WO1987003833A1

WO1987003833A1 - Process for the production of filled-strip electrodes, and filler strip electrodes thus produced

Info

Publication number: WO1987003833A1
Application number: PCT/CH1986/000176
Authority: WO
Inventors: Alexander Werner; Heinz Scherble
Original assignee: Schweissindustrie Oerlikon Bührle Ag
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1987-07-02
Also published as: CH669547A5; EP0250491A1; AU6726887A; JPS63502014A; ES2003185A6

Description

Verfahren zur Herstellung von Füllbandelektroden und danach hergestellte Füllbandelektrode

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Füllbandelektrode für das Verbindungs¬ und Auftragsschweissen sowie für Impf- und Modifikations¬ zwecke in der metallurgischen Verfahrenstechnik, bei welchem die aus mindestens einem Metallband hergestellte Füllbandelektrode als flaches, aus zwei miteinander verbundenen Seitenwänden bestehendes Metallrohr geformt wird und ein zwischen den Seitenwänden gebildeter Hohlraum mit einem aus metallischen und/oder mineralischen Granulat-Komponenten bestehenden Füllmaterial beschickt wird, und eine nach dem Verfahren hergestellte Füllbandelektrode.

Es ist bekannt, Füllbandelektroden, die eine Füllung aus metallischen und/oder mineralischen Komponenten aufweisen, in einem diskontinuierlichen Verfahren herzustellen. Für die Herstellung solcher Füllbandelektroden wird von einem metallischen Band ausgegangen, das zu einem Rohr geformt und an seinen Längsrändern verschweisst wird. In den Innenraum dieses Rohres werden als Füllung Granulate aus metallischen und/oder mineralischen Komponenten vorgesehen. Das Rohr wird hierbei für die Füllung und Verdichtung der Granulate einer Rütteloperation unterworfen, bei welcher die Füllung verdichtet wird. Ist die Verdichtung beendet, wird das Rohr in einer Streckreduzier-Operation zu einem Band gewalzt, bei welchem die Füllung sich im Innern befindet.

Diese Herstellung ist deshalb aufwendig, weil sie nicht in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen kann, sondern diskontinuierlich abläuft. Im weiteren muss hierbei von einem Band mit einer verhältnismässig grossen Wandstärke, z.B. 1,8 mm, ausgegangen werden, so dass sehr grosse Umformungsleistungen erforderlich sind, um das verhältnismässig dickwandige Rohr mit einer verdichteten Füllung zu einem Band zu walzen, dessen Wandstärke etwa 1 mm beträgt. Zudem kann kein beliebig langes Band hergestellt werden, da wegen der Rütteloperation das Rohr mit der Füllung eine bestimmte Länge nicht überschreiten darf.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine Füllbandelektrode in einem kontinuierlichen Fabrikationsverfahren in beliebiger Länge hergestellt und dadurch die Produktionskapazität erhöht werden kann. Weiter soll durch das erfindungsge ässe Verfahren die für das Verformen des Ausgangsmaterials erforderliche Walzleistung gesenkt werden können. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Band bzw. mindestens das eine Band rinnenförmig geformt, das Füllmaterial in das rinnenförmige Band eingebracht, geschlossen und geschweisst oder gefalzt wird, worauf das auf diese Weise gebildete Rohr bei gleichzeitigem Verdichten des Füllmaterials zu der Endform der Füllbandelektrode verformt wird. Zweckmässig wird die Verformung in die Endform durch Walzen oder durch Walzen mit anschliessendem Streckreduzierwalzen erreicht.

Die Erfindung umfasst weiter eine Füllbandelektrode, welche eine optimale Anwendung des Verfahrens ermöglicht. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Seitenwände aus mindestens einem Band bestehen, dessen Längsränder zusammengebogen und miteinander verschweisst, gestossen oder gefalzt sind.

Zwar ist es bekannt, Runddrähte mit einer Pulverfüllung in einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren in beliebiger Länge herzustellen (EP-A-158 693). Bei diesem bekannten Verfahren wird der Fülldraht als pulvergefülltes Rohr aus einem metallischen Band hergestellt, wobei aus dem Band zuerst eine Rinne geformt wird, in welche das Pulver eingebracht wird, worauf die Rinne zu einem Rohr verformt und verschweisst wird. Nach dem Schweissen wird die durch das Schweissen am Rohr gebildete Schweissraupe eingeebnet und das Rohr kalibriert, bevor es durch eine Zieh-Operation auf den . Enddurchmesser verringert wird. Dieses Verfahren ist jedoch zur Herstellung von Füllbändern nicht geeignet, da für die Zieh-Operation ein kreisförmiger Drahtguerschnitt erforderlich ist. Aber auch dann, wenn nach dem Schweissen eine Streckreduzier-Operation vorgesehen wird. setzt diese für das Verdichten der Füllung einen kreisförmigen Drahtquerschnitt voraus.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungs¬ beispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer kontinuierlichen Herstellung von Füllbandelektroden,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der bei der Her¬ stellung von Füllbandelektroden gebildeten Querschnitte des für die Herstellung verwendeten metallischen Bandes.

Fig. 3-9 eine zusammenfassende schematische Darstellung verschiedener Verfahren zur Herstellung von Füllbandelektroden, wobei

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Füllband¬ elektroden aus einem Metallband nach dem eingangs erwähnten bekannten diskontinuierlichen Verfahren,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anlage zur kontinuierlichen Herstel¬ lung von Füllbandelektroden, bei dem ein rinnenförmig geformtes, mit Füll¬ material gefülltes Band geschweisst, ovalförmig verformt und zur Füllband- elektrode im Streckreduzierverfahren gewalzt wird,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anlage zur kontinuierlichen Herstel¬ lung von Füllbandelektroden ähnlich wie in Fig. 4, jedoch nur mit gestossenen Bandkanten,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anlage zur kontinuierlichen Herstel¬ lung von Füllbandelektroden aus zwei Bändern, die rinnenförmig geformt, gefüllt, verschweisst und zur Füllbandelektrode im Streckreduzier¬ verfahren gewalzt werden,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Anlage zur kontinuierlichen Herstel¬ lung von Füllbandelektroden ähnlich wie in Fig. 6, wobei die Bandkanten anstelle durch Schweissen durch Falzen miteinander verbunden sind,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Füllband¬ elektroden aus einem Band, bei dem das rinnenförmig verformte und ge¬ füllte Band einseitig geschweisst, um

°gewendet, gewalzt und im Streckreduzierverfahren zur Endform gewalzt wird. Fig. 9 eine schematische Darstellung einer .Anlage zur kontinuierlichen Herstel¬ lung von Füllbandelektroden aus einem Band ähnlich wie in Fig. 8, wobei anstelle von Schweissen die Band¬ kanten gefalzt werden,

zeigen,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines

Teilschnittes einer aus zwei Bändern geformten und gefalzten Rohres zum Herstellen einer Füllbandelektrode mit einer Anlage nach Fig. 7 vor und nach dem Walzen, und

Fig. 11 einen Schnitt einer weiteren, aus zwei Bändern geformten und gefalzten Rohres zur Herstellung einer Füllbandelektrode mit einer Anlage nach Fig. 7 vor dem Walzen.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Füllbandelektroden ist mit 1 eine Rolle des für die Herstellung der Füllbandelektrode als Ausgangsmaterial verwendeten Bandes bezeichnet. Das Band 2 durchläuft zunächst eine Station 3 zur Glättung der Bandkanten. In einer darauffolgenden ümformstation 4 wird das Band rinnenförmig vorgeformt. Hierzu werden mehrere, z.B. vier bis sechs Teilstationen 5 verwendet. In das nun rinnenförmig vorgeformte Band 2 wird in einer darauffolgenden Dosierstation 6 die Pulverfüllung eingebracht. Die Pulverfüllung kann aus verschiedenen Komponenten metallischer oder mineralischer Art in beliebiger Mischung zusammengesetzt sein. Die Pulverfüllung kann auch getrennt, z.B. mit zwei oder mehr Dσsierwaagen, eingebracht werden.

An die Dosierstation 6 folgt eine Schliessstation 7, die aus mehreren, z.B. zwei bis vier Teilstationen 8, bestehen kann. Hier wird das vorgeformte rinnenförmige Band 2 zu einem geschlossenen Querschnitt verformt und kann nun an den zusa menstossenden Längskanten verschweisst werden, wofür eine Schweissstation 9 vorgesehen ist. In der Schweissstation 9 können verschiedene Schweissverfahren eingesetzt werden, z.B. Hochfrequenz-Schweissung, Rollennaht-Schweissung, TIG- oder Laser-Schweissung.

Das nun verschweisste Rohr 10 wird in einer Verformungs¬ station 11 soweit flach verformt, bis die Pulverfüllung verdichtet ist. Diese Verformungs-Operation ist wesent¬ lich, da hier praktisch keine Reduktion des Querschnittes erfolgt, sondern vor allem die Pulverfüllung verdichtet wird. Es hat sich nun überraschend gezeigt, dass nach der erfolgten Verformungs-Operation mit gleichzeitiger Ver¬ dichtung der Pulverfüllung ein Band vorliegt, mit dem problemlos die Umformung und/oder Reduktion auf das Füllband in seiner Endform erreicht werden kann. Hierzu wird das in der Verformungsstation 11 verformte Band in einem Streck- eduzierwalzwerk 12 gewalzt, worauf eine Glühung in einer DurchlaufStation 13, z.B. mit einer Mittelfrequenz-Glühung, durchgeführt wird. Anschliessend erfolgt dann die Fertigwalzung in einem Streck- Reduzierwalzwerk 14. Daran schliesst sich eine Reinigung des Füllbandes in einer Reinigungsstation 15 an, worauf das fertige Band in einem Aufwickler 16 auf einen Haspel aufgewickelt wird. Weiter ist es möglich, die Durchlaufglühung in der Glüh¬ station 13 auch nach der FertigwalzStation 14 anzuordnen. Eine solche Glühung ist erforderlich, um ein problemloses Aufwickeln im AufWickler 16 zu gewährleisten.

In Fig. 2 sind zwei Beispiele dargestellt, wie aus dem Ausgangsband 2 die Füllbandelektrode 17 hergestellt werden kann. In der oberen Reihe wird zuerst eine kreisförmige Rinne und dann ein kreisförmiges Rohr hergestellt und längsgeschweisst. Dann erfolgt die Verformung ohne wesentliche Querschnittreduktion in der Verformungsstation 11 und anschliessend die Streck- Reduktion in den Stationen 12 und 14. Details der Herstellung des kreisförmigen Rohres sind aus der vorstehend genannten EP-A-158 693 zu entnehmen. In der unteren Reihe ist die Herstellung einer ovalfδrmigen Rinne aus dem Ausgangsband 2 dargestellt. Diese Rinne wird dann nach dem Einbringen der Pulverfüllung ver¬ schweisst, so dass ein ovalför iges Rohr entsteht. Dieses wird jedoch zunächst nur zu einem Band unter gleich¬ zeitiger Verdichtung der Pulverfüllung verformt, worauf dann erst die Streckreduzier-Operation anschliesst.

In den Figuren 3 - 9 sind eine Anzahl Anlagen zur Her¬ stellung von Füllbandelektroden 17 dargestellt, wobei die Anlage nach Fig. 3 zur Herstellung von Füllbandelektroden 17 in diskontinuierlichem Betrieb, wie eingangs erwähnt wurde, dient. Die in den Fig. 3 - 9 nicht beschriebenen Bezugszahlen entsprechen denjenigen nach Fig. 1 und 2.

In Fig. 3 wird das Band 2 zunächst in einer Form- und Schliessstation 20 geschlossen und in einer Schweiss¬ station 9 zu einem Rohr von einer bestimmten Länge ge¬ schweisst. Das leere Rohr wird in einer Mittelstation mit dem Füllmaterial gefüllt und gerüttelt, bis es im Rohr in einer dichten Packung vorliegt. Dieses Rohr wird in einem Streckreduzierwalzwerk 22 auf die gewünschte Elektroden- grösse ausgewalzt, wobei gegebenfalls noch eine Zieh- Operation erforderlich ist. Die Glühstation 13 wird in gleicher Weise eingesetzt wie die Glühstation in der Anlage nach Fig. 1. Auf der rechten Seite von Fig. 3 sind die verschiedenen Verformungsstadien ausgehend vom hohlen Rohr bis zur fertigen Füllbandelektrode 17 dargestellt.

Die Anlage nach Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Anlage nach Fig. 1. Im Gegensatz zur Anlage nach Fig. 3 kann die Anlage nach Fig. 4 kontinuierlich betrieben werden. In der Form-, Dosier- und Schliessstation 23 wird das Band 2 für die Schweissung vorbereitet. Nach der Schweissung in der Schweissstation 9 erfolgt in der Verformungs- und ReduzierStation 24 das Verformen des gefüllten Rohres bis zur Verdichtung des Füllmaterials und anschliessend die Streckreduzier-Verformung zur Füllbandelektode 17. Der Werdegang der Füllbandelektrode 17 ist in Fig. 4 in verschiedenen Stadien dargestellt.

In der Anlage nach Fig. 5 wird das Band 2 in einer For - Dosier- und Kantenstossstation 25 geformt und mit den Kanten zusammengestossen. Dann erfolgt die Verformung bis zum Endprodukt in der Verformungs- und Reduzierstation 24, wobei eine Glühung in einem Glühofen 26 vorgesehen ist. Die Verformung in den verschiedenen Stadien verläuft ähnlich wie diejenige in der Anlage nach Fig. 4.

In den Anlagen nach Fig. 6 und 7 wird die Füllband¬ elektrode aus zwei Bändern hergestellt. Die beiden Bänder 2', 2'¹ werden rinnenförmig geformt, wobei das Band 2'' in einer Form- und Dosierstation 28 geformt und mit dem Füllmaterial dosiert wird. Nachher folgt die Zusammenführung der beiden Bänder 2* , 2", die hierbei in einer weiteren Umformstation 31 ihre endgültige Form erhalten, und, siehe Fig. 6, das Zusammenschweissen in der Schweissstation 9, z.B. durch eine

Rollennahtschweissung. Es entsteht ein ovalförmiges Rohr mit teilweiser Füllung. Dieses Rohr wird bis zum Verdichten des Füllmaterials und anschliessendem Streckreduzieren in der Verformungs- und Reduzierstation 24 in die Endform gewalzt, wobei eine Glühung in einer Durchlaufglühanlage 27 erfolgt. Das Formen der Bänder 2*, 2' ' erfolgt in einer Formstation 28, wobei jedoch nur eine Station dargestellt ist.

In der Anlage nach Fig. 7 wird die Füllbandelektrode 17 in gleicher Weise aus zwei Bändern 2' , 2' ' wie bei der Anlage nach Fig. 6 hergestellt, wobei anstelle der Schweissung eine Falzung der Ränder tritt. .Anstelle einer Durchlaufglühung ist eine Ofenglühung vorgesehen. Es kann aber auch hier wie auch in der Anlage nach Fig. 5 im Durchlauf geglüht werden.

IÄ Fig. 8 und 9 ist eine Anlage zur Herstellung der Füllbandelektrode 17 aus einem Band hergestellt. Die Anlagen nach Fig. 8 und 9 weisen dieselben Stationen wie die Anlagen nach Fig. 4 und 5 auf. Der Unterschied besteht darin, dass das Band 2 zuerst V-förmig geformt und nach der Dosierung zu einem ovalen, hochkant stehenden Rohr geschweisst, bzw. gefalzt wird. Dieses Ovalrohr wird um 90° gedreht und in dieser Lage in der Verformungs- und Reduzierstation 24 zum Endprodukt gewalzt. Es sei noch erwähnt,* dass bei den Anlagen nach Fig. 6 und 7 keine Streckreduktion des geschlossenen, geschweissten oder gefalzten Rohres stattfindet. Hier werden die Bänder bereits in der endgültigen Wandstärke, z.B. 0,3 mm verformt, so dass die fertige Füllband¬ elektrode 17 zusammen mit der Füllung eine Stärke von etwa 1,0 mm aufweist. Dies ist in Fig. 10 und 11 dargestellt. Fig. 10 zeigt, dass nur das untere Band 2*' rinnenförmig durch Aufnahme des Füllmaterials 29 geformt werden muss. Beim Falzen des oberen Bandes 2' um die Kanten des unteren Bandes 2¹¹ wird ein Spalt 30 freigelassen. Beim Uebergang in die in der unteren Figur dargestellten Endform der Füllbandelektrode 17 verschwindet der Spalt 30 wegen der Streckung des unteren Bandes 2' ' .

In Fig. 11 sind beide Bänder 2', 2'¹ rinnenförmig ge¬ formt, die Falzung erfolgt in gleicher Weise wie in Fig. 11 mit dem oberen Band 2'. Die Endform der Füllband¬ elektrode 17 ist gestrichelt dargestellt.

Die beschriebenen Anlagen - mit Ausnahme der Anlage nach Fig. 3 - können in kontinuierlicher Produktion Füllbandelektroden 17 herstellen, wie dies für Fülldrahtelektroden bereits bekannt ist. Damit kann auch dieselbe Kapazität erreicht werden wie mit Anlagen zur Herstellung von Fülldrahtelektroden. Wesentlich ist gegenüber dem bekannten Verfahren nach Fig. 3, dass als Ausgangsband Bänder mit wesentlich geringerer Bandstärke - weniger als 1,0 mm - verwendet werden können, wodurch die erforderliche Walzleistung entsprechend gesenkt werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Füllbandelektrode für das Verbindungs- und Auftragsschweissen sowie für Impf- und Modifikationszwecke in der metallurgischen Verfahrenstechnik, bei welchem die aus mindestens einem Metallband hergestellte Füllbandelektrode als flaches, aus zwei miteinander verbundenen Seitenwänden bestehendes Metallrohr geformt wird und ein zwischen den Seitenwänden gebildeter Hohlraum mit einem aus metallischen und/oder mineralischen Granulatkomponenten bestehendes Füllmaterial beschickt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (2) bzw. mindestens das eine Band (2¹') rinnenförmig geformt, das Füllmaterial (29) in das rinnenförmige Band eingebracht, das Band bzw. die Bänder geschlossen und geschweisst oder gefalzt wird bzw. werden, worauf das auf diese Weise gebildete Rohr bei gleichzeitigem Verdichten des Füllmaterials zu der Endform der Füllbandelektrode (17) verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bis zum Verdichten des Füllmaterials verformte Rohr in einer Streckreduzieroperation zu der Endform der Füllbandelektrode (17) verformt, vorzugsweise gewalzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von 2 Bändern (2'), (2'*) das eine rinnenför ige Band (2'') mit dem Füllmaterial gefüllt und das andere Band (2¹) darübergelegt wird, worauf die beiden Bänder an den Kanten verschweisst oder gefalzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten des oberen Bandes (2*) um die Kanten des unteren Bandes (2'') oder umgekehrt die Kanten des unteren Bandes (2'') um die Kanten des oberen Bandes (2') unter Bildung eines Spaltes (30) an der Bandkante gefalzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rinnenförmige, gefüllte Band (2) in Hochkantstellung ovalförmig vorgeformt, gefüllt, geschlossen und geschweisst oder gefalzt wird, worauf das Band nach einer Drehung des Rohrs um 90° zur Füllbandelektrode endverformt wird.

6. Füllbandelektrode, gestellt nach dem Verfahren nach einem der .Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände aus mindestens einem Band (2, 2', 2* ' ) bestehen, dessen Längsränder zusammengebogen und miteinander verschweisst, zusammengestossen oder gefalzt sind.

7. Füllbandelektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Band (2) oder zwei Bändern (2¹, 2'') dasselbe bzw. dieselben im Ausgangszustand eine Wandstärke von weniger als 1,0 mm, vorzugsweise 0,8 mm, und die fertige Füllbandelektrode eine Gesamtstärke von über

0,8 mm, höchstens bis 3,0 mm, vorzugsweise höchstens bis 1,0 mm, aufweist bzw. aufweisen. Füllbandelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissnaht oder der Falz in der Mitte einer Seitenwand oder an der Bandkante angeordnet ist.