EP3429773A1 - Vorrichtung und verfahren zum entzundern eines bewegten werkstücks - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum entzundern eines bewegten werkstücks

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EP3429773A1
EP3429773A1 EP17712093.8A EP17712093A EP3429773A1 EP 3429773 A1 EP3429773 A1 EP 3429773A1 EP 17712093 A EP17712093 A EP 17712093A EP 3429773 A1 EP3429773 A1 EP 3429773A1
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EP
European Patent Office
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workpiece
rotor head
rotation
axis
jet nozzles
Prior art date
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EP17712093.8A
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EP3429773B1 (de
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Angela ANTE
Wolfgang Fuchs
Jens MARBURGER
Jan Schröder
Michael Jarchau
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SMS Group GmbH
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SMS Group GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for descaling a workpiece, which is moved relative to the device in a direction of movement.
  • the workpiece is in particular a hot rolling stock.
  • the prior art it is known for descaling workpieces, in particular hot rolling, to spray water onto the surfaces of the workpiece at high pressure.
  • the high pressure spray is usually ejected from several nozzles of a scale washer.
  • a scale scrubber in a hot rolling mill an assembly referred to for the removal of scale, d. H. of impurities of iron oxide, provided by the surface of the rolling stock.
  • WO 2005/082555 A1 discloses a scale scrubber with which a rolling stock, which is moved relative to the scale scrubber, is descaled by irradiation by means of high-pressure spray water.
  • This scale scrubber comprises at least one nozzle surface row sweeping over the width of the rolling stock with a plurality of nozzle heads, wherein each nozzle head is rotationally driven by a motor about an axis of rotation perpendicular to the rolling surface.
  • at least two eccentrically arranged with respect to the axis of rotation nozzles are provided with each nozzle head, which are arranged as close as possible structurally, on the circumference of the nozzle head.
  • Such a scale scrubber is subject to the disadvantage that an energy input over the width of the rolling stock may have inhomogeneities, so that it can lead to permanent temperature strip.
  • the nozzles are arranged on the respective nozzle heads inclined by an angle of attack to the outside. This results in that the injection direction of these nozzles is aligned with a rotation of the nozzle heads about its axis of rotation in the direction of the feed of the rolling stock.
  • Such an orientation of the discharged from the nozzle high-pressure spray is disadvantageous, because in this case the jet of spray water is ineffective and therefore does not contribute to descaling the surface of the rolling stock.
  • WO 1997/27955 A1 discloses a process for descaling rolling stock, in which a rotor descaling device is provided, by means of which a liquid jet is sprayed onto a surface of the rolling stock to be descaled. To ensure only a small cooling of the rolling stock and to generate high jet pressures at low operating fluid pressure of the liquid jet is intermittent, d. H. temporarily suspended. Due to the one or more interruption of the liquid jet pressure peaks, which act as a jet pressure increase, whereby an improvement in the Entzu matters strict for the rolling stock is achieved.
  • a control disk provided for this purpose which is provided in fluid communication with a pressure medium feed line, disadvantageously increases the design complexity for this descaling technique. Furthermore, there is the danger in the formation of pressure peaks that it comes to increased material stress in particular by cavitation.
  • a generic device and a generic method for descaling a workpiece are known, which is moved relative to the device in a direction of movement.
  • a plurality of jet nozzles are provided on a rotating rotor head in the form of a nozzle holder, wherein liquid is discharged or sprayed under high pressure from the jet nozzles on a surface of the rolling stock, that while the emission direction, with which the liquid is ejected from the jet nozzles, always runs at an angle oblique to the direction of movement of the rolling stock.
  • This oblique orientation of the emission direction ensures that removed scale is transported away from the rolling stock to the side of the surface of the rolling stock.
  • This is accompanied by a disadvantageous heavy pollution of the plant or its surrounding area.
  • the invention has for its object to optimize the descaling of a workpiece by simple means.
  • a device is used for descaling a relative to the device in a moving direction moving workpiece, preferably a hot rolling, and comprises at least one rotatable about a rotation axis rotor head on which a plurality of jet nozzles are mounted, wherein from the jet nozzles, a liquid, in particular water, can be applied to the workpiece in an angle of attack obliquely to the surface of the workpiece.
  • the device comprises a control device, which is signal technically connected to drive means of the rotor head and program-technically adapted such that the speed at which the rotor head is rotated about its axis of rotation, adapted to a feed rate at which the workpiece is moved in its direction of movement can be.
  • control device preferably comprises a control circuit in order to realize the said adaptation of the rotational speed of the rotor head to the feed speed of the workpiece.
  • the feed rate of the workpiece can be adapted to the speed of the rotor head.
  • the plurality of jet nozzles are mounted on the rotor head at a different radial distance from the axis of rotation, wherein from a jet nozzle having a greater radial distance from the axis of rotation, a larger volume flow of liquid can be applied as compared to a jet nozzle having a smaller radial distance to the rotation axis.
  • the invention also provides a method for descaling a workpiece, preferably a hot rolling stock.
  • the workpiece is moved relative to a device in a direction of movement, said device having at least one rotatable about a rotation axis rotor head on which a plurality of jet nozzles are mounted. While the rotor head is rotated about its axis of rotation, a liquid, in particular water, is ejected from the jet nozzles onto the workpiece at an angle of attack oblique to the surface of the workpiece.
  • the rotational speed with which the at least one rotor head is rotated about its axis of rotation is adjusted by means of a control device to a feed speed with which the workpiece is moved in its direction of movement.
  • this adjustment of the rotational speed of the rotor head is controlled to the feed rate of the workpiece, i. by using a corresponding control circuit with which the control device is equipped.
  • the feed rate of the workpiece to the rotational speed of the rotor head can be adjusted.
  • the invention is based on the essential insight that an optimization and equalization of the specific energy input on the surface of the Workpiece, namely by the sprayed liquid under high pressure along, ie, in the direction of movement of the workpiece by means of an adaptation of the rotational speed of the rotor head to the feed rate of the workpiece is possible.
  • the specific energy input is determined according to the present invention from the impact pressure, with which the liquid impinges on a surface of the workpiece, and the specific volume flow per width of the workpiece, ie the volume flow of the liquid sprayed onto the workpiece divided by the spray width based on the direction of movement of the workpiece.
  • the impact pressure is dependent on the pressure with which the liquid is supplied to the jet nozzles, the ejected volume flow, and the distance of the jet nozzles from the surface of the workpiece.
  • the specific energy input is dependent on the feed rate at which the workpiece is moved in its direction of movement.
  • a change the specific energy input, depending on the signals of the surface inspection device can be done by an adjustment of the aforementioned parameters, namely by means of the control device, as explained in more detail below.
  • a first rotor head arrangement and a second jet nozzle arrangement can be provided which are arranged one behind the other and in particular adjacent to one another with respect to the direction of movement of the workpiece.
  • the present invention is either a rotor head pair in which a rotor head is respectively provided above and below a workpiece, ie at the top and bottom thereof, or a rotor module pair in which - above and below the workpiece - each a plurality of rotor heads are juxtaposed and transversely to the direction of movement of the workpiece summarized.
  • liquid is ejected only from the jet nozzles of the first rotor head assembly on the workpiece.
  • the jet nozzles of the second jet nozzle arrangement can then be switched on so that liquid is also ejected or sprayed onto the workpiece from the jet nozzles of this second jet nozzle arrangement.
  • the jet nozzles of both the first rotor head arrangement and the second jet nozzle arrangement are then used for descaling the workpiece.
  • the use of both arrangements in special operation is recommended z. B. for difficult to descaling steel grades, or stubborn Zunderresten that may arise, for example, by bearing surfaces of oven rolls.
  • the operating consumption can advantageously be minimized.
  • control device signal technically connected surface inspection device, which is arranged with respect to the direction of movement of the workpiece downstream of the rotor head and close to it, so as to be able to detect remaining scale on the surface of the workpiece. Based on the signals from this surface inspection device, the descaling quality of the workpiece is compared by means of the control device with a predetermined target specification and then suitably controlled or regulated in accordance therewith a high pressure pump unit in fluid communication with the jet nozzles of the rotor head.
  • a high-pressure pump unit which is in fluid communication with the jet nozzles of the rotor head, can be carried out in such a way that a pressure with which liquid is ejected from the jet nozzles onto the surface of the workpiece is set as a function of the signals of the surface inspection device. This means that the pressure for the liquid to be sprayed out is set just so high that a sufficient descaling quality for the workpiece is still achieved.
  • a switchable jet nozzle arrangement is appropriately switched in response to the signals of the surface inspection device, which corresponds to said special operation according to the invention .
  • a single-row arrangement that is, a single rotor head or jet nozzle arrangement that is used in normal operation, achieved a significant saving in operating media.
  • the distance between the rotor head and the surface of the workpiece can be adjusted.
  • this distance of the rotor head may be provided in this manner that, if the degree of descaling is insufficient, the distance between the rotor head and the surface of the workpiece is reduced, so that a greater impact pressure with respect to the liquid sprayed onto it is thereby established on the surface of the workpiece.
  • the reduced specific amount of water used for descaling the workpiece can significantly reduce the required heating energy for an oven and / or for induction heating, or the requisite forming energy for subsequent rolling of the workpiece. Due to the temperature saving thus thinner end thicknesses can be produced for a workpiece or a hot rolling, so that the product mix can be increased. In addition, at a lower furnace temperature, the life of furnace rolls also increases significantly.
  • FIG. 1 is a simplified principle side view of a device according to the invention
  • FIG. 2 is a simplified basic plan view of a device according to the invention according to a further embodiment
  • FIG. 3c each show a basic relationship between an injection direction of jet nozzles of a device of FIG. 1 or FIG. 2, and FIG Direction of movement in which a workpiece is moved past this device,
  • FIG. 4 is a simplified frontal view of a rotor module pair, which may be part of a device according to FIG. 2, FIG.
  • FIG. 5 shows a possible arrangement of jet nozzles of a rotor head, for use in a device according to FIG. 1 or FIG. 2, FIG.
  • Fig. 6 is a flowchart for carrying out the present invention.
  • FIGS. In the figures, the same technical features are designated by the same reference numerals. It should also be noted that the illustrations in the drawing are simplified in principle and shown in particular without scale. In some figures Cartesian coordinate systems are registered for purposes of spatial orientation for a device according to the invention in relation to a workpiece to be descaled and moved.
  • a device 10 according to the invention serves for descaling a workpiece 12 which is moved relative to the device 10 in a movement direction X.
  • the workpiece may be hot rolling stock that is moved past the apparatus 10.
  • a device 10 according to the invention has a jet nozzle arrangement with a plurality of jet nozzles, from which a liquid, in particular water, is sprayed onto a surface of a workpiece under high pressure.
  • the jet nozzle arrangement is formed from a rotor head 14 (FIG. 1) which is rotatable about an axis of rotation R.
  • a rotation of the rotor head 14 about its axis of rotation R is effected by drive means, the symbolic in Fig. 1 by An “M” may be formed and may be formed of an electric motor, for example, and jet nozzles 16 are attached to an end face of the rotor head 14 which faces the workpiece 12. From the jet nozzles 16 a liquid 18 (in simplified form in FIG ) is sprayed under high pressure on a surface 20 of the workpiece 12 to descaling the workpiece 12 suitably.
  • the jet nozzles 16 are fixedly attached to the rotor head 14 in the embodiment of FIG. 1.
  • the longitudinal axes L of the jet nozzles 16 are aligned parallel to the axis of rotation R of the rotor head 14.
  • the injection direction S in which the liquid is sprayed from the jet nozzles 16 runs parallel to the axis of rotation R of the rotor head.
  • the rotation axis R is inclined with respect to an orthogonal to the surface 20 of the workpiece inclined at an angle ⁇ . This results in an angle of attack a for the jet nozzles 16, with which the liquid 18 sprayed from the jet nozzles 16 impinges on the surface 20 of the workpiece 12.
  • the rotor head 14 is designed to be adjustable in height, for example by attachment to a height-adjustable support, which is symbolized in simplified form in FIG. 1 by the double arrow H.
  • the holder H can have an actuator (not shown in the drawing) Distance A, which has an intersection of the axis of rotation R with the end face of the rotor head 14 to the surface 20 of the workpiece 12, if necessary adjusted by a control of the actuator ..
  • this distance A is to be understood as a spray distance this distance A takes the resulting impact pressure of the liquid 18 on the surface 20 of the workpiece 12 to.
  • the device 10 comprises a control device 22, and a high-pressure pump unit 24, which is signal-technically connected to the control device 22.
  • the rotor head 14 is connected via a connecting line to the high-pressure pump unit 24, such that the jet nozzles 16 are in fluid communication with the high-pressure pump unit 24 and thus fed by the high-pressure pump unit 24 with a liquid under high pressure.
  • the liquid 18, which is then injected under high pressure from the jet nozzles 16 onto the workpiece 12 it is preferably water, without any limitation being limited to the medium of water.
  • At least one pump of the high-pressure pump unit 24 is equipped with a frequency regulator 25. This makes it possible to control the high-pressure pump unit 24 by means of the control device 22 as continuously as possible in order to change a pressure with which the liquid 18 is supplied to the jet nozzles 16, even in small steps. Further details for such a control of the high pressure pump unit 24 will be set forth in detail below.
  • the device 10 comprises a surface inspection device 26 which, with respect to the movement direction X of the workpiece 12, is arranged downstream of the rotor head 14 and locally close thereto.
  • the surface inspection device 26 can be based on an optical measuring principle in which a 3D measurement is carried out for a surface 20 of the workpiece 12 and from this a height profile for the surface 20 of the workpiece 12 is derived. Alternatively, a spectral analysis is performed on the surface 20 of the workpiece 12 by means of the surface inspection device 26.
  • the surface inspection device 26 is signal-wise connected to the control device 22.
  • Tinder or residual scale on the surface 20 of the workpiece 12 are detected.
  • the surface inspection device 26 corresponds to a scale detection device.
  • the surface inspection device 26 is designed such that both an upper side and an underside of the workpiece 12 are monitored.
  • the drive means M of the rotor head 14 are connected to the control device 22 by signal technology. This makes it possible to adjust the rotational speed of the rotor head 14 about its axis of rotation 14. Similarly, means (not shown) for adjusting or changing the feed rate v of the workpiece 12 and the height-adjustable support H are each signaled to the controller 22, as explained in more detail below.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the device 10 according to the invention, namely in a simplified plan view.
  • two jet nozzle assemblies or rotor heads 14.1 and 14.2 with respect to the direction of movement X of the workpiece 12, arranged one behind the other.
  • Each of these rotor heads 14.1 and 14.2 is connected to the high-pressure pump unit 24 as explained with reference to FIG.
  • the surface inspection device 26 is positioned downstream of the rotor head 14.2.
  • a width of the workpiece 12 extends in the direction y, wherein the axes of rotation R for the rotor heads 14.1 and 14.2 each extend perpendicular to the plane of the drawing.
  • FIG. 1 and Fig. 2 each symbolically indicated by dotted lines.
  • the signaling connection between the control device 22 and the high pressure pump unit 24 is designated by the reference numeral 23.1.
  • the signaling connection between the control device 22 and the surface inspection device 26 is designated by the reference numeral 23.2.
  • the signaling connection between the control device 22 and drive means M of the rotor head 14 is designated by the reference numeral 23.3.
  • the signaling connection between the control device 22 and the height adjustment H is designated by the reference numeral 23.4.
  • the signaling connection between the control device 22 and a device (not shown) by means of which the feed rate v of the workpiece 12 can be set or changed is designated by the reference numeral 23.5.
  • These connections 23.1-23.5 can either be physical lines or a suitable radio link or the like.
  • FIG. 3 illustrates a relationship between the injection direction S, with which the liquid 18 is sprayed from the jet nozzles 16, and the movement direction X, with which the workpiece 12 is moved past the device I or its rotor head 14.
  • Fig. 3 illustrates a projection of the spray direction S in a plane parallel to the surface 20 of the workpiece 12.
  • FIG. 3b and FIG. 3c is the injection direction S, with the liquid 18 from a Nozzle mouth 17 a jet nozzle 16 is applied, opposite to the direction of movement X, that is aligned in a spray angle ß of about 170 ° - 190 ° to the direction of movement X.
  • This mode of action particularly expediently supports the effect of the invention.
  • a particularly good effect of the invention results from the fact that the orientation of the spray direction S explained above, as shown in FIGS. 3 a, 3b and 3c, remains unchanged or constant during rotation of the rotor head 14 about its axis of rotation R. , The same applies to the angle of attack a.
  • FIG. 4 A possible arrangement of rotor heads 14, which can be used in the embodiment of FIG. 2, is shown and explained below with reference to FIG. 4.
  • the rotor modules 30.1 and 30.2 each consist of a plurality of rotor heads 14, which are arranged side by side and transversely (ie in the direction of the y-axis in FIG. 4) to the movement direction X of the workpiece.
  • the distance between the individual rotors must be set such that the spray marks of the outer jet nozzles overlap in the spray pattern; However, the beam of two such nozzles does not hit the same point of the workpiece at the same time. Notwithstanding the representation in FIG.
  • rotor heads 14 may also be combined to form a rotor module 30.1, 30.2.
  • the individual rotor heads 14 are connected to a common pressure water line D, which is connected to the high-pressure pump unit 24.
  • a supply of attached to the rotor heads 14 jet nozzles 16 is ensured with high-pressure water.
  • 5 symbolizes an attachment of a plurality of jet nozzles 16 on a lower end side of a rotor head 14.
  • three jet nozzles 16.1, 16.2 and 16.3 are provided which each have a different distance s from the axis of rotation R of the rotor head 14.
  • the axis of rotation R is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the different distances of the respective jet nozzles 16.1, 16.2 and 16.3 are denoted by Si, S2 and S3 in FIG. 5, with the proviso that Si>S2> S3.
  • Si, S2 and S3 in FIG. 5, with the proviso that Si>S2> S3.
  • a larger volume flow of liquid is ejected from a jet nozzle, which has a greater radial distance from the axis of rotation R, than a jet nozzle which has a smaller spacing to the axis of rotation.
  • Vi> V 2 > V 3 then applies to the volume flow discharged from these nozzles.
  • a uniform energy input on the surface 20 of the workpiece 12 transversely to its direction of movement X is achieved for the liquid ejected from the jet nozzles 16.1, 16.2 and 16.3.
  • V sp ez Specific volume flow per m width of the workpiece [l / s e m]
  • v Feed rate of the workpiece [m / s]
  • the impact pressure with which the liquid 18 impinges on the surface 20 of the workpiece 12 depending on both the pressure and the volume at which the liquid is ejected from the jet nozzles 16, as well as the distance the jet nozzles 16 from the surface 20 of the workpiece.
  • V spe z V
  • V volume flow of the ejected liquid [l / s]
  • the invention now works as follows: For a desired descaling of the surfaces 20 of the workpiece 12, this is moved relative to the device 10 according to the invention in the direction of movement X.
  • the liquid 18 is injected from the jet nozzles 16 under high pressure on the surfaces 20 of the workpiece 12, namely both on its upper side and on its underside.
  • FIG. 6 shows a flowchart for illustrating an operating mode of the device 10 according to the invention or a performance of a method according to the invention.
  • the pressure with which the liquid 18 is supplied to the jet nozzles 16 can be increased by suitable control of the high-pressure pump unit 24 or of the frequency controller / s 25 provided by means of the control device 22, wherein possibly also a further pump the high-pressure pump unit 24 is switched on.
  • an additional jet nozzle arrangement In addition or as an alternative to the already mentioned adaptation of the pressure, it is also possible to connect or disconnect an additional jet nozzle arrangement.
  • these jet nozzle arrangement 14.2 for example in the form of a rotor head pair 28 or a rotor module pair 32, which is provided downstream of the jet nozzle arrangement 14.1.
  • an adjustment of the operating parameters of the device 10 can also be made:
  • the pressure at which the liquid 18 is supplied to the jet nozzles 16 are lowered, until recognizable residual scale indicating the falling below a minimum specific energy input and then this pressure must be slightly increased again.
  • the pressure for the jet nozzles 16 supplied to the liquid 18 is set to a sufficiently large value, with which the surface quality reaches the predetermined target value. In other words, the pressure at which the liquid 18 is supplied to the jet nozzles 16 is reduced as long as the descaling quality of the workpiece 12 satisfies a predetermined target value.
  • the change of the impact pressure or the descaling pressure can be effected by a height adjustment of the rotor head arrangement.
  • This height adjustment is symbolized in FIG. 1 by the arrow "H", and is achieved by the actuator of the height-adjustable holder H, to which the jet nozzle assembly is mounted, is suitably controlled by the control device 22.
  • the flowchart of FIG. 6 illustrates a control loop to set the desired specific energy input E at which the workpiece 12 is descaled.
  • the abovementioned possibilities are carried out or applied until the surface quality for the workpiece reaches a predetermined desired value (referred to as "target result" in FIG. 6).
  • Means are provided by means of which the control device 22 receives information regarding the actual feed rate v of the workpiece 12 in its direction of movement X. The same applies to the case that the feed rate v has been adjusted or changed, which is then also signaled by the means mentioned to the control device 22.
  • a desired Speed can be adjusted for a rotor head 14, namely in adaptation to the feed rate of the workpiece 12. Such an adjustment is also possible in current production mode, if there are fluctuations in the feed rate v for the workpiece 12 or this feed rate as a necessary actuator for Adjustment of the descaling quality is changed.
  • the controller 22 may be programmatically set up such that such an adjustment of the rotational speed of a rotor head 14 is also regulated.
  • an optimal energy input is achieved for the liquid 18 sprayed onto the surface 20 of the workpiece 12, namely along the direction of movement X.
  • FIG. 7 a shows a section of a surface 20 of the workpiece 12 in a plan view.
  • Fig. 7b illustrates a non-optimal adaptation of the rotational speed of the rotor head 14 to the feed rate v of the workpiece 12.
  • the feed speed v, with which the workpiece is moved in its movement direction X can be controlled, preferably regulated, for example, depending on the determined surface or descaling quality of the workpiece 12 and / or in accordance with the control device 22 ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks, das relativ zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt wird. Die Vorrichtung umfasst einen Rotorkopf (14), der um eine Rotationsachse (R) drehbar ist, die bezüglich einer Orthogonalen auf eine Oberfläche des Werkstücks schräg in einem Winkel geneigt ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung mehrere Strahldüsen (16.1; 16.2; 16.3), die an dem Rotorkopf (14) angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen (16) eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, auf das Werkstück in einem Anstellwinkel schräg zur Oberfläche des Werkstücks ausbringbar ist. Die Mehrzahl der Strahldüsen (16.1; 16.2;16.3) sind an dem Rotorkopf (14) in einem unterschiedlich großen radialen Abstand (s1 ; s2; s3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht, wobei aus einer Strahldüse (16.1; 16.2; 16.3), die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer Volumenstrom (V1; V2; V3) an Flüssigkeit ausbringbar ist als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Entzundern eines bewegten Werkstücks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks, das relativ zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt wird. Bei dem Werkstück handelt es sich insbesondere um ein Warmwalzgut.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Entzundern von Werkstücken, insbesondere von Warmwalzgut, auf die Oberflächen des Werkstücks Wasser mit hohem Druck zu spritzen. Für ein lückenloses Entzundern der Oberflächen des Werkstücks wird das Hochdruck-Spritzwasser in der Regel aus mehreren Düsen eines Zunderwäschers ausgespritzt. In diesem Zusammenhang wird als Zunderwäscher bei einer Warmwalzanlage eine Baugruppe bezeichnet, die zur Entfernung von Zunder, d. h. von Verunreinigungen aus Eisenoxid, von der Oberfläche des Walzgutes vorgesehen ist.
Aus WO 2005/082555 A1 ist ein Zunderwäscher bekannt, mit dem ein, relativ zum Zunderwäscher, bewegtes Walzgut durch Bestrahlen mittels Hochdruck-Spritzwasser entzundert wird. Dieser Zunderwäscher umfasst mindestens eine die Walzgutbreite überstreichende Düsenkopfreihe mit mehreren Düsenköpfen, wobei jeder Düsenkopf um eine zur Walzgutoberfläche senkrechte Drehachse motorisch drehangetrieben ist. Des Weiteren sind bei jedem Düsenkopf mindestens zwei außermittig bezüglich der Drehachse angeordnete Düsen vorgesehen, die so nahe wie konstruktiv möglich, am Umfang des Düsenkopfes angeordnet sind. Ein solcher Zunderwäscher unterliegt dem Nachteil, dass ein Energieeintrag über die Breite des Walzgutes Inhomogenitäten aufweisen kann, so dass es zu bleibenden Temperaturstreifen kommen kann. Des Weiteren sind die Düsen an den jeweiligen Düsenköpfen um einen Anstellwinkel nach außen geneigt angeordnet. Dies führt dazu, dass die Spritzrichtung dieser Düsen bei einer Drehung der Düsenköpfe um ihre Drehachse auch in Richtung des Vorschub des Walzgutes ausgerichtet wird. Eine solche Ausrichtung des aus den Düsen ausgetragenen Hochdruck- Spritzwassers ist insoweit nachteilig, weil hierbei der Strahl des Spritzwassers unwirksam ist und deshalb keinen Beitrag für ein Entzundern der Oberfläche des Walzgutes liefert.
Aus WO 1997/27955 A1 ist ein Verfahren zum Entzundern von Walzgut bekannt, bei dem eine Rotor-Entzunderungseinrichtung vorgesehen ist, mittels der ein Flüssigkeitsstrahl auf eine zu entzundernde Oberfläche des Walzgutes gespritzt wird. Zur Sicherstellung einer nur geringen Abkühlung des Walzgutes und zur Erzeugung hoher Strahldrücke bei geringem Betriebsflüssigkeitsdruck wird der Flüssigkeitsstrahl intermittierend, d. h. zeitweilig aussetzend, gebildet. Aufgrund der ein- oder mehrmaligen Unterbrechung des Flüssigkeitsstrahles entstehen Druckspitzen, die sich als Strahldruckerhöhung auswirken, wodurch eine Verbesserung der Entzunderungswirkung für das Walzgut erzielt wird. Eine zu diesem Zweck vorgesehene Steuerscheibe, die in Fluidverbindung mit einer Druckmedium-Zuleitung vorgesehen ist, vergrößert jedoch nachteilig den kon- struktiven Aufwand für diese Entzunderungstechnik. Des Weiteren besteht bei der Bildung der Druckspitzen die Gefahr, dass es dabei zur erhöhten Materialbeanspruchung insbesondere durch Kavitation kommt.
Aus DE 10 2014 109 160 A1 sind eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks bekannt, das relativ zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt wird. Zu diesem Zweck sind mehrere Strahldüsen an einem rotierenden Rotorkopf in Form eines Düsenhalters vorgesehen, wobei Flüssigkeit unter Hochdruck aus den Strahldüsen derart auf eine Oberfläche des Walzgutes ausgebracht bzw. gespritzt wird, dass dabei die Abstrahlrichtung, mit der die Flüssigkeit aus den Strahldüsen ausgespritzt wird, stets in einem Winkel schräg zur Bewegungsrichtung des Walzgutes verläuft. Durch diese schräge Ausrichtung der Abstrahlrichtung wird erreicht, dass abgetragener Zunder von der Oberfläche des Walzgutes zur Seite hin von dem Walzgut weg transportiert wird. Hiermit einher geht jedoch eine nachteilige starke Verschmutzung der Anlage bzw. deren Umgebungsfläche. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entzundern eines Werkstücks mit einfachen Mitteln zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 und in Anspruch 3 definierten Merkmalen, und durch ein Verfahren mit den in Anspruch 6 und in Anspruch 8 definierten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dient zum Entzundern eines relativ zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegten Werkstücks, vorzugsweise eines Warmwalzgutes, und umfasst zumindest einen um eine Rotationsachse drehbaren Rotorkopf, an dem mehrere Strahldüsen angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, auf das Werkstück in einem Anstellwinkel schräg zur Oberfläche des Werkstücks ausgebracht werden kann. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung, die mit Antriebsmitteln des Rotorkopfs signaltechnisch verbunden und programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Drehzahl, mit welcher der Rotorkopf um seine Rotationsachse gedreht wird, an eine Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird, angepasst werden kann. Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung zu diesem Zweck einen Regelkreis, um damit die genannte Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks zu realisieren. Mutatis mutandis kann auch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks an die Drehzahl des Rotorkopfes angepasst werden.
Ergänzend und/oder alternativ ist für die Vorrichtung vorgesehen, dass die Mehrzahl der Strahldüsen an dem Rotorkopf in einem unterschiedlich großen radialen Abstand zu dessen Rotationsachse angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse, die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist, ein größerer Volumenstrom an Flüssigkeit ausgebracht werden kann als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist.
In gleicher Weise sieht die Erfindung auch ein Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks vor, vorzugsweise eines Warmwalzgutes. Hierbei wird das Werkstück relativ zu einer Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt, wobei diese Vorrichtung zumindest einen um eine Rotationsachse drehbaren Rotorkopf aufweist, an dem mehrere Strahldüsen angebracht sind. Während der Rotorkopf um seine Rotationsachse gedreht wird, wird eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aus den Strahldüsen auf das Werkstück in einem Anstellwinkel schräg zur Oberfläche des Werkstücks ausgebracht bzw. gespritzt. Für das Verfahren ist vorgesehen, dass die Drehzahl, mit welcher der zumindest eine Rotorkopf um seine Rotationsachse gedreht wird, mittels einer Steuereinrichtung an eine Vorschubgeschwindigkeit angepasst wird, mit der das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird. Vorzugsweise erfolgt diese Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks geregelt, d.h. durch Verwendung eines entsprechenden Regelkreises, mit dem die Steuereinrichtung ausgestattet ist. Wie vorstehend bereits für die Vorrichtung genannt, kann mutatis mutandis auch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks an die Drehzahl des Rotorkopfes angepasst werden.
Ergänzend oder alternativ ist für das Verfahren vorgesehen, dass aus einer Mehrzahl von Strahldüsen, die an dem Rotorkopf jeweils in einem unterschiedlich großen radialen Abstand zu dessen Rotationsachse angebracht sind, verschieden große Volumenströme an Flüssigkeit ausgespritzt werden, wobei aus einer Strahldüse, die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist, ein größerer Volumenstrom an Flüssigkeit gespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist. Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass eine Optimierung und Vergleichmäßigung des spezifischen Energieeintrags auf der Oberfläche des Werkstücks, nämlich durch die darauf unter Hochdruck gespritzte Flüssigkeit, entlang, d.h. in der Bewegungsrichtung des Werkstücks mittels einer Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks möglich ist.
Eine weitere Optimierung des spezifischen Energieeintrags wird für die mit Hochdruck auf die Oberfläche des Werkstücks gespritzte Flüssigkeit dadurch erreicht, dass eine Mehrzahl von Strahldüsen an dem Rotorkopf in einen jeweils unterschiedlich großen radialen Abstand zu dessen Rotationsachse angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse, die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist, dann auch ein größerer Volumenstrom an Flüssigkeit ausgebracht wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist. Dies kann in einfacher Weise durch Auswahl eines geeigneten Düsentyps erreicht werden, so dass aus einer Strahldüse, die radial weiter entfernt von der Rotationsachse des Rotorkopfes angeordnet ist, entsprechend eine größere Menge an Flüssigkeit, d.h. ein größerer Volumenstrom ausgespritzt wird. Durch eine solche Ausgestaltung einer Mehrzahl von Strahldüsen an dem Rotorkopf wird demnach der Energieeintrag für die Flüssigkeit quer zur Bewegungsrichtung des Werkstücks, d. h. über dessen Breite, optimiert.
Der spezifische Energieeintrag bestimmt sich nach der vorliegenden Erfindung aus dem Aufpralldruck [engl.: Impact], mit dem die Flüssigkeit auf eine Oberfläche des Werkstücks auftrifft, sowie dem spezifischen Volumenstrom pro Breite des Werkstücks, d.h. dem Volumenstrom der auf das Werkstück gespritzten Flüssigkeit dividiert durch die Spritzbreite bezogen auf die Bewegungsrichtung des Werkstücks. Der Aufpralldruck ist abhängig von dem Druck, mit dem die Flüssigkeit den Strahldüsen zugeführt wird, dem ausgespritzten Volumenstrom, und dem Abstand der Strahldüsen von der Oberfläche des Werkstücks. Des Weiteren ist der spezifische Energieeintrag abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird. Eine Veränderung des spezifischen Energieeintrags, in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung, kann durch eine Anpassung der vorstehend genannten Parameter erfolgen, nämlich mittels der Steuereinrichtung, wie nachfolgend noch im Detail erläutert.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können eine erste Rotorkopf- Anordnung und eine zweite Strahldüsen-Anordnung vorgesehen sein, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Werkstücks hintereinander und insbesondere angrenzend zueinander angeordnet sind. Bei einer Rotorkopf- Anordnung handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung entweder um ein Rotorkopf-Paar, bei dem ein Rotorkopf jeweils oberhalb und unterhalb eines Werkstücks, d.h. an dessen Oberseite und Unterseite vorgesehen ist, oder um ein Rotormodul-Paar, bei dem - oberhalb und unterhalb des Werkstücks - jeweils eine Mehrzahl von Rotorköpfen nebeneinander und quer zur Bewegungsrichtung des Werkstücks zusammengefasst sind. In einem Normalbetrieb kann vorgesehen sein, dass Flüssigkeit nur aus den Strahldüsen der ersten Rotorkopf-Anordnung auf das Werkstück ausgespritzt wird. In einem Sonderbetrieb können dann die Strahldüsen der zweiten Strahldüsen-Anordnung zugeschaltet werden, so dass Flüssigkeit auch aus den Strahldüsen dieser zweiten Strahldüsen-Anordnung auf das Werkstück ausgebracht bzw. gespritzt wird. Für diesen Fall kommen dann zum Entzundern des Werkstücks die Strahldüsen sowohl der ersten Rotorkopf- Anordnung als auch der zweiten Strahldüsen-Anordnung zum Einsatz. Der Einsatz von beiden Anordnungen im Sonderbetrieb empfiehlt sich z. B. für schwer zu entzundernde Stahlsorten, oder bei hartnäckigen Zunderresten, die z.B. durch Auflageflächen an Ofenrollen entstehen können. Bei einer solchen Ausführungsform, wonach im Normalbetrieb lediglich die Strahldüsen der ersten Rotorkopf-Anordnung eingesetzt werden, kann der Betriebsverbrauch vorteilhaft minimiert werden. Dies trifft in gleicher Weise für den Fall zu, dass eine Mehrzahl von Rotorköpfen - wie erläutert - zu einem Rotorkopf-Modul zusammengefasst sind. Hierbei ist nämlich dann im Normalbetheb nur ein Rotormodul-Paar im Einsatz, wobei ein weiteres Strahldüsen-Paar, das in Bewegungsrichtung des Werkstücks z.B. stromabwärts angeordnet ist, bei Bedarf zugeschaltet wird. Dies trifft in gleicher Weise für den Fall zu, dass die erste Rotorkopf-Anordnung und die zweite Strahldüsen- Anordnung sich baulich unterscheiden, z.B. indem die zweite Anordnung als Spritzbalken ausgebildet ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann eine mit der Steuereinrichtung signaltechnisch verbundene Oberflächeninspektionseinrichtung vorgesehen sein, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Werkstücks stromabwärts von dem Rotorkopf und ortsnah hierzu angeordnet ist, um damit verbleibenden Zunder auf der Oberfläche des Werkstücks detektieren zu können. Auf Grundlage der Signale dieser Oberflächeninspektionseinrichtung wird die Entzunderungsqualität des Werkstücks mittels der Steuereinrichtung mit einer vorbestimmten Sollvorgabe verglichen und dann in Abhängigkeit hiervon eine Hochdruckpumpeneinheit, die in Fluidverbindung mit den Strahldüsen des Rotorkopfes steht, geeignet gesteuert oder geregelt. Die Ansteuerung einer Hochdruckpumpeneinheit, die mit den Strahldüsen des Rotorkopfes in Fluidverbindung steht, kann in der Weise erfolgen, dass ein Druck, mit dem Flüssigkeit aus den Strahldüsen auf die Oberfläche des Werkstücks ausgespritzt wird, in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung eingestellt wird. Dies bedeutet, dass der Druck für die auszuspritzende Flüssigkeit gerade so hoch eingestellt wird, dass damit noch eine hinreichende Entzunderungsqualität für das Werkstück erreicht wird. Falls - in Bewegungsrichtung des Werkstücks gesehen - zumindest zwei Strahldüsen- Anordnungen hintereinander angeordnet sind, kann durch die besagte Ansteuerung erreicht werden, dass eine zuschaltbare Strahldüsen-Anordnung in Abhängigkeit von den Signalen der Oberflächeninspektionseinrichtung geeignet zugeschaltet wird, was dem genannten Sonderbetrieb gemäß der Erfindung entspricht. Im Vergleich zu einer üblichen zweireihigen Anordnung von Rotorköpfen bzw. von Spritzbalken wird durch eine solche einreihige Anordnung, d.h. eine einzige Rotorkopf- bzw. Strahldüsen-Anordnung, die im Normalbetrieb zum Einsatz kommt, eine wesentliche Einsparung an Betriebsmedien erreicht.
Durch die vorstehend genannte Anpassung des Drucks, d. h. durch eine Vermin- derung des Drucks stellt sich auch eine verminderte Abrasionswirkung der Flüssigkeit auf alle umgebenden Materialien bzw. Anlagenteile ein, wodurch sowohl die Wartungskosten sinken als auch ein Verschleiß der Strahldüsen selbst verringert wird. Durch die Installation einer Oberflächeninspektionseinrichtung und deren Einbindung in eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung kann die für eine saubere Entzunderung des Werkstücks erforderliche Wassermenge durch eine Variation des Drucks und/oder des Volumenstroms geeignet minimiert werden. Dies führt zu einer Einsparung an Energie für die Bereitstellung von Hochdruckwasser, als auch in gleicher Weise zu einer verminderten Abkühlung des Werkstücks in Folge einer verminderten Menge von Flüssigkeit, die auf das Werkstück ausgespritzt wird.
Ergänzend darf darauf hingewiesen werden, dass der Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks verstellt werden kann. Somit ist eine Anpassung an unterschiedliche Chargen von Werkstücken mit unterschiedlich großen Höhen möglich. Ergänzend ist es auch möglich, diesen Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung einzustellen. Beispielsweise kann in dieser Weise vorgesehen sein, dass bei nicht hinreichender Entzunderungsqualität der Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks vermindert wird, so dass sich dadurch an der Oberfläche des Werkstücks ein größerer Aufpralldruck in Bezug auf die darauf aufgespritzte Flüssigkeit einstellt. Mutatis mutandis gilt dies auch umgekehrt, wonach der Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks, falls die Entzunderungsqualität die vorbestimmte Sollvorgabe überschreitet, zumindest geringfügig vergrößert werden kann. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Druck, mit dem die Flüssigkeit an eine Rotorkopf-Anordnung, die unterhalb des Werkstücks angeordnet ist, größer gewählt sein als wie für eine Rotorkopf-Anordnung, die oberhalb des Werkstücks angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass von der Unterseite des Werkstücks auch hartnäckiger Zunder, der sich dort z.B. in Folge eines Kontakts zu Führungsrollen gebildet hat, zuverlässig entfernt wird. Entsprechend werden für ein Werkstück zunderfreie, saubere Oberflächen mit vergleichsweise geringem Wasserverbrauch erreicht, wodurch in erheblichem Maße Energie zur Erzeugung des Hochdruckwassers eingespart wird.
Durch die verminderte spezifische Wassermenge, die für die Entzunderung des Werkstücks zum Einsatz kommt, kann die erforderliche Aufheizenergie für einen Ofen und/oder für eine Induktionsheizung, oder die erforderliche Umformenergie für ein anschließendes Walzen des Werkstücks beträchtlich gesenkt werden. Bedingt durch die Temperatureinsparung können somit dünnere Enddicken für ein Werkstück bzw. ein Warmwalzgut erzeugt werden, so dass der Produktmix vergrößert werden kann. Hinzu kommt, dass bei einer geringeren Ofentemperatur auch die Lebensdauer von Ofenrollen erheblich zunimmt.
Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipiell vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine prinzipiell vereinfachte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 3a,
Fig. 3b,
Fig. 3c jeweils einen prinzipiellen Zusammenhang zwischen einer Spritzrichtung von Strahldüsen einer Vorrichtung von Fig. 1 bzw. Fig. 2, und einer Bewegungsrichtung, in der ein Werkstück an dieser Vorrichtung vorbeibewegt wird,
Fig. 4 eine vereinfachte Frontalansicht eines Rotormodul-Paars, das Teil einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 sein kann,
Fig. 5 eine mögliche Anordnung von Strahldüsen von einem Rotorkopf, zur Verwendung bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2,
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Ausführung der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 7a,
Fig. 7b jeweils Spritzbilder, die sich mit einer auf ein Werkstück ausgespritzten Flüssigkeit auf der Oberfläche des Werkstücks ausbilden,
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben. In den Figuren sind gleiche technische Merkmale jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass die Darstellungen in der Zeichnung prinzipiell vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab gezeigt sind. In einigen Figuren sind kartesische Koordinatensysteme eingetragen, zwecks einer räumlichen Orientierung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Bezug auf ein zu entzunderndes und bewegtes Werkstück.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dient zum Entzundern eines Werkstücks 12, das relativ zur Vorrichtung 10 in einer Bewegungsrichtung X bewegt wird. Bei dem Werkstück kann es sich um Warmwalzgut handeln, das an der Vorrichtung 10 vorbeibewegt wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist eine Strahldüsen-Anordnung mit einer Mehrzahl von Strahldüsen auf, aus denen eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, auf eine Oberfläche eines Werkstücks unter hohem Druck ausgespritzt wird. Die Strahldüsen-Anordnung ist aus einem um eine Rotationsachse R drehbaren Rotorkopf 14 (Fig. 1 ) gebildet. Eine Drehung des Rotorkopfes 14 um seine Rotationsachse R erfolgt durch Antriebsmittel, die in Fig. 1 symbolisch durch ein„M" bezeichnet sind und z.B. aus einem Elektromotor gebildet sein können. An einer Stirnseite des Rotorkopfes 14, die dem Werkstück 12 zugewandt ist, sind Strahldüsen 16 angebracht. Aus den Strahldüsen 16 wird eine Flüssigkeit 18 (in Fig. 1 vereinfacht gestrichelt symbolisiert) unter Hochdruck auf eine Oberfläche 20 des Werkstücks 12 gespritzt, um das Werkstück 12 geeignet zu entzundern.
Die Strahldüsen 16 sind bei der Ausführungsform von Fig. 1 fest an dem Rotorkopf 14 angebracht. Hierbei sind die Längsachsen L der Strahldüsen 16 parallel zur Rotationsachse R des Rotorkopfes 14 ausgerichtet. Entsprechend verläuft auch die Spritzrichtung S, in der die Flüssigkeit aus den Strahldüsen 16 gespritzt wird, parallel zur Rotationsachse R des Rotorkopfes. Die Rotationsachse R ist bezüglich einer Orthogonalen auf die Oberfläche 20 des Werkstücks schräg in einem Winkel γ geneigt angeordnet. Hieraus resultiert für die Strahldüsen 16 ein Anstellwinkel a, mit dem die aus den Strahldüsen 16 gespritzte Flüssigkeit 18 auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 auftrifft. Wegen der Parallelität der Längsachsen L zur Rotationsachse R ist bei dem gezeigten Beispiel der Anstellwinkel α gleich dem Neigungswinkel γ der Rotationsachse R, wobei der Anstellwinkel α während einer Drehung des Rotorkopfes 14 um seine Rotationsachse R konstant gleich bleibt. Diese Ausführungsform unterstützt die Funktion der Erfindung auf besonders vorteilhafte Weise, jedoch sind auch andere Bauformen von Rotorkopf-Strahldüsenanordnungen einsetzbar.
Der Rotorkopf 14 ist höhenverstellbar ausgebildet, z.B. durch Anbringung an einer höhenverstellbaren Halterung, die in der Fig. 1 vereinfacht durch den Doppelpfeil „H" symbolisiert ist. Die Halterung H kann einen Stellantrieb (in der Zeichnung nicht gezeigt) aufweisen. Somit lässt sich ein Abstand A, den ein Schnittpunkt der Rotationsachse R mit der Stirnfläche des Rotorkopfes 14 zu der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 aufweist, bei Bedarf durch eine Ansteuerung des Stellantriebs verstellen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dieser Abstand A als Spritzabstand zu verstehen. Bei einer Verringerung dieses Abstands A nimmt der resultierende Aufpralldruck der Flüssigkeit 18 auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 zu.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Steuereinrichtung 22, und eine Hochdruck- pumpeneinheit 24, die mit der Steuereinrichtung 22 signaltechnisch verbunden ist. Der Rotorkopf 14 ist über eine Verbindungsleitung an die Hochdruckpumpeneinheit 24 angeschlossen, derart, dass die Strahldüsen 16 in Fluidverbindung mit der Hochdruckpumpeneinheit 24 stehen und somit von der Hochdruckpumpeneinheit 24 mit einer Flüssigkeit unter Hochdruck gespeist werden. Bei der Flüssig- keit 18, die dann unter Hochdruck aus den Strahldüsen 16 auf das Werkstück 12 gespritzt wird, handelt es sich vorzugsweise um Wasser, ohne dass hierin eine Einschränkung nur auf das Medium Wasser zu sehen ist.
Mindestens eine Pumpe der Hochdruckpumpeneinheit 24 ist mit einem Frequenzregler 25 ausgestattet. Hierdurch ist es möglich, die Hochdruckpumpeneinheit 24 mittels der Steuereinrichtung 22 möglichst stufenlos anzusteuern, um einen Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, auch in kleinen Schritten verändern zu können. Weitere Details für eine solche Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit 24 werden nachfolgend noch im Detail dargelegt.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Oberflächeninspektionseinrichtung 26, die - bezogen auf die Bewegungsrichtung X des Werkstücks 12 - stromabwärts von dem Rotorkopf 14 und ortsnah hierzu angeordnet ist. Die Oberflächeninspektions- einrichtung 26 kann auf einem optischem Messprinzip basieren, bei dem für eine Oberfläche 20 des Werkstücks 12 eine 3D-Messung erfolgt und hieraus ein Höhenprofil für die Oberfläche 20 des Werkstücks 12 abgeleitet wird. Alternativ wird mittels der Oberflächeninspektionseinrichtung 26 eine Spektralanalyse an der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 durchgeführt. Die Oberflächeninspektions- einrichtung 26 ist signaltechnisch mit der Steuereinrichtung 22 verbunden. Somit kann mittels der Oberflächeninspektionseinrichtung 26 und einer entsprechenden Auswertung in der Steuereinrichtung 22 Zunder bzw. Restzunder auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 detektiert werden. Somit entspricht die Oberflächeninspektionseinrichtung 26 einer Zunderdetektionseinrichtung. Zu diesem Zweck ist die Oberflächeninspektionseinrichtung 26 derart ausgebildet, dass sowohl eine Oberseite als auch eine Unterseite des Werkstücks 12 überwacht werden.
Die Antriebsmittel M des Rotorkopfs 14 sind mit der Steuereinrichtung 22 signaltechnisch verbunden. Hierdurch ist es möglich, die Drehzahl des Rotorkopfs 14 um seine Rotationsachse 14 einzustellen. In gleicher Weise sind (nicht gezeigte) Mittel, mit denen die Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 eingestellt bzw. verändert werden kann, und die höhenverstellbare Halterung H jeweils mit der Steuereinrichtung 22 signaltechnisch verbunden, wie nachstehend noch im Detail erläutert.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, nämlich in einer vereinfachten Draufsicht. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Strahldüsen-Anordnungen bzw. Rotorköpfe 14.1 und 14.2, in Bezug auf die Bewegungsrichtung X des Werkstücks 12, hintereinander angeordnet. Jeder dieser Rotorköpfe 14.1 und 14.2 ist an die Hochdruckpumpeneinheit 24 angeschlossen, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erläutert. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist die Oberflächeninspektionseinrichtung 26 stromabwärts von dem Rotorkopf 14.2 positioniert. Zur Klarstellung darf darauf hingewiesen werden, dass in der Darstellung von Fig. 2 eine Breite des Werkstücks 12 in der Richtung y verläuft, wobei die Rotationsachsen R für die Rotorköpfe 14.1 und 14.2 jeweils senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufen. Für die stromabwärts positionierte zweite Strahldüsen-Anordnung sind auch andere Ausführungsformen, z.B. als Spritzbalken, einsetzbar. Die signaltechnischen Verbindungen zwischen einerseits der Steuereinrichtung 22, und andererseits einzelnen Komponenten der Vorrichtung 10, sind in Fig. 1 und Fig. 2 jeweils symbolisch durch punktierte Linien angedeutet. Hierzu im einzelnen: Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und der Hochdruckpumpeneinheit 24 ist mit dem Bezugszeichen 23.1 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und der Oberflächeninspektionseinrichtung 26 ist mit dem Bezugszeichen 23.2 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und Antriebsmitteln M des Rotorkopfs 14 ist mit dem Bezugszeichen 23.3 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und der Höhenverstellung H ist durch das Bezugszeichen 23.4 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und einer (nicht gezeigten) Einrichtung, mittels der die Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 eingestellt bzw. verändert werden kann, ist durch das Bezugszeichen 23.5 bezeichnet. Bei diesen Verbindungen 23.1 - 23.5 kann es sich entweder um physische Leitungen handeln, oder um eine geeignete Funkstrecke oder dergleichen.
Die Fig. 3 verdeutlicht einen Zusammenhang zwischen der Spritzrichtung S, mit der die Flüssigkeit 18 aus den Strahldüsen 16 gespritzt wird, und der Bewegungsrichtung X, mit der das Werkstück 12 an der VorrichtungI O bzw. deren Rotorkopf 14 vorbeibewegt wird. Im Einzelnen verdeutlicht die Fig. 3 eine Projektion der Spritzrichtung S in eine Ebene parallel zur Oberfläche 20 des Werkstücks 12. In dem Beispiel gemäß Fig. 3a, Fig. 3b und Fig. 3c ist die Spritzrichtung S, mit der die Flüssigkeit 18 aus einem Düsenmund 17 einer Strahldüse 16 ausgebracht wird, entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung X, d. h. in einem Spritzwinkel ß von etwa 170° - 190° zur Bewegungsrichtung X ausgerichtet. Dies führt dazu, dass die Spritzrichtung S der Flüssigkeit 18, wenn diese permanent unter Hochdruck auf das Werkstück 12 gespritzt wird, keinen Anteil oder nur einen geringfügigen Anteil aufweist, der in Richtung eines seitlichen Randes des Werkstücks 12 weist. Diese Wirkweise unterstützt besonders zweckmäßig die Wirkung der Erfindung. Eine besonders gute Wirkung der Erfindung ergibt sich daraus, dass die vorstehend erläuterte Ausrichtung der Spritzrichtung S, ausweislich der Darstellungen gemäß Fig. 3a, Fig. 3b und Fig. 3c, während einer Drehung des Rotorkopfes 14 um seine Rotationsachse R unverändert bzw. konstant bleibt. Gleiches gilt auch für den Anstellwinkel a.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 4 eine mögliche Anordnung von Rotorköpfen 14 gezeigt und erläutert, die bei der Ausführungsform von Fig. 2 zum Einsatz kommen kann.
Fig. 4 zeigt eine Frontalansicht von Rotormodulen, wobei ein Rotormodul 30.1 oberhalb und ein Rotormodul 30.2 unterhalb des Werkstücks 12 vorgesehen ist und hierdurch ein Rotormodul-Paar 32 gebildet wird. Im Einzelnen bestehen die Rotormodule 30.1 und 30.2 jeweils aus einer Mehrzahl von Rotorköpfen 14, die nebeneinander und quer (d.h. in der Fig. 4 in Richtung der y-Achse) zur Bewegungsrichtung X des Werkstücks angeordnet sind. Für einen gleichmäßigen spezifischen Energieeintrag muss der Abstand der einzelnen Rotoren derart festgelegt werden, dass sich die Spritzspuren der äußeren Strahldüsen im Spritzbild überlappen; der Strahl zweier solcher Düsen jedoch nicht zeitgleich auf dieselbe Stelle des Werkstücks auftrifft. Abweichend von der Darstellung in der Fig. 4 können auch weniger oder mehr als drei Rotorköpfe 14 zu einem Rotormodul 30.1 , 30.2 zusammengefasst sein. Bezüglich der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Rotorköpfe 14 an eine gemeinsame Druckwasserleitung D angeschlossen sind, die mit der Hochdruckpumpeneinheit 24 verbunden ist. Hierdurch ist eine Versorgung der an den Rotorköpfen 14 angebrachten Strahldüsen 16 mit Hochdruck-Wasser gewährleistet. Fig. 5 symbolisiert eine Anbringung von mehreren Strahldüsen 16 an einer unteren Stirnseite eines Rotorkopfes 14. Bei dem Beispiel von Fig. 5 sind drei Strahldüsen 16.1 , 16.2 und 16.3 vorgesehen, die jeweils einen unterschiedlichen Abstand s zur Rotationsachse R des Rotorkopfes 14 aufweisen. Bei der Darstellung von Fig. 5 verläuft die Rotationsachse R senkrecht zur Zeichnungsebene.
Die unterschiedlichen Abstände der jeweiligen Strahldüsen 16.1 , 16.2 und 16.3 sind in Fig. 5 jeweils mit Si , S2, und S3 bezeichnet, mit der Maßgabe: Si > S2 > S3. Bei einer solchen Anordnung von Strahldüsen mit jeweils unterschiedlichem radialen Abstand zur Rotationsachse R ist vorgesehen, dass aus einer Strahldüse, die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse R aufweist, ein größerer Volumenstrom an Flüssigkeit ausgespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren Abstand zur Rotationsachse aufweist. In Bezug auf die drei Düsen 16.1 , 16.2 und 16.3 gemäß Fig. 5 gilt dann für den aus diesen Düsen ausgebrachten Volumenstrom die Beziehung: Vi > V2 > V3. Hierbei wird der Volumenstrom Vi aus der Strahldüse 16.1 , der Volumenstrom V2 aus der Strahldüse 16.2, und der Volumenstrom V3 aus der Strahldüse 16.3 ausgetragen bzw. gespritzt. Hierdurch wird für die aus den Strahldüsen 16.1 , 16.2 und 16.3 ausgebrachte Flüssigkeit ein gleichmäßiger Energieeintrag auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 quer zu seiner Bewegungsrichtung X erzielt.
Die soeben in Bezug zur Darstellung von Fig. 5 erläuterten Zusammenhänge verstehen sich auch für eine Anzahl von Strahldüsen von größer oder kleiner drei, nämlich jedenfalls für mehrere Strahldüsen, die jeweils einen unterschiedlichen Abstand zur Rotationsachse R des Rotorkopfes 14 aufweisen. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass das Beispiel von Fig. 5 auch für alle Rotorköpfe 14 gilt, die in den Fig. 1 -4 gezeigt und erläutert sind. Bei allen der vorstehend genannten Ausführungsformen wird das Werkstück 12 an der Vorrichtung 10 vorbeibewegt, nämlich mit einer Vorschubgeschwindigkeit, die in den entsprechenden Figuren jeweils mit„v" symbolisiert ist. Durch das Aufspritzen von Wasser unter Hochdruck werden die Oberflächen 20 des Werkstücks 12 mit einem spezifischen Energieeintrag E (bzw.„Spray Energy") beaufschlagt, der sich wie folgt bestimmt:
V
~ V
Hierin bedeuten:
E: Spezifischer Energieeintrag [kJ/m2]
I: Aufpralldruck [N/mm2]
Vspez : Spezifischer Volumenstrom pro m Breite des Werkstücks [l/sem] v: Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks [m/s]
Hierbei ist der Aufpralldruck [engl.: Impact], mit dem die Flüssigkeit 18 auf die Oberfläche 20 des Werkstücks 12 auftrifft, abhängig sowohl von dem Druck und dem Volumen, mit dem die Flüssigkeit aus den Strahldüsen 16 ausgespritzt wird, als auch von dem Abstand der Strahldüsen 16 von der Oberfläche 20 des Werkstücks.
Ohne Berücksichtigung der Vorschubgeschwindigkeit v erfolgt lediglich eine stationäre Betrachtung des Aufpralldrucks I, der für eine Regelung des Entzun- derungsergebnisses unzureichend ist.
Des Weiteren bestimmt sich der spezifische Volumenstrom Vspez zu: V
V
b
Hierin bedeuten: spez Spezifischer Volumenstrom pro m Breite des Werkstücks [l/sem]
V: Volumenstrom der ausgespritzen Flüssigkeit [l/s]
b: Spritzbreite quer zur Bewegungsrichtung X [m]
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt: Für ein gewünschtes Entzundern der Oberflächen 20 des Werkstücks 12 wird dieses relativ zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in der Bewegungsrichtung X bewegt. Hierbei wird aus den Strahldüsen 16 die Flüssigkeit 18 unter Hochdruck auf die Oberflächen 20 des Werkstücks 12 gespritzt, nämlich sowohl an dessen Oberseite als auch an dessen Unterseite.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm, zur Veranschaulichung einer Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 bzw. einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Während sich das Werkstück 12 an der Vorrichtung 10 in der Bewegungsrichtung X vorbeibewegt und dabei entzundert wird, wird die Entzunderungsqualität fortwährend mittels der Oberflächeninspektionseinrichtung 26 überwacht. Hierdurch kann ortsnah und/oder unmittelbar angrenzend an eine Strahldüsen- Anordnung festgestellt werden, ob die gewünschte Oberflächenqualität für das Werkstück 12 einen vorbestimmten Sollwert erreicht. Sollte dies nicht der Fall sein, so stehen verschiedene Stellglieder zur Anpassung zur Verfügung, um die gewünschte Oberflächenqualität mit möglichst geringem spezifischen Energieeintrag zu erreichen, bzw. bei erreichter Qualität den spezifischen Energieeintrag sukzessive zu reduzieren, um eine akzeptable Qualität zum niedrigst möglichen Energieeintrag zu erzielen.
Entsprechend kann durch eine geeignete Ansteuerung der Hochdruckpumpen- einheit 24 bzw. des/der dafür vorgesehenen Frequenzregler/s 25 mittels der Steuereinrichtung 22 der Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, erhöht werden, wobei ggf. auch eine weitere Pumpe der Hochdruckpumpeneinheit 24 zugeschaltet wird. Ergänzend oder alternativ zu der bereits genannten Anpassung des Drucks ist es auch möglich, eine zusätzliche Strahldüsen-Anordnung zuzuschalten oder abzuschalten. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 handelt es sich hierbei um die Strahldüsen-Anordnung 14.2, beispielsweise in Form eines Rotorkopf-Paars 28 oder eines Rotormodul-Paars 32, welches stromabwärts von der Strahldüsen- Anordnung 14.1 vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass bei Einhaltung der gewünschten Oberflächenqualität für das Werkstück 12 - gemäß einem Normalbetrieb der vorliegenden Erfindung - lediglich eine einzige Strahldüsen-Anordnung zum Einsatz kommt. Lediglich für den Fall, dass die Oberflächenqualität für das Werkstück 12 den vorbestimmten Sollwert unterschreiten sollte, wird dann - gemäß einem Sonderbetrieb der vorliegenden Erfindung - eine zweite Strahldüsen-Anordnung (vgl. 14.2 in Fig. 2) zugeschaltet, wobei dann aus den Strahldüsen 16 dieser zugeschalteten zweiten Strahldüsen-Anordnung ebenfalls Flüssigkeit 18 unter Hochdruck auf die Oberflächen 20 des Werkstücks gespritzt wird. Sobald nicht mehr erforderlich, wird die Zuschaltung der zweiten Strahldüsen-Anordnung 14.2 wieder rückgängig gemacht. Die Tatsache, dass in einem Normalbetrieb der Erfindung lediglich eine einzige Strahldüsen-Anordnung zum Einsatz kommt, leistet einen Beitrag zur Einsparung von Energie und Hochdruck-Wasser. Gemäß dem Ablaufdiagramm von Fig. 6 kann auch eine Anpassung der Betriebsparameter der Vorrichtung 10 vorgenommen werden: Durch eine geeignete Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit 24 mittels der Steuereinrichtung 22 kann der Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, solange gesenkt werden, bis erkennbarer Restzunder das Unterschreiten eines minimalen spezifischen Energieeintrags anzeigt und dann dieser Druck wieder leicht erhöht werden muss. Hierbei wird der Druck für die den Strahldüsen 16 zugeführten Flüssigkeit 18 auf einen hinreichend großen Wert eingestellt, mit dem die Oberflächenqualität den vorbestimmten Sollwert erreicht. Anders ausgedrückt, wird der Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, solange vermindert, solange die Oberflächen- bzw. Entzunderungsqualität des Werkstücks 12 einen vorbestimmten Sollwert einhält.
Ergänzend und/oder alternativ kann die Veränderung des Aufpralldrucks bzw. des Entzunderungsdrucks durch eine Höhenverstellung der Rotorkopf-Anordnung erfolgen. Diese Höhenverstellung ist in der Fig. 1 durch den Pfeil„H" symbolisiert, und wird erreicht, indem der Stellantrieb der höhenverstellbaren Halterung H, an der die Strahldüsen-Anordnung angebracht ist, von der Steuereinrichtung 22 geeignet angesteuert wird.
Das Ablaufdiagramm gemäß Fig. 6 veranschaulicht einen Regelkreis, um damit den gewünschten spezifischen Energieeintrag E, mit dem das Werkstück 12 entzundert wird, festzulegen bzw. einzustellen. Hierbei werden die vorstehend genannten Möglichkeiten solange durchgeführt bzw. angewendet, bis die Oberflächenqualität für das Werkstück einen vorbestimmten Sollwert (in Fig. 6 als „Sollergebnis" bezeichnet) erreicht.
Es sind (nicht gezeigte) Mittel vorgesehen, durch die die Steuereinrichtung 22 eine Information bezüglich der aktuellen Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 in seiner Bewegungsrichtung X erhält. Gleiches gilt für den Fall, dass die Vorschubgeschwindigkeit v angepasst bzw. verändert worden ist, was durch die genannten Mittel dann ebenfalls an die Steuereinrichtung 22 signalisiert wird. Auf Grundlage dessen kann mittels der Steuereinrichtung 22 eine gewünschte Drehzahl für einen Rotorkopf 14 eingestellt werden, nämlich in Anpassung an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 12. Eine solche Anpassung ist auch im laufenden Produktionsbetrieb möglich, falls es zu Schwankungen bei der Vorschubgeschwindigkeit v für das Werkstück 12 kommt oder diese Vorschub- geschwindigkeit als notwendiges Stellglied zur Anpassung der Entzunderungs- qualität verändert wird. Die Steuereinrichtung 22 kann programmtechnisch derart eingerichtet sein, dass eine solche Anpassung der Drehzahl eines Rotorkopfes 14 auch geregelt erfolgt. Mittels der soeben genannten Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfs 14 an die Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 in seiner Bewegungsrichtung X wird ein optimaler Energieeintrag für die auf die Oberfläche 20 des Werkstücks 12 gespritzte Flüssigkeit 18 erzielt, nämlich längs der Bewegungsrichtung X. Eine solch optimale Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes 14 an die Vorschub- geschwindigkeit v des Werkstücks 12 ist in dem Spritzbild gemäß Fig. 7a dargestellt, die einen Ausschnitt von einer Oberfläche 20 des Werkstücks 12 in einer Draufsicht zeigt. Demgegenüber veranschaulicht die Darstellung von Fig. 7b eine nicht optimale Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes 14 an die Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12. Mittels der Erfindung ist es möglich, ein Spritzbild gemäß der Darstellung von Fig. 7b zu vermeiden.
Wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert, wird dadurch, dass aus den Strahldüsen 16, die bezogen auf die Rotationsachse R einen größeren radialen Abstand aufweisen, ein größerer Volumenstrom V an Flüssigkeit 18 auf das Werkstück 12 ausgespritzt wird, eine Optimierung des Energieeintrags quer zur Bewegungsrichtung X des Werkstücks 12, d.h. in y-Richtung, erzielt. Eine solche Einstellung von unterschiedlich großen Volumenströmen V für Strahldüsen 16, die jeweils einen unterschiedlich großen Abstand zur Rotationsachse R aufweisen, wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 durch eine geeignete Auswahl von verschiedenen Düsentypen sichergestellt. Ergänzend und/oder alternativ kann auch die Vorschubgeschwindigkeit v, mit dem das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung X bewegt wird, gesteuert, vorzugsweise geregelt eingestellt werden, z.B. in Abhängigkeit der ermittelten Oberflächen - bzw. Entzunderungsqualität des Werkstücks 12 und/oder nach Maßgabe der Steuereinrichtung 22.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung
12 Werkstück
14 Rotorkopf
14.1 Rotorkopfanordnung
14.2 Rotorkopfanordnung
16 Strahldüsen
16.1 Strahldüsen
16.2 Strahldüsen
16.3 Strahldüsen
18 Flüssigkeit
20 Oberfläche
22 Steuereinrichtung
24 Hochdruckpumpeneinheit
26 Oberflächeninspektionseinrichtung
29 Rotorkopf-Paar
32 Zunderdetektionseinnchtung α Anstellwinkel
ß Spritzwinkel
M Antriebsmittel
R Rotationsachse
S Spritzrichtung
Si Abstand
52 Abstand
53 Abstand
Vi Volumenstrom
V2 Volumenstrom
V3 Volumenstrom
v Vorschubgeschwindigkeit
X Bewegungsrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (10) zum Entzundern eines relativ zur Vorrichtung (1 0) in einer Bewegungsrichtung (X) bewegten Werkstücks (12), vorzugsweise eines
Warmwalzguts, umfassend
zumindest einen um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotorkopf (14), an dem mehrere Strahldüsen (16) angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen (16) eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, auf das Werkstück (12) in einem Anstellwinkel (a) schräg bezüglich einer
Orthogonalen auf eine Oberfläche (20) des Werkstücks (12) ausbringbar ist, eine Steuereinrichtung (22)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (22) mit Antriebsmitteln (M) des Rotorkopfs (14) signaltechnisch verbunden und programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Drehzahl, mit welcher der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, an eine Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird, anpassbar ist, vorzugsweise, dass die Steuereinrichtung (22) einen Regelkreis umfasst und damit die Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die
Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (12) geregelt erfolgt.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Strahldüsen (16) an dem Rotorkopf (14) in einem unter- schiedlich großen radialen Abstand (si ; S2; S3) zu dessen Rotationsachse
(R) angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse (16.1 ; 16.2; 16.3) , die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer Volumenstrom (Vi ; V2; V3) an Flüssigkeit (18) ausbringbar ist als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist. Vorrichtung (10) zum Entzundern eines relativ zur Vorrichtung (1 0) in einer Bewegungsrichtung (X) bewegten Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, umfassend
zumindest einen um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotorkopf (14), an dem mehrere Strahldüsen (16) angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen (16) eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, auf das Werkstück (12) in einem Anstellwinkel (a) schräg bezüglich einer Orthogonalen auf eine Oberfläche (20) des Werkstücks (12) ausbringbar ist, eine Steuereinrichtung (22)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mehrzahl der Strahldüsen (16) an dem Rotorkopf (14) in einem unterschiedlich großen radialen Abstand (si ; S2; S3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse (16.1 ; 16.2; 16.3), die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer Volumenstrom (Vi ; V2; V3) an Flüssigkeit (18) ausbringbar ist als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (22) mit Antriebsmitteln (M) des Rotorkopfs (14) signaltechnisch verbunden und programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Drehzahl, mit welcher der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, an eine Vorschubgeschwindigkeit, mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird, anpassbar ist, vorzugsweise, dass die Steuereinrichtung (22) einen Regelkreis umfasst und damit die Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (12) geregelt erfolgt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubgeschwindigkeit (v) des Werkstücks (12) mittels der Steuereinrichtung (22) gesteuert, vorzugsweise geregelt, einstellbar ist.
Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, das relativ zu einer Vorrichtung (10) mit zumindest einem um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotorkopf (14), an dem mehrere Strahldüsen (16) angebracht sind, in einer Bewegungsrichtung (X) bewegt wird, wobei eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, aus den Strahldüsen (16), während der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, auf das Werkstück (12) in einem Anstellwinkel (a) schräg zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12) ausgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehzahl, mit welcher der zumindest eine Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, mittels einer Steuereinrichtung (22) an eine Vorschubgeschwindigkeit angepasst wird, mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung (X) bewegt wird, vorzugsweise, dass die Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (12) geregelt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Mehrzahl von Strahldüsen (16.1 , 16.2, 16.3), die an dem Rotorkopf (14) jeweils in einem unterschiedlich großen radialen Abstand (si; S2; S3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, verschieden große Volumenströme (Vi; V2; V3) an Flüssigkeit (18) ausgespritzt werden, wobei aus einer Strahldüse (16.1 ; 16.2; 16.3) , die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer Volumenstrom (Vi ; V2; V3) an Flüssigkeit (18) gespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist. Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, das relativ zu einer Vorrichtung (10) mit zumindest einem um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotorkopf (14), an dem mehrere Strahldüsen (16) angebracht sind, in einer Bewegungsrichtung (X) bewegt wird, wobei eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, aus den Strahldüsen (16), während der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, auf das Werkstück (12) in einem Anstellwinkel (a) schräg zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12) ausgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass aus einer Mehrzahl von Strahldüsen (16.1 , 16.2, 16.3), die an dem Rotorkopf (14) jeweils in einem unterschiedlich großen radialen Abstand (si ; S2; S3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, verschieden große Volumenströme an Flüssigkeit (18) ausgespritzt werden, wobei aus einer Strahldüse (16.1 ; 16.2; 16.3) , die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer Volumenstrom (Vi ; V2; V3) an Flüssigkeit (18) gespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl, mit welcher der zumindest eine Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, mittels einer Steuereinrichtung (22) an eine Vorschubgeschwindigkeit angepasst wird, mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung (X) bewegt wird, vorzugsweise, dass die Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (12) geregelt erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehung des Rotorkopfes (14) um seine Rotationsachse (R) die Spritzrichtung (S) der aus den Strahldüsen (16) ausgebrachten Flüssigkeit (18), bezogen auf eine Projektion in eine Ebene parallel zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12), permanent entgegengesetzt, d.h. in einem Spritzwinkel (ß) zwischen 170° und 190°, und insbesondere in einem Spritzwinkel (ß) von genau 180°, zur Bewegungsrichtung (X) des Werkstücks (12) ausgerichtet bleibt.
1 . Vorrichtung (10) oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rotorkopf-Anordnung (14.1 ) und eine zweite Strahldüsen-Anordnung (14.2) vorgesehen sind, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung (X) des Werkstücks (12) hintereinander und insbesondere angrenzend zueinander angeordnet sind, vorzugsweise, dass in einem Normalbetrieb Flüssigkeit (18) nur aus den Strahldüsen (16) der ersten Rotorkopf-Anordnung (14.1 ) auf das Werkstück (12) ausgebracht wird, wobei in einem Sonderbetrieb die Strahldüsen (16) der zweiten Strahldüsen-Anordnung (14.2) zuschaltbar sind bzw. zugeschaltet werden, so dass Flüssigkeit (18) auch aus den Strahldüsen (16) der zweiten Strahldüsen-Anordnung (14.2) auf das Werkstück (12) ausgebracht wird und entsprechend zum Entzundern des Werkstücks (12) dann beide Rotorkopf- bzw. Strahldüsen-Anordnungen (14.1 , 14.2) zum Einsatz kommen.
2. Vorrichtung (10) oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine in Bezug auf die Bewegungsrichtung (X) des Werkstücks (12) stromabwärts von dem Rotorkopf (14) angeordnete Oberflächeninspektionseinrichtung (26) vorgesehen ist, die mit der Steuereinrichtung (22) signaltechnisch verbunden ist, wobei mit der Oberflächeninspektionseinrichtung (26) verbleibender Zunder auf der Oberfläche (20) des Werkstücks (12) detektierbar ist bzw. detektiert wird, wobei die Steuereinrichtung (22) programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass auf Grundlage der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung (26) die Entzunderungsqualität des Werkstücks (12) mit einer vorbestimmten Sollvorgabe verglichen wird und in Abhängigkeit hiervon eine Hochdruck- pumpeneinheit (24), die in Fluidverbindung den Strahldüsen (16) des Rotorkopfes (14) steht, gesteuert, vorzugsweise geregelt wird.
13. Vorrichtung (10) oder Verfahren nach Anspruch 12, soweit rückbezogen auf Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüsen (16) der zuschaltbaren Rotorkopf-Anordnung (14.2) in Abhängigkeit von den Signalen der Zunderdetektionseinrichtung (32) in Betrieb gesetzt werden, nämlich in dem Sonderbetrieb. 14. Vorrichtung (10) oder Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit (24) ein Druck, mit dem die Flüssigkeit (18) aus den Strahldüsen (16) ausgespritzt wird, in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung (26) einstellbar ist bzw. eingestellt wird.
15. Vorrichtung (10) oder Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) des Rotorkopfs zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12) verstellbar ist bzw. verstellt wird, nämlich in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung (26).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubgeschwindigkeit (v) des Werkstücks (12) in seiner Bewegungsrichtung (X) vermindert wird, falls die Entzunderungsqualität des Werkstücks (12) die vorbestimmte Sollvorgabe unterschreitet, oder dass eine Vorschubgeschwindigkeit (v) des Werkstücks in seiner Bewegungsrichtung (X) solange erhöht wird, solange die Entzunderungsqualität des Werkstücks (12) die vorbestimmte Sollvorgabe einhält. 17. Vorrichtung (10) oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein Rotorkopf-Paar (29) oder ein Rotormodul-Paar (31 ), bei dem zumindest ein Rotorkopf (14) jeweils oberhalb und unterhalb des bewegten Werkstücks (12) angeordnet ist, wobei der Druck, mit dem eine Flüssigkeit (18) auf das Werkstück (12) durch die Strahldüsen (16) des unterhalb des Werkstücks (12) angeordneten Rotorkopfs ausgebracht wird, größer ist als bei den Strahldüsen (16) des oberhalb des Werkstücks (12) angeordneten Rotorkopfs.
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