DE69433332T2

DE69433332T2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Warmwalzen

Info

Publication number: DE69433332T2
Application number: DE69433332T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Chiba-shi Isoyama; Takeshi Chiba-shi Hirabayashi; Hideyuki Chiba-shi Nikaido; Hirosuke Chiba-shi Yamada; Nozomu Chiba-shi Tamura; Toshiaki Chiba-shi Amagasa; Toshisada Chiba-shi Takechi; Katsuhiro Chiba-shi Takebayashi; Kanji Hiroshima-shi Hayashi; Kunio Hiroshima-shi Miyamoto; Akio Hiroshima-shi Kuroda; Kazunori Hiroshima-shi Nagai; Yoshiki Hiroshima-shi Mito; Kazuo Hiroshima-shi Morimoto; Kazuya Hiroshima-shi Tsurusaki; Kiyoshi Hiroshima-shi Izumi
Original assignee: JFE STEEL CORP TOKIO/TOKYO; JFE Steel Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2014-06-16
Also published as: US6152352A; WO1994029040A1; EP1002590A1; TW297789B; KR950702881A; EP0956911A2; EP0956911A3; US6037575A; CN1535773A; CN1207966A; CA2142464A1; CN1112358A; EP0661112B1; EP0661112A1; DE69433369D1; EP0956911B1; US5753894A; EP0661112A4; DE69428259T2; CN1535772A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches Warmwalzverfahren, eine Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung und eine Metallblock-Kühlvorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Normalerweise werden in Warmwalzstraßen für Metallblöcke, die beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Kupfer und dergleichen bestehen, die zu walzenden Metallblöcke nacheinander aufgeheizt, vorgewalzt und fertiggewalzt, so daß aus ihnen Bleche entstehen, die eine vorbestimmte Dicke haben. Ein derartiges Walzsystem hat die Nachteile, daß ein schlechtes Einfädeln des gewalzten Materials in den Fertigwalzvorgang unweigerlich zu einem Anhalten der Walzstraße führt und eine unzureichende Gestalt des vorderen Endabschnittes und des hinteren Endabschnittes des gewalzten Materials eine geringe Produktivität zur Folge hat.
Demzufolge wird in jüngster Zeit das Endloswalzen ausgeführt, bei dem die zu walzenden Metallblöcke vor dem Fertigwalzen an den vorderen und hinteren Endabschnitten verbunden werden und zusammenhängend der Warmwalzstraße zugeführt werden. Als Stand der Technik sind in dieser Hinsicht unterschiedliche Vorschläge beschrieben, wie etwa in den japanischen Patentoffenlegungsschriften SHO-58-112601, SHO-60-244401, SHO-61-159285, SHO-61-144203, SHO-62-142082, SHO-62-234679, HEI-4-84609, HEI-4-84609, HEI-4-89120, HEI-5-185109, etc..
Gemäß herrschender Praxis werden die Bereiche der Metallblöcke in der Nähe ihrer jeweiligen Endabschnitte gegriffen und durch Klemmen an der Einlaßseite der Walzvorrichtung gehalten, wobei der zu verbindende Abschnitt durch eine Heizeinrichtung auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt sowie gepreßt und ver bunden wird, während der Endloswalzvorgang der Metallblöcke ausgeführt wird. Beim Verbinden der Metallblöcke, die den oben genannten Vorgang durchlaufen, bleiben jedoch unterschiedliche Nachteile, wie etwa jene, die unten beschrieben werden, weshalb es in dieser Hinsicht einen Bedarf an Verbesserungen gibt.
Beim Preßvorgang der Metallblöcke ragen die aneinanderstoßenden Abschnitte mit einer Höhe von 10–25% der Grundplattendicke hervor, die in Abhängigkeit der Stärke des Drucks variabel ist. Ein derartiger hervorstehender Abschnitt wird im folgenden "Fehlverbindungsabschnitt" genannt, der Grate und dergleichen enthält. Dies kann die Preßkraft des Walzwerkes und die Spannung der Platte derart beeinflussen, daß die Platte während des Walzens brechen kann, entweder die Walzwerke zur Beschädigung neigen oder die Gleichmäßigkeit der Plattendicke dazu neigt, zu dünn zu werden, wenn der Fehlverbindungsabschnitt in die Walzen greift, und unter Umständen fehlerhafte Bleche ausgebildet werden.
Im Hinblick darauf wurde ein Preßverfahren, bei dem der Fehlverbindungsabschnitt sandwichartig angeordnet und in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung gequetscht wird, oder ein Preßschneideverfahren vorgeschlagen, bei dem eine Schneideinrichtung verwendet wird (japanische Patentoffenlegungsschrift No. SHO-63-160707). Da jedoch der Fehlverbindungsabschnitt durch das Preßverfahren insbesondere beim Walzen dünner Bleche in der Art und Weise der fehlerhaften Bleche vergrößert wird, kann das Blech durch einen in dieser Weise vergrößerten Abschnitt während des Walzens abbrechen.
Andererseits ist es beim Preßschneideverfahren unter Verwendung einer Schneidevorrichtung schwierig, die Position der Schneidvorrichtung mit dem Fehlverbindungsabschnitt während des Betriebs in Übereinstimmung zu bringen, wodurch sich die Lebensdauer der Schneideinrichtungen aufgrund eines erhöhten Schneidwiderstandes verringert. Wenn weiterhin der vorangehende Metallblock und der nachfolgende Metallblock nicht relativ zueinander ausgerichtet sind, wenn die Metallblöcke verbunden werden, kann die Schneideinrichtung vom nicht ausgerichteten Abschnitt erfaßt werden, mit dem Ergebnis, daß das Blech zerstört oder die Schneideinrichtung beschädigt wird. Somit steigen nicht nur die Kosten für die Schneideinrichtung, sondern es gibt auch Einschränkungen hinsichtlich der Verbesserung der Produktivität.
Daneben sind als Mittel für das Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes das Brennputz- und das Heißschliffverfahren bekannt. Beide sind nicht in der Lage, das Entfernen in der kurzen Zeit von etwa einer Sekunde auf einer Oberfläche der Metallblöcke bei einer Temperatur von über 1.000°C oder mehr beim Warmwalzverfahren auszuführen, wie es mit der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.
JP 04 351 (Zusammenfassung) beschreibt ein Verfahren zum Schleifen eines Metallstreifens entlang eines Schweißbereiches unter Vennrendung zweier Schleifräder, die auf gegenüberliegenden Seiten des Metallstreifens angeordnet sind.
Gemäß JP 05 104 261 (Zusammenfassung) wird ein Grat nach dem Erwärmen des Stoßes und dem Verbinden der Werkstücke ausgebildet und durch Scherschneiden entfernt.
JP 63 160 707 (Zusammenfassung) erwähnt im allgemeinen eine Vorrichtung zum Entfernen nicht zusammenpassender Teile eines Verbindungsteils von vorangehenden und nachfolgenden Blechstreifen.
Ein Ziel besteht darin, die Betriebskosten beim kontinuierlichen Warmwalzen hinsichtlich der Schneideinrichtung zu verringern. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 8 bzw. 13 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist der Fehlverbindungsabschnitt, der durch Pressen der Metallblöcke ausgebildet wird,. dazu eingerichtet, von der Oberfläche der Grundplatte abgeschabt zu werden, wodurch es ermöglicht wird, ein glattes Walzen über die gesamte Länge der Metallblöcke einschließlich des Verbindungsabschnittes zu realisieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin, wenn die Fehlverbindungsabschnitte, die durch Aneinanderpressen der Metallblöcke ausgebildet werden, entfernt werden, der Bereich der Metallblöcke, der den hervorstehenden Abschnitt und den Verbindungsabschnitt enthält, während eines Zeitraums gekühlt, der vor dem Beginn des Enffernens beginnt und bis nach der Beendigung des Enffernens andauert. Durch Ausführen der Kühlung vor dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes, kann vorteilhaft verhindert werden, daß sich Späne auf der Schneideinrichtung ablagern, wodurch die Lebensdauer der Schneideinrichtung verlängert wird. Durch Kühlen vor und nach dem Entfernen ist es darüber hinaus möglich, eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Temperatur der Grundplatte und des Verbindungsabschnittes zu realisieren.
Im folgenden wird die Erfindung insbesondere auf den Seiten 47 bis 62 in Verbindung mit den Zeichnungen 32 bis 48 beispielhaft detaillierter beschrieben. Die übrige Beschreibung und die Zeichnungen geben Hintergrundinformationen.
1 ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, bei dem ein vorangehender Metallblock und ein nachfolgender Metallblock auf einer erhöhte Temperatur durch eine Induktionsheizspirale aufgeheizt werden.
2 ist eine Darstellung des Zustandes, bei dem der vordere Metallblock und der nachfolgende Metallblock verbunden werden.
3 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem die verbundenen Metallblöcke während das Warmwalzens brechen.
4 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen Rollgang-Fördereinrichtung zum Transport der Metallblöcke veranschaulicht.
5 ist eine Ansicht eines Mechanismus' zum Steuern der Vertikalbewegung der Rollgänge aus 4.
6 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Metallblock-Verbindungseinrichtung erläutert.
7 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II aus 6.
8 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Metallblock-Verbindungseinrichtung zeigt.
9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von B.
10 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem die Metallblöcke aufgeheizt werden, wenn diese miteinander verbunden werden.
11(a) und 11(b) sind Ansichten von Zuständen, in denen die Metallblöcke aufgeheizt werden, wenn sie miteinander verbunden werden.
12 ist eine Ansicht der Metallblock-Verbindungseinrichtung.
13 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Vorrichtung von 12 darstellt.
14 ist eine Darstellung eines Zustandes, bei dem die Verbindungseinrichtung mit der Vorrichtung zum kontinuierlichen Warmwalzen ausgerichtet ist. 15(a) und 15(b) sind Ansichten, die Zustände zeigen, in denen die Metallblöcke miteinander verbunden sind.
16 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
17 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
18 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
19 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
20 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
21 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
22 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Verbindungseinrichtung zeigt, bei dem die Klemmen, die Preßeinrichtung und die Heizeinrichtung individuell beweglich sind.
23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 22. 24 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 22.
25 ist eine Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zum kontinuierlichen Warmwalzen, die mit den Verbindungseinrichtungen aus 22 bis 24 ausgestattet ist.
26 ist eine Ansicht, die ein Verwendungsbeispiel der Verbindungseinrichtung aus 22 zeigt.
27 ist eine Ansicht, die den Aufbau. der Rollgang-Fördereinrichtung zum Transportieren der Metallblöcke darstellt.
28 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 27;
29 ist eine Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Rollgang-Fördereinrichtung aus 27 darstellt.
30 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 29.
31 ist eine Ansicht, die einen Zustand erläutert, in dem die Rollgang-Fördereinrichtung aus 29 in Betrieb ist.
32 ist eine Schnittansicht des vorangehenden Metallblocks und des nachfolgenden Metallblocks nach dem Schneiden.
33 ist eine Seitenansicht, die einen Fehlverbindungsabschnitt darstellt, der durch Pressen des Metallblocks ausgebildet wird.
34 ist eine Seitenansicht, die einen Fehlverbindungsabschnitt darstellt, der durch Pressen des Metallblocks ausgebildet wird.
35 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, nachdem der Fehlverbindungsabschnitt der Metallblöcke entfernt wurde.
36(a) bis 36(c) sind Ansichten; die Entfernmuster des Fehlverbin dungsabschnittes zeigen.
37 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Verhältnis beim Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes des Metallblocks und dem Brechen der Platte darstellt.
38 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Umlaufgeschwindigkeit des Drehschneidwerkzeugs und dem Verschmutzen sowie Zusetzen des Schneidwerkzeugs darstellt.
39 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Schneide und der Schneidbogenlänge des Schneidwerkzeugs darstellt.
40 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung erläutert.
41 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung erläutert.
42 ist eine Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung zeigt.
43 ist eine Aufsicht der Vorrichtung, die in 42 gezeigt ist.
44 ist ein Steuersystemdiagramm der Vorrichtung aus 42 und 43.
45 ist eine Ansicht, die den Schneidzustand durch die Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung aus 40 darstellt.
46 ist eine Ansicht, die den Aufbau der Kühlvorrichtung für die Metallblöcke zeigt.
47 ist eine Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Kühlvorrichtung für die Metallblöcke darstellt.
48 ist eine Ansicht, die eine Ausführungsform der kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung zeigt, in der die entsprechenden Vorrichtungen gemäß der Erfindung angeordnet sind.
6 stellt den Aufbau der Metallblock-Verbindungseinrichtung und 7 die Schnittansicht entlang der Linie II-II aus 6 dar.
In 6 und 7 kennzeichnet Bezugszeichen 9 eine Induktionsheizspirale zum Aufheizen eines Endabschnittes des Metallblocks auf eine erhöhte Temperatur, die derart angeordnet ist, daß ein vorangehender Metallblock 1 und ein nachfolgender Metallblock 2 ihren Zwischenraum in der Mitte durchlaufen. Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Auslaßrahmen, der auf der Auslaßseite der Induktionsheizspirale 9 in der Weise angeordnet ist, daß der vorangehende Metallblock 1 und der nachfolgende Metallblock 2 dessen Zwischenraum in der Mitte passieren. Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Einlaßrahmen, der mit Hydraulikzylindern 12 als Einrichtung zum Pressen der Metallblöcke ausgestattet ist und der auf der Einlaßseite der Heizeinrichtung 9 derart angebracht ist, daß der vorangehende Metallblock 1 und der nachfolgende Metallblock dessen Zwischenraum in der Mitte durchlaufen können.
Hydraulikzylinder 13 sind auf dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt des Einlaß- und des Auslaßrahmens 10, 11 derart angebracht, daß sich ihre jeweiligen Stangenabschnitte durch diese hindurch erstrecken. Jeder Hydraulikzylinder 13 ist am vorderen Ende des Stangenabschnittes mit einer Klemme 14 ausgestattet, um einen Endabschnitt des Metallblocks von oben und von unten zu greifen und ihn dadurch festzuhalten.
Bezugszeichen 15 kennzeichnet einen Klemmabschnitt zum Halten eines Bereiches, der sich von einer Position der Klemme 14 zum Endabschnitt des Metallblocks erstreckt, um eine Höhenänderung der Metallblöcke in vertikaler Richtung beim Aneinanderpressen der Metallblöcke zu verhindern. Der Klemmabschnitt 15 verfügt über einen Ausnehmungsabschnitt 15a, der kammartig in gleichmäßigen Intervallen in der Breitenrichtung des Metallblocks ausgenommen ist und an jeder oberen und unteren Klemme 14 angebracht ist, die an den vorderen Enden der Stangenabschnitte der Hydraulikzylinder 13 befestigt sind.
Der vorangehende Metallblock 1 und der nachfolgende Metallblock 2 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet, wobei ein geringer Zwischenraum zwischen ihnen besteht, und werden gegeneinander durch die Klemme 14 und den Klemmabschnitt 15 mit Hilfe der Hydraulikzylinder 12 gepreßt, wobei sie von oben und unten gehalten werden. In diesem Zustand werden der vorangehende Metallblock 1 und der nachfolgende Metallblock 2 einem alternierenden Magneffeld durch die Induktionsheizspirale 9 ausgesetzt und dadurch auf eine erhöhte Temperatur erwärmt, wobei beide Metallblöcke durch Betätigung der Hydraulikzylinder 12 derart gepreßt werden, daß die Metallblöcke in kurzer Zeit fest verbunden werden, ohne daß eine vertikale Verschiebung und ein Verziehen der Metallblöcke verursacht wird.
In diesem Fall wird der Induktionsheizspirale 9 ein Strom hoher Frequenz zugeführt, so daß die Metallblöcke einem alternierenden Magnetfeld ausgesetzt wer den, das diese in Richtung ihrer Dicke durchdringt, wobei bewirkt wird, daß ein induzierter Strom "e" auf einer Ebene der Metallblöcke fließt, wodurch diese in kurzer Zeit auf eine erhöhte Temperatur erwärmt werden.
Die Stromdichte des induzierten Stromes "e", der bei dieser Gelegenheit erzeugt wird, hat im Bezug auf den Endabschnitt des Bleches eine Verteilung, die durch folgende Gleichung dargestellt wird: i(x) = i0 exp (–x/δ)x: der Abstand vom Endabschnitt des Bleches δ: die Durchdringungstiefe des induzierten Stromes
Hier ist δ definiert durch

f: Frequenz des alternierenden Magnetfeldes (Hz)
p: Spezifischer Widerstand (Ω·m)
μ: relative Durchlässigkeit (-)
Wenn eine derartig aufgebaute Verbindungseinrichtung mit einem Klemmabschnitt 16, wie in 8 und 9 gezeigt, zum Halten des Metallblocks über den gesamten Bereich in dessen Breitenrichtung anstelle des Klemmabschnittes 15 der Klemme 14 ausgestattet ist, kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden. Wenn jedoch die Induktionsspirale insbesondere als Heizeinrichtung in der Vorrichtung verwendet wird, die über einen derartigen Klemmabschnitt 16 verfügt, fließt der induzierte Strom "e" auf dem Klemmabschnitt 16, wie es in 10 gezeigt ist, so daß der Klemmabschnitt 16 auf eine erhöhte Temperatur zusammen mit den Metallblöcken 1, 2 erwärmt wird, wodurch die Heizwirkung verringert und verursacht wird, daß der Klemmabschnitt 16 schmilzt und mit den Metallblöcken verschweißt wird.
Daher ist es bei der Verbindungseinrichtung, die mit den Klemmen 14 ausgestattet ist, die über den Klemmabschnitt 16 verfügen, der in der oben erwähnten 8 und 9 gezeigt ist, vorzuziehen, daß eine Heizeinrichtung enthalten ist, bei der ein Gas, ein Schweißbrenner, ein Laser oder dergleichen zur Anwendung kommen.
Beim Aufheizen der Metallblöcke fließt ein induzierter Strom im Klemmabschnitt 15, der aufgebaut ist, wie es in 6 und 7 gezeigt ist. Durch Ausbilden der Ausnehmungsabschnitte 15a in Gestalt eines Kammes mit regelmäßigen Intervallen in Breitenrichtung der Metallblöcke, wird der induzierte Strom "e" in den Kammzähnen 15b zu einem zirkulierenden Strom, wie es in 11(a) gezeigt ist. Auftretende induzierte Ströme e1 und e2, die mit Punktlinien in 11(b) dargestellt sind, die einen Hauptteil des Klemmabschnittes 15 darstellt, haben eine entgegengesetzte Richtung zueinander und wirken derart aufeinander, daß sie sich gegenseitig aufheben. Somit wird eine tatsächliche Stromdichte verringert, wie es mit der Vollinie dargestellt ist, wobei die Erzeugung von Joule'scher Wärme verringert und die Stärke der Wärme gering wird. Daher kann die Heizwirkung beim Verbinden vorteilhaft verbessert werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der induzierte Strom auf der Stirnfläche des Metallblocks aufgrund des Skineffektes fließt. Darüber hinaus wird das Schmelzen des Klemmabschnittes 15 und ein Verschweißen mit dem Blechelement verhindert.
Es ist wünschenswert, die Breite jedes Kammzahnes 15b beim Klemmabschnitt 15 als Halteelement im Hinblick auf den Verlust beim Aufheizen im Bereich des Zweifachen (jedoch nicht Null) der Durchdringungstiefe des induzierten Stromes einzurichten, obwohl es im Hinblick auf Stabilität und Festigkeit vorteilhaft ist, wenn sie eine größere Breite haben. Die Breite des Kammzahnes 15b kann bis auf das Fünffache der Durchdringungstiefe eingerichtet werden, indem ein Kühlvorgang und dergleichen ausgeführt wird. Natürlich kann die Kühlung in Verbindung mit den Kammzähnen durchgeführt werden, deren Breite nicht größer ist als das Zweifache der Durchdringungstiefe.
12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindungseinrichtung, bei der eine Gruppe von Klemmabschnitten 15 der Klemmen so ausgebildet ist, daß sich deren Länge über den vorangehenden Metallblock 1 und den nachfolgenden Metallblock 2 erstreckt und in dem Bereich mit einem Isoliermaterial 17 versehen ist, der sich über beide Metallblöcke am Klemmabschnitt 15, d.h. zwischen den Metallblöcken, erstreckt.
Hydraulikzylinder oder ähnliche Antriebseinrichtungen (nicht gezeigt) sind mit den Klemmen 14 verbunden, um den vorangehenden Metallblock 1 und den nachfolgenden Metallblock 2 übereinander zu klemmen und sie dadurch festzuhalten. Die Antriebseinrichtungen sind in vertikaler Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar. Die Klemmabschnitte 15 können aus SUS304, Titan, Wolfram und dergleichen bestehen und sind mit den Klemmen 14 verbunden, um zu verhindern, daß die Endabschnitte der Metallblöcke mit einer vertikalen Verschiebung miteinander verbunden werden, wenn die Metallblöcke gegeneinander gepreßt werden, und um das Auftreten von Beulen zu vermeiden. Jeder Klemmabschnitt ist mit einem Ausnehmungsabschnitt 15a versehen, der kammartig in regelmäßigen Intervallen in Breitenrichtung des Metallblocks ausgenommen ist, und darüber hinaus mit einem Isoliermaterial 17. Da die Endabschnitte der Metallblöcke auf eine hohe Temperatur erwärmt werden und teilweise schmelzen können, enthält das Isoliermaterial ein keramisches oder vergleichbares Material, das über eine ausreichende Hitzebeständigkeit, Hitzestoßbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit verfügt.
Der Gesamtaufbau der Verbindungseinrichtung, die in der oben erwähnten 12 gezeigt ist, ist in 13 dargestellt, wobei der Zustand, in dem diese Einrichtung mit der Vorrichtung zum kontinuierlichen Warmwalzen ausgerichtet ist, in 14 gezeigt ist.
In 13 und 14 kennzeichnet Bezugszeichen "r" ein Vorwalzwerk, "c" eine Endenschere zum Bearbeiten des Endabschnittes des Metallblocks zu einer gewünschten Form, "m" eine Gruppe von Endwalzwerken, und "r" ist ein beweglicher Rahmen, der die Verbindungseinrichtung bildet. Es kann eine Aufwickel/Abwickeleinrichtung (nicht gezeigt) angebracht sein, um eine Zeiteinstellung der Verbindungsarbeit der Metallblöcke zwischen dem Vorwalzwerk "r" und der Endenschere "c" in 14 sicherzustellen.
Um eine Stoßverbindung zwischen dem vorangehenden Metallblock 1 und dem nachfolgenden Metallblock 2 an ihren jeweiligen Endabschnitten unter Verwendung der Einrichtung aus 12 herzustellen, wird der Metallblock 1 durch die Klemmen 14, wie in 15(a) gezeigt, festgehalten und positioniert, und der nachfolgende Metallblock 2 wird anschließend mit den anderen Klemmen 14 derart gehalten und positioniert, daß eine Lücke "g" zwischen dem vorangehenden Metallblock 1 und dem nachfolgenden Metallblock 2 ausgebildet wird. Anschließend werden die Metallblöcke auf eine erhöhte Temperatur mit Hilfe der Induktionsheizspirale 9 erwärmt. Die Klemmen 14, deren Klemmabschnitte 15 sich über beide Metallblöcke erstrecken, werden, wie in 15(b) gezeigt, bewegt, wobei die Metallblöcke dadurch am Isolationsabschnitt gleiten, um den nachfolgenden Metallblock 2 gegen die Stirnfläche des vorangehenden Metallblocks 1 zu stoßen.
(n diesem Fall kann der vorangehende Metallblock 1 zum nachfolgenden Metallblock 2 bewegt werden.
Die Vorrichtung, die wie in der oben erwähnten 12 aufgebaut ist, wurde als Ausführungsform dargestellt, bei der sich die Klemmabschnitte 15 über den vorangehenden Metallblock 1 und den nachfolgenden Metallblock 2 zusammen mit dem Isoliermaterial 17 erstrecken. Die Klemmabschnitte 15 können auf den entsprechenden Klemmen 14 für den vorangehenden Metallblock 1 und den nachfolgenden Metallblock 2 angeordnet sein, wie es in 16 gezeigt ist. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, eine Verschiebung der Metallblöcke in vertikaler Richtung zu verhindern, wenn diese zusammengepreßt werden.
Eine derartige Konstruktion kann jedoch einen Nachteil beim Verhindern der vertikalen Verschiebung oder der Beulen der Metallblöcke für die Sicherstellung einer festen Verbindung haben. Daher ist es vorzuziehen, die Klemmabschnitte 15 derart anzubringen, daß sie sich sowohl über den vorangehenden Metallblock 1 als auch den nachfolgenden Metallblock 2 erstrecken.
Dies hat folgende Gründe. Für die Stirnflächen des vorangehenden Metallblocks 1 und des nachfolgenden Metallblocks 2 ist es wichtig, daß diese mit der Mitte der Induktionsheizspirale 9 ausgerichtet sind, d.h. die Mitte der Abmessungen des Metallblocks in dessen Längsrichtung, da eine bestimmte Verschiebung bei der Positionierung nicht zu vermeiden ist. Auch beim Erwärmen zwischen dem vorangehenden Metallblock 1 und dem nachfolgenden Metallblock 2 auf eine erhöhte Temperatur kann es Fälle geben, in denen die Metallblöcke absichtlich verschoben werden, um diese asymmetrisch zu erwärmen. Wenn in diesem Fall beide Metallblöcke aneinandergepreßt werden, wie es in 16 gezeigt ist, neigen die Endabschnitte der Metallblöcke verstärkt dazu, in vertikaler Richtung verschoben zu werden, wobei sich das Ausmaß der Verschiebung erhöht, wenn die Metallblöcke an sich bogenförmig sind. Demzufolge ist es am besten, eine Gruppe der Klemmen zum Halten der Metallblöcke vorzusehen, wobei der Klemmabschnitt 15 über das Isoliermaterial 17 verfügt, so daß beim Aneinanderpressen des vorangehenden Metallblocks 1 und des nachfolgenden Metallblocks 2 beide Metallblöcke in derselben Ebene liegen.
Der Grund, daß das Isoliermaterial 17 auf dem Klemmabschnitt 15 angebracht ist, besteht darin, daß, wenn der Klemmabschnitt 15 derart angeordnet ist, daß er sich über beide Metallblöcke erstreckt, die Metallblöcke in Kontakt mit dem Klemmabschnitt 15 gebracht werden, so daß ein induzierter Strom zwischen beiden Metallblöcken durch den Klemmabschnitt 15 fließt, wodurch es erschwert wird, die Endabschnitte der Metallblöcke auf eine erhöhte Temperatur aufzuheizen.
Wie es in der oben erwähnten 16 gezeigt wird, ist, auch wenn die Klemmabschnitte 15 auf den entsprechenden Metallblöcken angeordnet sind, das Isoliermaterial 17 vorzugsweise zwischen dem Klemmabschnitt 15 und den Metallblökken angeordnet, um so den Einfluß des induzierten Stromes auf die Metallblöcke zu eliminieren.
In der oben erwähnten 12 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Klemmabschnitt 15, der auf dem vorangehenden Metallblock 1 und dem nachfolgenden Metallblock 2 angeordnet ist, einen Ausnehmungsabschnitt 15a enthält. Wenn jedoch einer der Klemmabschnitte 15 aus der Position der Induktionsheizspirale 9 verschoben wird, oder wenn der induzierte Strom aufgrund des alternierenden Magnetfeldes durch die Induktionsheizspirale 9 keinen Grund für besondere Probleme darstellt, ist es nicht notwendig, daß der andere Klemmabschnitt 15 über den Ausnehmungsabschnitt 5a verfügt.
Wenn darüber hinaus der Magnetfluß durch die Induktionsheizspirale 9 nicht nur auf die Klemmabschnitte 15, sondern auch auf die Klemmen 14 wirkt, erstrecken sich die Ausnehmungsabschnitte 5a vorzugsweise derart, daß sie die Klemmen 14 erreichen.
17 zeigt eine Ausführungsform, bei der sich eine Kühlwasserleitung "p" im Ausnehmungsabschnitt 15 befindet, um eine Wasserkühlanordnung zu realisieren, und eine Düse N verläuft durch das Isoliermaterial 17, um ein nichtoxidierendes Gas oder ein Reduktionsgas oder Kühlwasser auf die zu verbindenden Flächen der Metallblöcke abzugeben.
Wenn die Temperatur des Klemmabschnittes 15 beim Aufheizen der Metallblöcke unweigerlich ansteigt, kann dieser Anstieg durch Zirkulieren des Kühlwassers im Klemmabschnitt 15 unterdrückt werden. Darüber hinaus wird beim Stoßverbinden der Metallblöcke das nicht-oxidierende Gas oder das Reduktionsgas auf die zu verbindende Fläche durch einen Austausch von der Düse N zu den Ventilen b₁–b₃ abgegeben, so daß eine Oxidation des betreffenden Abschnittes vermieden wird, wodurch ein Verbindungsabschnitt mit hoher Festigkeit ausgebildet werden kann. Die Festigkeit kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß die Ventile b₁–b₃ nach Vollendung der Verbindung umgeschaltet werden, so daß das Kühlwasser auf den Verbindungsbereich abgegeben und die Temperatur dieses Bereiches abgesenkt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß der Verbindungsbereich bei Spannungsänderungen oder dergleichen brechen kann, wenn die Temperatur des Verbindungsbereiches 1.450°C oder mehr beträgt. Was die Kühlung des Verbindungsbereiches betrifft, ist es vorzuziehen, die Kühlung bei einer Flußrate von 100–400 t/h (eine Seitenfläche) auszuführen. Es kann eine Düse N mit einem Durchmesser von 1–2 mm verwendet werden, oder eine schlitzartige Düse mit 1 mm Düsenweite und 5–10 mm Breite.
In 17 wird das Kühlwasser und dergleichen durch den Klemmabschnitt 15 und das Isoliermaterial 17 abgegeben. Wie es in 18 gezeigt ist, kann die Düse N direkt am Isoliermaterial 17, durch den Ausnehmungsabschnitt 15a verlaufend, angebracht sein.
Wenn der Klemmabschnitt 15 und das Isoliermaterial 17 auf jedem Metallblock angebracht sind, wie es in 16 gezeigt ist, können die Düsen. N jeweils auf den vorderen Enden der Klemmabschnitte 15 angeordnet sein, wie es in 19 gezeigt ist.
20 zeigt eine Ausführungsform der Metallblock-Verbindungseinrichtung, die mit einem Verschlußkasten 18 ausgestattet ist, der einen hinteren Endabschnitt des vorangehenden Metallblocks 1 und einen vorderen Endabschnitt des nachfolgenden Metallblocks 2 umgibt, um die umgebenen Abschnitte in einer Atmosphäre des nicht-oxidierenden Gases oder des Reduktionsgases zu halten. Der Verschlußkasten hat eine Expansions-/Kontraktionsfunktion, so daß eine Störung der Klemmen 14 vermieden wird, wenn sich diese in vertikaler Richtung bewegen.
Durch Einleiten des nicht-oxidierenden Gases, wie etwa N₂-Gas oder dergleichen, in den Verschlußkasten 18, kann im Inneren des Verschlußkastens 18 eine Atmosphäre beibehalten werden, die sich für eine Verbindung eignet. In diesem Fall kann sich, wenngleich die Anordnung zum Auslassen des eingeleiteten Gases in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ein Gasansaugloch in einer anderen Seite des Verschlußkastens 18 befinden, um das Gas aus diesem auszulassen.
Die Metallblöcke können insbesondere dann vorteilhaft unter Verwendung des Verschlußkastens 18 aus 20 verbunden werden, wenn der Gegenstand ein Metall ist, das in der Atmosphäre nicht auf einfache Weise verbunden werden kann, wie etwa Edelstahl, das Cr enthält, stark kohlenstoffhaltiger Spezialstahl, der eine niedrige Schmelztemperatur hat, stark manganhaltiger Stahl oder dergleichen.
Das Gas, das in den Verschlußkasten eingeleitet werden soll, kann N₂-Gas, Ar-Gas und dergleichen sein, oder ein nicht-oxidierendes Gas, wie etwa H₂-Gas, Co-Gas und dergleichen. Wird ein derartiges Gas verwendet, sollte die Strömungsrate etwa 1–10 Nm³/min betragen.
Wenn der Metallblock beispielsweise aus Kohlenstoftstahl besteht, ist das Oxid, das beim Aufheizen erzeugt wird, Eisenoxid (FeO), wobei dessen Schmelzpunkt bei etwa 1.370°C liegt. Selbst wenn er beispielsweise mit MnO oder dergleichen gemischt wird, liegt die Schmelztemperatur in der Nähe der besagten Temperatur. Es wird darauf hingewiesen, daß dich die Schmelztemperatur in Abhängigkeit des Kohlenstoffgehaltes ändert. Im Hinblick auf einen Stahl, der eine Soliduslinie hat, die höher ist als die Schmelztemperatur von FeO, kann, wenn die Temperatur zwischen der Soliduslinie und dem Schmelzpunkt von FeO liegt, das geschmolzene Oxid aus einer Schnittstelle zwischen den Metallblöcken abgegeben werden, wenn das Metall beim Pressen der Metallblöcke verformt wird.
Übrigens stimmt bei einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,70% eine Soliduslinien-Temperatur, bei der eine Auflösung beginnt, im wesentlichen mit dem Schmelzpunkt von Fe-Oxid überein, so daß das Oxid auf der Schnittstelle, das beim Aufheizen des Metallblocks entsteht, nicht schmilzt und auf der Schnittstelle des Verbindungsabschnittes zurückbleiben kann, wodurch es erschwert wird, einen zufriedenstellenden Verbindungsabschnitt zu erhalten.
Da zusätzlich das Oxid, das auf dem Edelstahl erzeugt wird, Cr-Oxid ist, das sehr fest ist und einen wesentlich höheren Schmelzpunkt als Metall hat, bleibt, wenn die Metallblöcke durch Erwärmen in der Atmosphäre verbunden werden, das Oxid auf der Schnittstelle, wie oben beschrieben, zurück, wodurch es sehr schwierig wird, einen zufriedenstellenden Verbindungsabschnitt zu erhalten.
Diese Probleme können durch Verwendung des Verschlußkastens 18, wie etwa jenem, der in 20 gezeigt ist, vorteilhaft gelindert werden.
Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um sich vom Zustand der Bildung von Oxid im Bezug auf Metallblöcke zu vergewissern, die jeweils aus einem extrem gering kohlenstoffhaltigen Stahl und Edelstahl bestehen, der jeweils mit einer Endenschere geschnitten wurde und deren Endabschnitte für 15 Sekunden bei 950–1.000°C in der Atmosphäre gehalten wurden. Als Ergebnis stellte sich heraus, daß eine Oxidschicht von einigen μm im Falle eines extrem gering kohlenstoffhaltigen Stahls ausgebildet wurde, obwohl die eine Oxidbildung im Falle von Edelstahl kaum festgestellt wurde. Wenn diese Stähle übrigens weiter auf bis zu 1.400°C aufgeheizt werden, wird eine Oxidschicht von etwa 60–70 μm Dicke im Falle des extrem gering kohlenstoffhaltigen Stahls und auch eine Oxidschicht von einigen μm im Falle des Edelstahls ausgebildet. Eine derartige Oxidschichtbildung kann durch Einrichten einer nicht-oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre nur während des Aufheizens verhindert werden.
Um darüber hinaus eine Oxidation der zu verbindenden Fläche während des Aufheizens zu vermeiden, ist es vorzuziehen, die Atmosphäre derart einzustellen, daß die Sauerstoffkonzentration für den Fall von Kohlenstoffstahl weniger als 1 % und für den Fall von Edelstahl etwa 0,1 % beträgt.
21 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung, die in 12 oben erwähnt wurde. Die Ausführungsform in 21 hat einen Aufbau, bei dem die obere Klemme 14 zum Festhalten der Metallblöcke vertikal beweglich ist und ' der Klemmabschnitt 15, der sich auf einer der unteren Klemmen 14 befindet, dazu eingerichtet ist, auf der Gleitplatte "t" zu gleiten, die auf der anderen unteren Klemme 14 angeordnet ist.
Eine derartige Anordnung der Einrichtung stellt sicher, daß die Höhe der unteren Klemmen 14 konstant beibehalten wird, und dient somit dazu, die Positionsgenauigkeit beim Verbinden der Metallblöcke und die Festigkeit der Klemmen vorteilhaft zu verbessern.
Durch eine Konstruktion der Metallblock-Verbindungseinrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, können die Metallblöcke effektiv auf eine erhöhte Temperatur erwärmt werden, wobei die vertikale Verschiebung oder dergleichen, die während des Pressens der Metallblöcke verursacht wird, minimiert werden kann.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung der Verbindungseinrichtung, die derart aufgebaut ist, daß die Klemmen und die Preßeinrichtung dazu eingerichtet sind, sich in Breitenrichtung der Metallblöcke unabhängig von der Heizeinrichtung zu bewegen, um die thermische Belastung etc., zu verringern, der die Klemmen und die Preßeinrichtung ausgesetzt sind.
Der Aufbau ist in 22 bis 24 gezeigt.
In den Zeichnungen kennzeichnet Bezugszeichen 19 eine Transporteinrichtung, die auf einer Schiene L beweglich ist, die entlang eines Förderweges der Metallblöcke angeordnet ist. Die Induktionsheizspirale 9 als Heizeinrichtung ist beispielsweise als C-förmiger Kern dargestellt, die die Metallblöcke von oben und von unten sandwichartig einschließt und mit einer Spirale ausgestattet ist, die um den Kern und eine elektrische Spannungsquelle (nicht gezeigt) gewickelt ist. Die Induktionsheizspirale 9 wird auf einem Rahmen 20 (Bewegungseinrichtung) durch Räder 20a getragen und in der Schwebe gehalten, wobei sich der Rahmen 20 entlang der Breitenrichtung des Metallblocks in der Transporteinrichtung 19 derart erstreckt, daß die Induktionsheizspirale 9 in der Lage ist, sich unabhängig in der Breitenrichtung des Metallblocks in der Transporteinrichtung 19 zu bewegen, wie es in 23 gezeigt ist. Die Bewegungseinrichtung in der Transporteinrichtung 19 der Induktionsheizspirale 9 kann ein gleitender Typ sein.
Darüber hinaus kennzeichnet Bezugszeichen 21 einen Rahmen (Bewegungseinrichtung) eines integralen Typs, der obere und untere Abschnitte enthält und in Breitenrichtung unabhängig von der Induktionsheizspirale 9 beweglich ist. Der Rahmen 21 enthält Klemmen 14 zum Einstellen der Höhen der Metallblöcke und einen Hydraulikzylinder (Preßeinrichtung) 12 zum Bewegen und Pressen des vorangehenden Metallblocks und/oder des nachfolgenden Metallblocks zueinander, wenn diese sandwichartig gepreßt und von den Klemmen gehalten werden. Als Bewegungsmechanismus, der in der Transporteinrichtung 19 des Rahmens 21 angeordnet ist, um die Klemmen 14 und die Hydraulikzylinder 12 zu bewegen, kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der eine Schiene L1 und Räder 21a enthält, die der Schiene L1 angepaßt sind, wenngleich ebenso ein Bewegungsmechanismus, wie etwa ein rollenartiger, ein gleitender oder ähnlicher Mechanismus ebenfalls Anwendung finden kann. Es wird darauf hingewiesen, daß der Bewegungsmechanismus in 23 und 24 nicht gezeigt ist. Weiterhin kennzeichnet 22 Rollgänge zum Transportieren der Metallblöcke, die in vertikaler Richtung in Übereinstimmung der Bewegung der Transporteinrichtung 19 beweglich sind, so daß eine Kollision mit der Transporteinrichtung 1 vermieden wird.
Bei der in dieser Art aufgebauten Metallblock-Verbindungseinrichtung wird die Verbindung des vorhergehenden Metallblocks 1 und des nachfolgenden Metallblocks 2 ausgeführt, wie es in 22 und 23 gezeigt ist, und zwar indem die Endabschnitte der Metallblöcke durch die Klemmen 14, die in der Transporteinrichtung 19 in die ausgerichtete Position bewegt wurden, festgehalten werden, jeder Endabschnitt auf eine erhöhte Temperatur durch die Induktionsheizspirale 9, die in der Transporteinrichtung 19 bewegt wurde, erwärmt wird und der vorangehende Metallblock 1 und/oder der nachfolgende Metallblock 2 durch die Hydraulikzylinder 12 aneinander gepreßt werden, die zusammen mit der Klemme 14 in die ausgerichtete Position bewegt wurden, um somit die entsprechenden Metallblöcke aneinander zu stoßen.
Nach Vollendung eines Zyklus eines kontinuierlichen Walzvorgangs, bei dem Metallblöcke beispielsweise verbunden und anschließend an eine Gruppe von Fertigwarmwalzwerken übergeben werden, wie es in 24 gezeigt ist, wird die Induktionsheizspirale 9 entlang des Rahmens 20 bewegt, und ein Rahmen 21, der mit den Klemmen 14 und den Hydraulikzylindern 12 ausgestattet ist, wird entlang der Schiene L1 vom Förderweg P der Metallblöcke derart bewegt, daß die Induktionsheizspirale 9 eine Warteposition bis zum Eintreffen der nächsten Metallblöcke einnimmt. Wenn beispielsweise die Klemmen 14 und der Hydraulikzylinder 12 im Verlauf des Transportes der Metallblöcke aus dem Weg genommen werden sollen, ist es vorzuziehen, daß der Rahmen 21 in derselben C-förmigen Gestalt ausgebildet ist, wie die Induktionsheizspirale 9, oder als Rahmen, der vertikal geöffnet werden kann.
25 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Warmwalzen der Metallblöcke, bei der die in oben beschriebener Art und Weise aufgebaute Verbindungseinrichtung in geeigneter Weise eingerichtet werden kann.
Die Verbindungseinrichtung befindet sich zwischen der Schneidvorrichtung 23 auf der Auslaßseite des Vorwalzwerkes "r" zum Endbearbeiten der Endabschnitte des Metallblocks in eine vorbestimmte flache Form vor dem Verbinden der Metall blöcke und einer Gruppe von Fertigwalzwerken 24. Bei einer derartigen Vorrichtung zum kontinuierlichen Warmwalzen, kann es Fälle geben, in denen eine Aufwickel-/Abwickelvorrichtung auf der Auslaßseite des Vorwalzwerkes "r" angeordnet ist, um den Umfang der Bearbeitung bei den Vor- und Fertigwalzschritten einzustellen.
26 zeigt einen Förderzustand der Metallblöcke in der Transportvorrichtung 19, wobei die Induktionsheizspirale 9, die Klemmen 14 und der Hydraulikzylinder 12 aus dem Weg genommen sind.
Normalerweise werden die Metallblöcke in der Transportvorrichtung 19 durch Gleiten transportiert. Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, kann das Innere der Transporteinrichtung 19 leer sein, so daß sich darin zusätzlich vertikal bewegliche Stützwalzen 25 befinden, um die Metallblöcke zu tragen. Die Stützwalzen können von einem Typ sein, bei dem die Walzen an der Transporteinrichtung 19 angebracht sind und sich nur bei Gebrauch nach oben bewegen, oder von einem Typ, bei dem sich die Walzen unter der Transporteinrichtung 19 befinden, um eine Kollision mit der Transporteinrichtung 19 zu vermeiden, wenn sich diese bewegt, und sich lediglich bei Gebrauch nach oben bewegen. Eine Anordnung dieser Art dient vorteilhaft zur Vermeidung von Kratzern aufgrund von Zunder, der sich in der Transporteinrichtung 19 ablagert.
Wie es oben beschrieben wurde, werden bei der Verbindungseinrichtung, die wie in 22 bis 24 dargestellt aufgebaut ist, die Klemm- und Preßeinrichtungen, die einer wesentlichen thermischen Belastung ausgesetzt sind, aus dem Weg genommen, wenn die Metallblöcke nicht verbunden werden müssen, so daß ihre Lebensdauer verlängert werden kann und es möglich wird, die Bildung von Kratzern aufgrund der Ablagerung von Zunder zu vermeiden. Wenn weiterhin eine Wartung wegen bestimmter Probleme erforderlich ist, kann der Betrieb ohne Anhalten der Walzstraße fortgeführt werden, indem ein anderer Rahmen eingesetzt wird, der mit den Klemmen und der Preßeinrichtung ausgestattet ist. Somit ist es möglich, einen Warmwalzvorgang mit hoher Wirtschaftlichkeit durchzuführen, wobei äußerst geringer Platz erforderlich ist, da die gesamte Verbindungseinrichtung nicht bewegt werden muß.
Eine Rollgangvorrichtung zum Transportieren der Metallblöcke wird im folgenden beschrieben.
Der Aufbau ist in 27 und 28 dargestellt, wobei letztgenannte Darstellung ein Schnitt entlang der Linie II-II von 27 ist.
In den Zeichnungen enthält eine Rollgangvorrichtung zum Transportieren der Metallblöcke mehrere Rollen 26 zum Tragen der Metallblöcke an mehreren Positionen entlang der Längsrichtung der Metallblöcke. Bei jedem Rollgang sind beide Enden desselben drehbar an zwei Rollgang-Halteelementen 27 gelagert. Ein Gestell 28 ist an einer Seitenfläche jedes Rollgang-Halteelementes 27 angebracht und beweglich entlang eines Vertikalführungsrahmens 29 montiert. Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet Zylinder (d.h. Ausgleichszylinder), die am einen Ende mit dem Führungsrahmen 29 und am anderen Ende mit dem Rollgang-Halteelement 27 verbunden sind. Das Bezugszeichen 31 kennzeichnet Führungswalzen, die drehbar am oberen Abschnitt des Führungsrahmens 29 gehalten sind.
Das Bezugszeichen 32 kennzeichnet Ritzel, die mit einer mechanisch koppelnden Welle 33 verbunden sind, die drehbar am oberen Abschnitt des Führungsrahmens 29 gelagert ist.
Das Bezugszeichen 34 bezeichnet eine Verbindungsvorrichtung, die entlang der Schiene L₂ beweglich ist und enthält: einen Rahmen 35, Räder 36, bootähnliche Führungsschienen 37, die auf beiden Seiten einer Unterseite des Rahmens 35 angebracht sind und über einen Einlaßabschnitt sowie einen Auslaßabschnitt verfügen, die beide zum zentralen Abschnitt derselben geneigt sind, Klemmen 38 zum sandwichartigen Greifen der Metallblöcke von oben und von unten, um diese festzuhalten, und eine Heizeinrichtung 39.
Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet eine Hydraulikleitung, die mit den Kopfseiten der entsprechenden Zylinder 30 verbunden ist und mit einem Druckspeicher 41 sowie einem Absperrventil 42 auf dem Weg bis zur Walzvorrichtung (nicht gezeigt) ausgestattet ist.
Bezugszeichen 43 kennzeichnet feststehende Rollgänge, die keine Vertikalbewegung ausführen können und an der Einlaß- sowie der Auslaßseite der Metallblock-Verbindungsvorrichtung 34 angeordnet sind und zum Transportieren der Metallblöcke verwendet werden.
Bei einer in dieser Art aufgebauten Rollgangvorrichtung zum Transportieren der Metallblöcke, wird ein vorbestimmter Druck der Einlaßseite jedes Zylinders 30 und dem Druckspeicher 41 zugeführt, wobei der Druck durch Schließen des Absperrventils 42 aufrechterhalten wird.
Die Metallblöcke werden durch den Rollgang 43 transportiert, wobei die Verbindungsvorrichtung 34 zu einer Seite verschoben ist, auf der nachfolgende Metallblock transportiert wird, wobei die Verbindungsvorrichtung 34 anschließend mit derselben Geschwindigkeit bewegt wird wie die Metallblöcke, wenn sie die Verbindungsvorrichtung 34 erreichen. Der vorausgehende Metallblock 1 und der nachfolgende Metallblock 2 werden anschließend jeweils von den Klemmen 38 gehalten und anschließend auf eine erhöhte Temperatur durch die Heizeinrichtung 39 erwärmt, bis die Metallblöcke ein Anschlagende der Verbindungsvorrichtung 34 erreichen, wo die Verbindung der Metallblöcke beendet wird.
Wenn sich die Verbindungsvorrichtung 34 bewegt, bewegt sich die Führungsschiene 37 zusammen mit der Verbindungsvorrichtung 34. Bei dieser Gelegenheit werden die Führungswalzen 31 und die Rollgänge 26, die sich zwischen dem geneigten Einlaßabschnitt und dem zentralen Abschnitt der Führungsschiene 37 befinden, gemäß dem Durchgang der Verbindungsvorrichtung 34 nach oben bewegt. Im Gegensatz dazu werden die Führungswalzen 31 und die Rollgänge 26, die sich zwischen dem geneigten Auslaßabschnitt und dem zentralen Abschnitt der Führungsschiene 37 befinden, durch den geneigten Auslaßabschnitt und den zentralen Abschnitt der Führungsschiene 37 infolge des Eintreffens der Verbindungsvorrichtung 34 gedrückt und dadurch nach unten bewegt. Demzufolge wird verhindert, daß die Metallblöcke gegen den Rahmen 35 stoßen, der die Verbindungsvorrichtung 34 bildet.
Die Metallblock-Rollgang-Fördervorrichtung der Erfindung ist derart aufgebaut, daß die Kopfseiten der entsprechenden Zylinder 30 zum Tragen der Rollgänge 26 von unten zusammen mit dem Halteelement 27 miteinander durch die Hydraulikleitung 40 verbunden sind, die einen Hydraulikkreis ausbildet, um den Druck an den jeweiligen Kopfstellen konstant zu halten. Somit wird das Öl im Zylinder 30, der den Rollgängen 26 und den Halteelementen 27 zugeordnet ist, die sich nach unten bewegt haben, lediglich zum Zylinder 30 übertragen, der den Rollgängen 26 und den Halteelementen 27 zugeordnet ist, die sich nach oben bewegt haben, wodurch es möglich gemacht wird, die Metallblöcke stabil zu tragen, während verhindert wird, daß die Rollgänge gegen die Verbindungsvorrichtung 34 stoßen. Es ist nicht erforderlich, die Ventile zu diesem Zweck zu betätigen oder zu steuern.
Beim Aufbau, bei dem die Halteelemente 27 zum Halten der Rollgänge 26 an den entsprechenden Wellenden derselben angebracht sind, werden durch Verbinden der beiden Seitenabschnitte der Halteelemente durch die mechanisch koppelnde Welle 33 die Rollgänge 26 immer horizontal gehalten, selbst wenn die Führungswalzen 31 nicht auf der Führungsschiene 37 geführt werden, so daß die Metallblöcke stabil gehalten und transportiert werden können.
Wenn, wie es in 27 und 28 gezeigt ist, die oben erwähnt wurden, beispielsweise die Heizeinrichtung, die Preßeinrichtung und die Klemmen aus der Verbindungsvorrichtung 34 genommen sind und nur der Rahmen 35 in der Reihenwarteposition angeordnet ist, in der die Metallblöcke nicht verbunden sind, können die Metallblöcke nicht ordnungsgemäß im Rahmen 35 durch die Rollgänge 26 gehalten werden.
In diesem Fall ist, wie in 29 und 30 gezeigt, die eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus 29 ist, eine abnehmbare Verschiebeführungsschiene 37a beispielsweise an der zentralen Position der Führungsschiene 37 angebracht, wobei die Verschiebeführungsschiene 37a in einer Richtung weg von der Transportstrecke, wie es in 31 gezeigt ist, durch einen Verschiebezylinder bewegt wird, der am Rahmen 35 angebracht ist, um dadurch einen Zwischenraum sicherzustellen, durch den die Rollgänge 26 nach oben bewegt werden können, so daß sie der Transportstrecke zugewandt sind.
Um eine Aufwärtsbewegung der Rollgänge 26 zu bewirken, die sich in diesem Bereich befinden, wird der Druck der Hydraulikleitung 40 einmal abgesenkt und die Verschiebeführungsschiene 37 in einer Richtung weg von der Transportstrecke bewegt. Anschließend werden durch Aufbauen eines Drucks in der Hydraulikleitung 40 die Rollgänge 26 über die Zylinder 30 und die Rollgang-Halteelemente 27 nach oben bewegt.
Zum Ausführen der oben beschriebenen Vorgänge, besteht das Absperrventil 42 vorzugsweise aus einem Dreiwegeventil und dergleichen, das über die Funktionen des Öffnens, des Schließens und des Druckablassens verfügt.
Darüber hinaus zeigen 29 bis 31 eine Ausführungsform der Verschiebeführungsschiene 37a, die ausreichend lang ist, um eine Aufwärtsbewegung lediglich eines der Rollgänge 26 zu bewirken. Wenn jedoch die Führungsschienen 37 lang genug sind, um eine Aufwärtsbewegung mehrerer Rollgänge zuzulassen, ist es ausreichend, die Verschiebeführungsschienen 37a um ein entsprechendes Maß zu verlängern.
Bei der Metallblock-Rollgang-Fördereinrichtung, die in der oben beschriebenen Art und Weise aufgebaut ist, herrscht in den Zylindern 30, die die Rollgänge 26 von unten stützen, gleicher Druck, wobei die Summe der Verschiebung der entsprechenden Rollgänge nach unten, die durch Anschlagen der Führungsschiene 37 an die Führungswalzen 31 bewegt werden, immer konstant ist. Somit kann lediglich durch beibehalten eines konstanten Drucks im Hydraulikkreis, der den Zylinder 30, die Hydraulikleitung 40, den Druckspeicher 41 und das Absperrventil 41 umfaßt, die Vertikalbewegung ohne zusätzliche Hydraulikvorrichtung und dergleichen, die über ein elektromagnetisches Ventil verfügt, ausgeführt werden, so daß Energie eingespart werden kann, die erforderlich ist, um die Führungswalze anzutreiben.
Darüber hinaus sind beide Enden der Rollgänge 26 durch eine mechanisch koppelnde Einrichtung verbunden und werden somit immer in derselben Höhe gehalten. Selbst wenn sich zeigen sollte, daß die Führungswalzen 31 nicht auf der Führungsschiene 37 geführt werden, können die Rollgänge 26, die der Transportstrecke zugewandt sind, aufgrund einer Druckkraft auf der Kopfseite des Zylinders 30 horizontal gehalten werden, wodurch die Metallblöcke stabil getragen und transportiert werden können.
Nun folgt eine Beschreibung des Entfernens des Fehlverbindungsabschnittes, der unweigerlich durch das Aneinanderpressen beim Verbinden der Stahlblöcke ausgebildet wird.
Es ist allgemeine Praxis, eine Schere für das gewöhnliche Scherschneiden zu verwenden, um dem Endabschnitt des Metallblocks eine Querschnittsform zu verleihen, die sich für das Verbinden eignet. Es gibt unterschiedliche Arten von Scheren, wie etwa eine Trommelschere, eine Kurbelschere, eine Pendelschere und dergleichen. Sie werden in geeigneter Weise gemäß einem Verbindungszu stand der Metallblöcke verwendet, wenngleich die resultierenden Endabschnitte unweigerlich eine Querschnittform haben, wie es in 32 dargestellt ist, mit einem Materialfluß oder einer plastischen Verformung der Abmessungen von etwa 4 × 6mm–5 × 8mm.
Der Endabschnitt des vorangehenden Metallblocks und der Endabschnitt des nachfolgenden Metallblocks, die eine derartige Querschnittsform haben, werden in einem berührungslosen Zustand durch Induktion erwärmt und anschließend in einem Bereich von etwa 8–10 mm, der für die Verbindung ausreichend ist, aneinandergepreßt, wodurch der Verbindungsabschnitt der Metallblöcke eine Querschnittsform hat, wie es in 33 dargestellt ist. Nachdem der Fehlverbindungsabschnitt in jeweils vier ebenen in einer Tiefe von 1 mm, 2 mm, 3 mm und 4 mm entfernt wurde, wird an ihm das Warmfertigwalzen ausgeführt. Es hat sich in diesem Fall bestätigt, daß keine Fehlstellen erzeugt werden und die Platte während des Walzens nicht bricht, wenn das Schneiden in größerer Tiefe als die Oberfläche der Grundplatte sowohl des vorangehenden Metallblocks als auch des nachfolgenden Metallblocks auch in einer beliebigen der Tiefen ausgeführt wird.
Selbst wenn die Endabschnitte der Metallblöcke vertikal bewegt wurden, d.h. ein verschobener Zustand, bricht die Platte während des Walzens nicht, wenn der Fehlverbindungsabschnitt entfernt wird, indem der Verbindungsabschnitt der Metallblöcke tiefer geschnitten wird als die Oberfläche des Grundelementes. Der Maximalwert der Schneidtiefe auf einer Seite ist in geeigneter Weise auf einen Wert von höchstens 12,5% der Plattendicke der Metallblöcke unter dem Aspekt der Verringerung der Reaktionskraft oder der Belastung des Schneidwerkzeugs eingestellt.
Daneben beträgt die Länge des Fehlverbindungsabschnittes in Längsrichtung des Metallblocks normalerweise 5–10 mm auf einer Seite desselben, was gemäß der Frequenz der Induktionserwärmung und der Preßstärke unterschiedlich ist. Um zu untersuchen bis zu welchem Grad von diesem Teil abgenommen werden muß, um die Bildung von Fehlstellen beim Walzen zu vermeiden, wurden Versuche ausgeführt, indem die Fehlverbindungsabschnitte, die über die Länge derselben Länge entfernt wurden, in der Größe des 1,5-Fachen und Zweifachen der Fehlverbindungsabschnitte ausgebildet wurden, wie es in 34 dargestellt ist. Infolge dessen wurde erkannt, daß ein sehr weicher Bereich des Fehlverbindungsabschnittes zurückbleibt, wie es in 35 dargestellt ist, wenn der Fehlver bindungsabschnitt in einem Bereich von etwa 20–30 mm entfernt wird, was zur Bildung der Fehlstelle führt.
Um die Bildung von Fehlstellen im Fehlverbindungsabschnitt zu vermeiden, ist es auf der Basis dieser Erkenntnis erforderlich, den Fehlverbindungsabschnitt in einem Bereich von wenigstens 20 mm auf einer Seite des Metallblocks bzw. 20 mm von den Verbindungsflächen zu entfernen, wenn sich der Fehlverbindungsabschnitt über beide Metallblöcke erstreckt, d.h. für einen Gesamtbereich von 40 mm in Längsrichtung der Metallblöcke, ausgehend von der Verbindungsfläche.
Das Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes wird in Mustern ausgeführt, die in 36(a) bis 36(c) dargestellt sind.
36(a) und 36(b) zeigen die Entfernungsmuster in einem Fall, bei dem sich die Plattendicke des vorangehenden Metallblocks und die Plattendicke des nachfolgenden Metallblocks voneinander unterscheiden, und 36(c) zeigt das Entfernungsmuster in einem Fall, bei dem die Endabschnitte vertikal verschoben sind. Obwohl kein Fall dargestellt ist, bei dem das Entfernen mit Bezug auf die Metallblöcke derselben Plattendicke ausgeführt wird, die in der Höhe miteinander ausgerichtet sind, wird der Fehlverbindungsabschnitt in diesem Fall in derselben Abschabtiefe für den vorangehenden und den nachfolgenden Metallblock entfernt.
Wie für den Bereich des Entfernens des Fehlverbindungsabschnittes im Bezug auf die Breitenrichtung des Metallblocks, würde der beste Ansatz darin bestehen, den gesamten Bereich des Fehlverbindungsabschnittes vollständig zu entfernen. In dem Fall jedoch, bei dem der Metallblock eine Breite hat, die so groß ist wie 2.000 mm, ist es aufgrund der Vorgaben der Vorrichtung nicht einfach, in dieser Art zu verfahren.
37 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis beim Entfernen in der Breitenrichtung nach dem Verbinden der Platte und dem Brechen der Platte während des Walzens für einen Metallblock von 1,0–1,6 mm Dicke und 1.400–1.600 mm Breite. Dies zeigt deutlich, daß, wenn der Fehlverbindungsabschnitt um mehr als 60% mit Bezug auf die Breitenrichtung des Metallblocks entfernt wird, die Platte während des Walzens nicht brechen kann. Natürlich basiert dies auf der Annahme, daß das Schneiden tiefer ausgeführt wird als die Oberfläche der Grundplatte und das Entfernen über den Bereich von wenigstens 20 mm für einen der Metallblöcke in der Längsrichtung des Metallblocks ausgeführt wird.
Wenn der Fehlverbindungsabschnitt vollständig entfernt wird und die Tiefe in einem Umfang von 2 mm t 1 mm beim Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes fertigbearbeitet wird, kann eine Schneidvorrichtung am wirtschaftlichsten als Entferneinrichtung verwendet werden.
Wenn das Schneiden an einem Metallblock ausgeführt werden soll, der eine Temperatur von über 1.000°C hat, ist es wichtig, die Berührungszeit zwischen der Schneideinrichtung und dem Material zu minimieren, so daß es unabdingbar ist, ein Drehschneidwerkzeug zu verwenden.
Drehschneidwerkzeuge, die Karbid und dergleichen enthalten und für Maschinenwerkzeuge und dergleichen verwendet werden, können wegen der harten Schweißstelle und der Abnutzung nicht verwendet werden, und es ist am besten, ein Drehschneidwerkzeug, das S55C (Kohlenstoffstahl für mechanische Konstruktionselemente) für eine Warmsäge und dergleichen oder SNC (Nickelchromstahl) und dergleichen enthält, in Kombination mit der Kühlung des Schneidwerkzeugs zu verwenden.
38 zeigt die Beziehung zwischen der Umlaufgeschwindigkeit des oben ennrähnten Schneidwerkzeugs und dem Verkleben des Schneidwerkzeugs. Wenn ein derartiges Drehschneidwerkzeug verwendet wird, ist es für die Umlaufgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs von Vorteil, daß sie 50 m/s oder mehr beträgt, um das Verkleben des Schneidwerkzeugs zu verhindern. Was andererseits die Obergrenze betrifft, ist es von Vorteil, wenn die Umlaufgeschwindigkeit 120 m/s oder weniger beträgt, da sich andernfalls die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs extrem verkürzt.
Wenn die Umlaufgeschwindigkeit des Drehschneidwerkzeugs 50 m/s oder mehr beträgt, kann der Fehlverbindungsabschnitt geschnitten und entfernt werden, ohne das Vibrationen (Erschütterungen) und dergleichen erzeugt werden; somit ist dies eine wichtige Voraussetzung für einen stabilen Betrieb.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, das wenigstens drei Schneiden der Drehschneidwerkzeuge mit dem Fehlverbindungsabschnitt innerhalb der Schneidbogenlänge L_d während des Schneidens des Fehlverbindungsabschnittes in Berüh rung gebracht werden, wie es in 39 gezeigt ist.
Es ist notwendig die Grundplatte bis zu einem gewissen Grad während des Schneidens des Fehlverbindungsabschnittes zu schneiden. Wenn der Minimalwert des tatsächlichen Betriebs auf 0,2 mm eingestellt ist, besteht die zu erfüllende Bedingung, die durch das Drehschneidwerkzeug erfüllt werden muß, darin, daß der Außendurchmesser des Schneidwerkzeugs 500 mm und der Teilungsabstand der Schneide 5 mm
Teilungsabstand P = 10/2 Wenn der Teilungsabstand der Schneide unter 5 mm liegt, besteht die Gefahr, daß ein Zusetzen während einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit auftritt.
Daher ist es vorzuziehen, daß der Teilungsabstand der Schneide 5 mm oder mehr beträgt.
Der Teilungsabstand der Schneide kann vergrößert werden, wenn der Durchmesser des Drehschneidwerkzeugs vergrößert wird. Hinsichtlich des zulässigen Wertes der Drehzahl, die durch die Vorgaben der Umlaufgeschwindigkeit und der Werkzeuge bestimmt ist, ist es angemessen, wenn das Drehschneidwerkzeug einen Durchmesser von 800–900 mm hat. Obwohl Drehschneidwerkzeuge mit einem Durchmesser von 1.200 mm hergestellt werden können, kann ein Problem in Verbindung mit dem Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten entstehen. Es kann beispielsweise 5 Minuten in Anspruch nehmen, um die Umlaufgeschwindigkeit des Schneidwerkzeuges auf bis zu 80 m/s zu erhöhen.
40 und 41 zeigen einen Aufbau der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung, die sich zum Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes, wie etwa hervorstehender Abschnitte und Grate eignet, die unweigerlich durch das Aneinanderpressen beim Verbinden der Metallblöcke entstehen.
Bezugszeichen 45 kennzeichnet zwei obere und untere Drehschneidwerkzeuge zum Schneiden und Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes des Metallblocks, die jeweils über einen Zylinder "s" verfügen, um eine Bewegung zum Metallblock hin und davon weg sicherzustellen. Die Drehschneidwerkzeuge 45 sind mit einem Antriebsmotor "m" durch Spindeln 45a und ein Übersetzungszahnrad 45b verbunden und werden durch den Antriebsmotor angetrieben.
Bezugszeichen 46 kennzeichnet eine Drehzahlsteuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl des Drehschneidwerkzeugs, und 47 kennzeichnet eine Verfolgungseinrichtung zum Verfolgen des Verbindungsabschnittes der Metallblöcke in der Bearbeitungsrichtung. Die Verfolgungseinrichtung 47 kann aus einer Kontaktmitlaufrolle 47a, die in Berührung mit dem Metallblock gedreht wird, und einem Drehpositionsdetektor 47b bestehen, der mit der Mitlaufrolle 47a verbunden ist. Alternativ kann die Verfolgungseinrichtung 47 eine kontaktlose Geschwindigkeitsanzeigeeinrichtung, wie etwa ein Laserdopplersystem und dergleichen enthalten.
Bezugszeichen 48a kennzeichnet eine Öffnungssteuereinrichtung zum Steuern eines Schneidzeitpunktes und einer Schneidgröße des Drehschneidwerkzeuges 45 gemäß der Verfolgung, die mit einer übergeordneten Steuereinrichtung 48b zusammenarbeitet, um zur Steuereinrichtung 48a ein Signal zu übertragen, das die Größe eines Spaltes zwischen den oberen und unteren Schneidwerkzeugen auf der Basis der Informationen über die Plattendicke kennzeichnet.
Bei der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung, die in oben beschriebener Art aufgebaut ist, um den Fehlverbindungsabschnitt zu entfernen, erfaßt die Verfolgungseinrichtung 47 den Zeitpunkt, zu dem der Fehlverbindungsabschnitt das Drehschneidwerkzeug 45 erreicht. Wenn der Fehlverbindungsabschnitt eine geeignete Position erreicht, wird somit der Zylinder "s" durch ein Hydrauliksteuerventil s1 durch eine Anweisung von der Öffnungssteuereinrichtung 48a betätigt, so daß der Spalt zwischen den oberen und unteren Schneidwerkzeugen 45 verringert wird, um den Schneidvorgang auszuführen.
Wenngleich die Entfernvorrichtung als Ausführungsform beschrieben wurde, die mit dem Übersetzungszahnrad 45b ausgestattet ist, kann dieses entfallen, wenn die oberen und unteren Drehschneidwerkzeuge 45 unabhängig angetrieben werden.
Obwohl darüber hinaus die Verfolgung des Fehlverbindungsabschnittes des Metallblocks im wesentlichen durch die Verfolgungseinrichtung 47 ausgeführt wird, kann die Verfolgung einer Ausgangsposition des Verbindungsabschnittes beispielsweise durch einen Laufpositionsdetektor 50 ausgeführt werden, der an der Verbindungsvorrichtung 49 angebracht ist. Alternativ dazu kann die Verfolgung durch ein zusätzliches Instrument, wie etwa einem Thermometer und dergleichen ausgeführt werden, das sich für die Erfassung der Position des Fehlverbindungs abschnittes eignet.
42 und 43 zeigen eine Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Drehschneidwerkzeuge 45 mit schmaler Breite zu halten, die in Breitenrichtung den Metallblock an der Trägervorrichtung 51 queren können, die ihrerseits in Längsrichtung gemäß der Bewegung des Metallblocks bewegt werden kann.
Da bei dieser Art von Vorrichtung die Trägervorrichtung 51 und der Metallblock miteinander synchronisiert werden müssen, ist es erforderlich eines Meßrolle "M", wie etwa eine Kontaktmitlaufrolle und dergleichen, die mit dem Drehpositionsdetektor 50 verbunden ist, sowie eine Laufsteuervorrichtung vorzusehen.
Die Vorrichtung dieser Art ist dahingehend vorteilhaft, daß, da die Schneidwerkzeugbreite des Drehschneidwerkzeugs 45 schmal sein kann, die Antriebsquelle zum Antreiben des Drehschneidwerkzeugs 45 kompakt ausgebildet werden kann.
Zusätzlich zum Motor "m" zum Antreiben des Drehschneidwerkzeugs 45 kann die Antriebsquelle einen Quersteuermotor m₂ enthalten, der das Drehschneidwerkzeug 45 in der Breitenrichtung des Metallblocks queren läßt, sowie einen Motor m₃, der die Trägervorrichtung 51 in der Längsrichtung des Metallblocks bewegt.
44 zeigt ein Steuersystemdiagramm einer Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung eines Mitlauftyps.
In 42 und 43 kennzeichnet Bezugszeichen 52 einen Basisrahmen, an dem die Trägervorrichtung 51 angebracht ist, der in Längsrichtung des Metallblocks entlang der Schiene L₃ bewegt werden kann, und 53 kennzeichnet eine Schiene, die am Basisrahmen 52 in Längsrichtung des Metallblocks angebracht ist, entlang der die Trägervorrichtung 51 bewegt werden kann.
Bei der dargestellten Vorrichtung ist es nicht erforderlich, eine dynamische Steuerung des Spaltes zwischen den oberen und unteren Drehschneidwerkzeugen 45 gemäß der Verfolgung des Verbindungsabschnittes des Metallblocks auszuführen, wobei alles was notwendig ist, darin besteht, den Spalt zwischen den oberen und unteren Schneidwerkzeugen 45 derart vorzubestimmen, daß die Einstellung des Spaltes vereinfacht werden kann.
Gemäß der in oben beschriebener Art aufgebauten Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung kann der Fehlverbindungsabschnitt, der beim Pressen der Metallblöcke ausgebildet wird, schnell vor dem Fertigwalzen entfernt und das Brechen der Platte im Verlauf des Walzens verhindert werden.
Der Schneidzustand durch die Drehschneidwerkzeuge 45 der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung, die in 40 dargestellt und oben erwähnt ist, wird unter Bezugnahme auf 45 kurz erläutert.
Unter Verwendung der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung, die Drehschneidwerkzeuge mit 950 mm Durchmesser und 15 mm Teilungsabstand enthält, wurde das Schneiden mit einer Umlaufgeschwindigkeit, die auf 80 m/s gesteuert wurde, und einer Schneidtiefe von 2 mm in einem Bereich, der den Verbindungsabschnitt der Metallblöcke (Stahlblöcke) beinhaltet, und einem Bereich bis zu 100 mm auf beiden Seiten des Verbindungsabschnittes ausgeführt. Die Metallblöcke wurden anschließend zu einer Platte von 0,8 bis 1,2 mm Dicke durch Warmfertigwalzen fertigbearbeitet. Es wurden fünf Zyklen eines derartigen Verbindens und Walzens der Metallblöcke ausgeführt, wobei ein Zyklus das Verbinden und Walzen von 20 Metallblöcken beinhaltet. Demzufolge gab es kein Brechen der Platte während des Walzens.
Im folgenden wird das Kühlen des Fehlverbindungsabschnittes der Metallblöcke beschrieben.
Da der Fehlverbindungsabschnitt, der beim Pressen der Metallblöcke ausgebildet wird, ein Bereich ist, der auf eine erhöhte Temperatur erwärmt wurde, ist dessen Temperatur kurz nach dem Verbinden höher als die Temperatur der Grundplatte. Wenn die Drehschneidwerkzeuge betätigt werden, um den Fehlverbindungsabschnitt in einem derartigen Zustand zu entfernen, können Schneidspäne an den Drehschneidwerkzeugen haften bleiben, wodurch ein Verkleben oder Zusetzen des Schneidwerkzeugs verursacht wird. Da weiterhin die Festigkeit des Verbindungsabschnittes geringer ist als jene des Grundmaterials, kann der Metallblock an der Verbindungsstelle brechen, wenn eine große Spannung auf diese während des Transports oder des Walzvorgangs der Metallblöcke wirkt.
Daher wird gemäß der Erfindung nach dem Verbinden der Metallblöcke der Ver bindungsabschnitt vor und/oder nach dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes gekühlt.
Wenn eine derartige Kühlung vor und/oder nach dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes ausgeführt wird, wird es möglich, den Fehlverbindungsabschnitt sanft zu entfernen und die Festigkeit des Verbindungsabschnittes zu verbessern, wodurch ein Brechen der Platte verhindert wird.
Was das Kühlen vor dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes betrifft, kann verhindert werden, daß Schneidspäne an den Drehschneidwerkzeugen und dergleichen haften bleiben, indem der Fehlverbindungsabschnitt auf 1.100 bis 1.200 °C oder weniger gekühlt wird.
Wenn darüber hinaus die Temperatur des Verbindungsabschnittes der Metallblöcke übermäßig verringert wird, nachdem der Fehlverbindungsabschnitt entfernt wurde, erhöht sich der Verformungswiderstand beim Walzen im Vergleich zu jenem in den anderen Bereichen, so daß ein glattes Walzen nicht gewährleistet werden kann, mit dem Ergebnis, daß sich die Abweichung der Plattendicke vergrößert. Demzufolge ist es vorzuziehen, den Verbindungsabschnitt auf dieselbe Temperatur zu kühlen wie die Grundplatte.
Was beispielsweise den Kühlzustand nach dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes angeht, ist es vorzuziehen, die Oberfläche des Verbindungsabschnittes auf eine Temperatur von etwa 600°C bei einer Kühlwassermenge/-dichte von etwa 5.000 I/min·m² und einer Kühlzeit von etwa 3 s zu kühlen.
Nachdem ein derartiges Kühlen ausgeführt wurde, kehrt die Oberflächentempe-Tatur des Metallblocks zur Temperatur, die im wesentlichen dieselbe wie jene der Grundplatte ist, durch Erholung nach einigen Sekunden seit der Beendigung des Kühlens zurück.
46 zeigt den Aufbau einer Kühlvorrichtung für die Metallblöcke beim kontinuierlichen Warmwalzen. Bezugszeichen 54 kennzeichnet eine Kühldüse zum Ausspritzen eines Kühlwassers auf den Fehlverbindungsabschnitt, der am Verbindungsabschnitt des vorangehenden Metallblocks 1 und des nachfolgenden Metallblocks 2 ausgebildet ist. Die Düse 54 ist mit einer Trägervorrichtung 55 verbunden, die in Längsrichtung des Metallblocks beweglich ist, so daß der Fehlver bindungsabschnitt entsprechend der Bewegung der Metallblöcke wirkungsvoll gekühlt wird.
Bezugszeichen 56 kennzeichnet einen Positionsdetektor zum Erfassen der Position des Fehlverbindungsabschnittes "a".
Bei dieser Ausführungsform ist ein Fall dargestellt, bei dem das Kühlen nur vor dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes ausgeführt wird. Eine ähnliche Kühlvorrichtung kann jedoch auf der Auslaßseite der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung ausgebildet sein, um den Verbindungsabschnitt des Metallblocks zu kühlen, nachdem er in derselben Weise wie oben beschrieben entfernt wurde.
Zudem ist als Beispiel der Aufbau dargestellt, bei dem die Kühldüse 54 mit der Trägervorrichtung 55 verbunden ist, um gemeinsam damit bewegt zu werden. Er kann jedoch drehbar sein, so daß die Düsenspitze mit dem Fehlverbindungsabschnitt entsprechend der Bewegung der Metallblöcke zur Deckung gebracht werden kann.
47 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Kühlvorrichtungen auf der Einlaßseite und der Auslaßseite der Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung vorgesehen ist, die an der Transportstrecke des Metallblocks angeordnet ist.
Bezugszeichen 57 kennzeichnet ein Grobwalzwerk (das letzte), 58 eine Verbindungsvorrichtung, 59 eine Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung, 60a, 60b Kühlvorrichtungen auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite, 61 eine Umlenkvorrichtung und 62 ein Fertigwalzwerk.
Durch Kühlen des Fehlverbindungsabschnittes nach dem Verbinden des Metallblocks oder Kühlen des Bereiches nach dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes mit der Kühlvorrichtung, die in dieser Weise aufgebaut ist, kann der Schneidvorgang sanft ausgeführt und ein Brechen der Platte während des Walzens verhindert werden, wodurch es gestattet ist, einen stabilen kontinuierlichen Warmwalzvorgang auszuführen.
Bei der Erfindung enthält eine im speziellen bevorzugte kontinuierliche Warmwalzvorrichtung die Schneidvorrichtung, die stromaufwärts von einer Gruppe der Fertigwalzwerke angeordnet ist, um wenigstens einen hinteren Endabschnitt des vorangehenden Metallblocks. und einen vorderen Endabschnitt des nachfolgenden Metallblocks zu schneiden, wobei die Verbindungsvorrichtung zum Erwärmen und Aneinanderpressen der beiden Stahlblöcke diese dadurch verbindet. Sofern erforderlich, kann eine weitere Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung und/oder Kühlvorrichtung vorgesehen sein. Wenn die Verbindungsvorrichtung beweglich ist, ist es insbesondere vorzuziehen, daß die Metallblock-Förderrollgänge eine Funktion haben, die eine Vertikalbewegung gestattet.
Eine Ausführungsform der zu bevorzugenden kontinuierlichen Warmwalzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 48 dargestellt.
In 48 kennzeichnet Bezugszeichen 63 die Schneidvorrichtung zum Schneiden eines Endabschnittes der Metallblöcke, 64 eine Verbindungsvorrichtung, 65a eine Kühlvorrichtung an der Einlaßseite, 65b eine Kühlvorrichtung an der Auslaßseite, 66 die Fehlverbindungsabschnitt-Entfernvorrichtung und 67 eine Gruppe von Fertigwalzwerken.
Gemäß der Erfindung können folgende Vorteile erreicht werden.
Der Fehlverbindungsabschnitt kann wirkungsvoll entfernt werden. Weiterhin kann die Festigkeit des Verbindungsabschnittes der Metallblöcke derart erhöht werden, daß die Platte während des Transfers selbst bei einer deutlichen Spannungsabweichung nicht bricht.
Das Verkleben und Zusetzen des Schneidwerkzeugs kann verhindert werden, so daß es möglich ist, die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs zu verlängern. Der Fehlverbindungsabschnitt der Metallblöcke kann umgehend vor dem Fertigwarmwalzen entfernt werden, so daß ein Brechen der Platte beim Walzen, das durch den Fehlverbindungsabschnitt verursacht wird, verhindert werden kann.
Die Temperatur des Fehlverbindungsabschnittes der Metallblöcke kann im wesentlichen auf denselben Wert wie der der Grundplatte gebracht werden, wodurch das Brechen der Grundplatte während des Walzens, das durch den Spannungsunterschied verursacht wird, verhindert und die Genauigkeit der Plattendicke verbessert werden kann. Zudem haften die Schneidspäne nicht an den Drehschneidwerkzeugen während des Entfernens des Fehlverbindungsabschnittes, so daß ein stabiler Schneidvorgang für lange Zeit ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Warmwalzen, enthaltend das Schneiden eines hinteren Endabschnittes eines vorangehenden Metallblocks (1) bzw. eines vorderen Endabschnittes eines nachfolgenden Metallblocks (2), Erwärmen und Aneinanderpressen der Metallblöcke (1, 2) und dadurch Verbinden derselben sowie anschließendes Ausführen eines Fertigwalzvorgangs, wobei das Verfahren weiterhin folgenden Schritt enthält: Abschaben eines Fehlverbindungsabschnittes von einer Oberfläche einer Grundplatte in einer vorbestimmten Tiefe nach Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes der Metallblöcke (1, 2), der durch Pressen ausgebildet wird, wobei der Fehlverbindungsabschnitt mit einem Drehschneidwerkzeug (45) entfernt wird, das sich mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 50–120 m/s dreht.
Kontinuierliches Warmwalzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlverbindungsabschnitt in einem Bereich von wenigstens 20 mm in Längsrichtung eines der Metallblöcke (1, 2) entfernt wird.
Kontinuierliches Warmwalzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis beim Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes in Breitenrichtung wenigstens 60% beträgt.
Kontinuierliches Warmwalzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin den Schritt des Kühlens des Verbindungsabschnittes nach dem Verbinden der Metallblöcke und vor und/oder nach dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes beinhaltet.
Kontinuierliches Warmwalzverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlverbindungsabschnitt auf wenigstens 1.200°C gekühlt wird.
Kontinuierliches Warmwalzverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fehlverbindungsabschnitt und eine Grundplatte auf dieselbe Temperatur gekühlt werden.
Kontinuierliches Warmwalzverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Fehlverbindungsabschnittes die Oberfläche des Fehlverbindungsabschnittes auf eine Temperatur von etwa 600°C bei einer Kühlwassermenge/Dichte von etwa 5.000 Liter/min–m² und einer Kühlzeit von etwa 3 Sekunden gekühlt wird.
Vorrichtung zum Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes für Metallblöcke zum kontinuierlichen Warmwalzen, enthaltend: – ein Paar obere und untere Drehschneidwerkzeuge (45) zum Schneiden und Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes von Metallblöcken (1, 2); – eine Drehzahlsteuereinrichtung (46) zum Steuern der Drehschneidwerkzeuge (45) auf eine Umfangsgeschwindigkeit von 50–120 m/s; – eine Verfolgungseinrichtung (47) zum Verfolgen eines Verbindungsabschnittes der Metallblöcke (1, 2); und – eine Steuereinrichtung (48a, 48b) zum Steuern des Schneidvorgangs durch die Drehschneidwerkzeuge (45) gemäß einem Verfolgungszustand der Metallblöcke (1, 2).
Vorrichtung zum Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfolgungseinrichtung (47) eine Kontaktleitwalze (47a) enthält, die drehbar in Kontakt mit den Metallblöcken (1, 2) steht, sowie einen Drehpositionsdetektor (47b), der mit der Leitwalze (47a) verbunden ist.
Vorrichtung zum Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfolgungseinrichtung (47) eine berührungslos arbeitende Geschwindigkeitsanzeigeeinrichtung, im speziellen ein Laserdopplersystem, enthält.
Vorrichtung zum Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (48a, 48b) eine Öff nungs-Steuereinrichtung (48a) zum Steuern der Schneidzeit und der Schneidtiefe der Drehschneidwerkzeuge (45) gemäß der Verfolgung enthält.
Vorrichtung zum Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (48a, 48b) eine weitere Steuereinrichtung (48b) enthält, die zur Öffnungs-Steuereinrichtung (48a) ein Signal überträgt, das die Größe eines Spaltes zwischen den oberen und unteren Schneidwerkzeugen (48) auf der Basis der Plattendickeninformation anzeigt.
Metallblock-Kühlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 4, enthaltend: eine Kühldüse (54) zum Aussprühen eines Kühlmediums an einer oder mehreren Stellen eines Bereiches, der sich von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite einer Vorrichtung zum Entfernen eines Fehlverbindungsabschnittes erstreckt, die einen Fehlverbindungsabschnitt entfernt, der beim Pressen von Metallblöcken (1, 2) ausgebildet wird.
Metallblock-Kühlvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (54) mit einem Laufwagen (55) verbunden ist, der in der Längsrichtung der Metallblöcke (1, 2) bewegt werden kann.