu werden, bei welcher die Endbearbeitungsmaßnahmen optimale Ergebnisse
zeigen.
-
Die
genannte Temperatur ist vorteilhafterweise niedriger als 100°C. In der
Tat kann eine zu hohe Temperatur, höher als 100°C, eine Reduktion der mechanischen
Festigkeit des Walzproduktes bewirken, und auf diese Weise seine
Oberflächenrauigkeit
aufgrund der Wirkung des Strahlmittels bei hohen Temperaturen erhöhen. Eine
Erhöhung
der Rauigkeit kann jedoch aus den nachfolgenden zwei Hauptgründen nicht
toleriert werden.
-
Erstens
erschwert es die korrekte Durchführung
der Oberflächenqualitätsüberwachungsmaßnahmen,
wobei Ultraschallsysteme zum Erkennen von Fehlern in der inneren
Werkstoffstruktur und Induktionsstromsysteme zum Erkennen von Fehlern an
der Oberfläche
vorzugsweise für
die genannten Maßnahmen
verwendet werden.
-
Die
Durchführung
der Qualitätsüberwachungsmaßnahmen
erfordert außerdem
Produkttemperaturen niedriger als 100°C, da oberhalb der genannten
Temperatur die Genauigkeit der Ergebnisse reduziert wird, mit der
Gefahr einer größeren Abnutzung
der genannten Instrumente, oder was noch schlimmer ist, mit der
Gefahr der Beschädigung
der genannten Instrumente.
-
Der
zweite Grund besteht darin, dass eine schlechte Oberflächenqualität bei bestimmten
Produkttypen nicht akzeptiert werden kann, und es deswegen erforderlich
sein würde,
zusätzliche
Endbearbeltungsmaßnahmen
auszuführen,
welche wiederum die Produktionskosten erhöhen würden. Mittels der oben genannten
Anordnung der verschiedenen Teile der Behandlungsvorrichtung ist
es möglich,
dank der Inline-Anwendung
der Kühlkammer
eine genaue Überwachung
der Produkttemperatur mit Blick auf die nachfolgenden Maßnahmen
auszuführen,
welche ebenfalls inline ausgeführt
werden, das heißt
die Oberflächenreinigung
und die Endbearbeitung auf der einen Seite, und die Qualitätsüberwachung
der Oberfläche
und der inneren Werkstoffstruktur auf der anderen Seite. Darüber hinaus
kann die Oberflächenreinigung
mit Blick auf die nachfolgenden Maßnahmen ausgeführt werden,
welche ebenfalls inline ausgeführt
werden, das heißt
das Auf-Maß-Schneiden, das Bündeln und
das Verpacken der genannten Stangen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
-
Weitere
Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aufgrund
der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer
Vorrichtung zum Behandeln von Walzmetallprodukten offensichtlich,
dargestellt als nicht einschränkendes
Beispiel mit Hilfe der beigefügten
Zeichnungen, bei welchen:
-
1 eine
schematische Draufsicht einer Inline-Walz/Wärmebehandlungsvorrichtung ist,
welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Endbehandlung eines Walzproduktes umfasst;
-
2 eine
vergrößerte Draufsicht
einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Inline-Behandlung ist;
-
3 eine
Längsseitenansicht
eines Abschnittes der Vorrichtung von 2 ist;
-
4 eine
schematische Draufsicht einer anderen Variante der Behandlungsvorrichtung
von 2 ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Mit
Bezug auf die oben genannte 1 fertigt
ein Inline-Walz-/Wärmebehandlungssystem 1 das
Produkt, wie zum Beispiel Stangen, Platten, Profile und dergleichen,
welches bearbeitet wird und einer Wärmebehandlung auf dem Systemband
unterzogen wird, indem es der Richtung von Pfeil 2 folgt. Das
Produkt wird auf der Walzstraße 3 bearbeitet, der
nachfolgt, eine Temperaturüberwachungsvorrichtung 4,
eine Abschneidemaschine 5, ein Reduktions- und Kalibrierblock 6,
eine Abschneidemaschine 7 und ein Band 8 zur Anlasswärmebehandlung,
und das Produkt läuft
weiter zu anderen Wärmebehandlungsstufen.
-
Ein
Kühlbett
oder eine Kühlplatte 9 befindet sich
stromabwärts
gelegen von dem Band 8 zur Anlasswärmebehandlung. Ein Stangenausstoßsystem 10 befindet
sich am Ausgang des Bandes 8 zur Anlasswärmebehandlung,
wobei das genannte System die Stangen auf das Kühlbett 9 ausstößt. Optional
ist eine Kammer 11 zur Anlasswärmebehandlung stromabwärts von
dem Kühlbett 9 angeordnet,
durch welche die genannten Stangen laufen können, um sich einer geeigneten
zusätzlichen
Spannungsfreiglühbehandlung
oder Anlasswärmebehandlung
zu unterziehen, sobald dies für
notwendig erachtet wird, um einen gegebenen Produkttyp zu erhalten.
In einem solchen Fall führt
das Ausstoßsystem
die Stangen dem Kühlbett 9 zu.
Am Ausgang von Kühlbett 9 werden die
genannten Stangen in die Kühlkammer 13 eingeführt, und
dann in die Strahlmaschine 14. Schließlich werden die Stangen der
Fläche 15 zugeführt, auf
welcher das Schneiden, die Qualitätsüberwachung und die Bündelungs-
und Verzurrmaßnahmen
stattfinden.
-
Die
Kühlkammer 13 und
die Strahlmaschine 14 können
neben anderen Vorrichtungen zur Stangenbehandlung angeordnet werden,
gemäß den Erfordernissen,
und mit Blick auf die Maßnahmen,
welchen die Walzprodukte unterzogen werden. In der Hauptausführungsform,
dargestellt in 2, ist eine Fläche zur
Produktqualitätsüberwachung 16 inline und
stromabwärts
gelegen von der Strahlmaschine 14 angeordnet, wobei die
genannten Produkte durch die genannte Fläche laufen, nachdem sie einer
möglichen
Auf-Maß-Schneiden-
und Abschneidemaßnahme
unterzogen worden sind, welche mit geeigneten bekannten Hilfsmitteln,
welche in der Figur nicht dargestellt sind, ausgeführt werden.
Nach der Qualitätsüberwachung
werden die Produkte zu der Verpackungsfläche 15 gefördert.
-
3 zeigt
eine Seitenansicht der Struktur der Kühlkammer 13 und der
Strahlmaschine 14, welche nacheinander gemäß den Ausführungsformen
in den 1 und 2 angeordnet sind. Die in der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendete Kühlkammer
ermöglicht
den gleichzeitigen Durchlauf einer geeigneten Menge an Stangen,
entsprechend den Produktionserfordernissen und entsprechend den Abmessungen
des Gussproduktes. Die Stangen werden beim Transit durch eine Reihe
von Wasserstrahlen oder durch Strahlen einer anderen Kühlflüssigkeit getroffen,
abhängig
von ihrer Größe, Form
und der Transitgeschwindigkeit. Am Ende der Wasserkühlfläche ist
eine Trocknungsfläche
angeordnet, wobei die genannte Fläche mit Luftstrahlen 17 arbeitet.
-
Der
Kühlwasserstrom
ist derart eingestellt, sodass die Stangen am Ausgang der Kühlkammer eine
Temperatur niedriger als 100°C
aufweisen, sodass der Strahlvorgang direkt inline ausgeführt werden
kann. Die Anwendung der Kühlkammer
ermöglicht
es, eine zusätzliche
effektive und gezielte Kühlstufe
für die
Walzprodukte auszuführen,
wobei auf diese Weise die oben genannten Nachteile vermieden werden,
welche von der alleinigen Anwendung einer Kühlplatte resultieren. Beispielsweise
ist beobachtet worden, dass bei einem Walzprodukt mit einem nominalen
Durchmesser von zirka 50 mm und einer Zuführgeschwindigkeit von 0,4 m/s
ein Wasserdurchsatz von zirka 25 m3/h für jede durchaufende Stange
aufgebracht wird, um die Temperatur der Stange von 400°C, gemessen
am Ausgang der Kühlplatte,
auf eine Temperatur niedriger als 100°C, gemessen am Eingang der Strahlmaschine,
zu reduzieren. Die Öffnungen
der Strahlmaschine 14 für
den Austritt des Strahlpulvers sind quer mit Bezug auf die Stangenachse
angeordnet, um die Wirkung der Oberflächenreinigungsmaßnahme zu
erhöhen.
-
Die
Ausführungsform
von 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform,
welche vorher in den 1 und 2 beschrieben
worden ist, dadurch, dass eine Qualitätsüberwachung nicht inline ausgeführt wird,
und dass ein Abschnitt 21 zum Geradeausrichten einer Stange
stromabwärts
gelegen von der Kühlplatte 9 und
von der Kühlkammer 13 vorgesehen
ist. Dem genannten Abschnitt folgt nach, eine Strahlmaschine 14,
und eine Schneidmaschine 18 zum Auf-Maß-Schneiden der Produkte, welche beispielsweise
die Länge
der Stangenabschnitte von 72 m auf Segmente mit einer handelsüblichen
Länge reduziert,
welche von 6 m bis 12 m variiert, und eine mögliche Abschneidemaschine 19 zum
Endabschnitt der Stangenenden, und ein Bündelungs- und Verpackungsabschnitt 15.
-
Sofern
nötig wird
noch ein anderer Abschnitt 20 vorgesehen, um die Behandlung
der Metallprodukte zu vervollständigen,
und zwar zwischen der Schneidmaschine 18 zum Auf-Maß-Schneiden der Stangen
oder der Abschneidemaschine 19 und dem Bündelungs-
oder Verpackungsabschnitt 15, wobei in diesem Abschnitt
dann die Behandlung mit Korrosionsschutzmitteln, Lacken oder Hilfsmitteln
zum Trocknen stattfindet. Bei einer anderen erfindungsgemäßen Variante
wird die Strahlmaschine 14 durch ein Produktoberflächenentzundersystem
ersetzt, welches einen Hochdruckwasserstrahl oder chemisches Beizen
anwendet.
-
In
der oben genannten erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden die Walzprodukte, wie zum Beispiel Stangen, Platten, Profile
oder dergleichen, einer Behandlung entsprechend den nachfolgenden
Verfahren unterzogen.
-
Die
Gussmetallprodukte, welche mit einem kontinuierlich beschickten
Kühlungskristallisator
gefertigt werden, welcher nicht dargestellt ist, werden einem Heißwalzvorgang
in der Walzstraße 3 unterzogen.
Nach weiteren möglichen
Behandlungen, welche nicht Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung
sind, werden die Stangen auf die Kühlplatte 9 gefördert, und
durchlaufen als zusätzliche
Kühlstufe
die Kühlkammer 13,
und nachfolgende Beizsysteme, möglicherweise
eine Strahlmaschine 14 oder ein äquivalentes Beizsystem.
-
Zusätzliche
Stufen für
die Metallprodukte zum Auf-Maß-Schneiden, zum Abschneiden
der Kopf- oder Endstücke
können
entsprechend nach der Beizstufe und vor der Bündelungs- und/oder Verzurrstufe vorgesehen werden.
Die genannten Maßnahmen
werden mittels entsprechender Schneidmaschinen 18 und Abschneidemaschinen 19 ausgeführt.
-
Nach
der Stufe zum Auf-Maß-Schneiden wird
die Qualitätsüberwachung
für die
Metallprodukte mittels Ultraschallinstrumenten oder Induktionsstrominstrumenten
ausgeführt.
-
Die
Behandlung kann außerdem
eine zusätzliche
Stufe für
die Metallprodukte zum Geradeausrichten umfassen, welche nach der
Kühlstufe
in der genannten Kühlkammer
ausgeführt
wird. Sofern erforderlich umfasst die Behandlung der Walzprodukte
außerdem
eine Behandlung der genannten Produkte mit Korrosionsschutzmitteln,
Lacken oder Hilfsmitteln zum Trocknen. Schließlich wird die Bündelungs-
und Verzurrstufe für
die Produkte ausgeführt.