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Vorrichtung zum Zusammenschweißen von Walzgut zu einem endlosen Strang
innerhalb eines kontinuierlichen Walzwerkes mittels Abbrennschweißung Es ist bekannt,
ein kontinuierliches Walzwerk, dem das angewärmte Vormaterial laufend in einzelnen
Stücken (z. B. Knüppeln, Platinen) zugeführt wird, dadurch zu einem vollkontinuierlichen
Walzwerk zu machen, daß die einzelnen Walzgutstücke vor dem Eintritt in das Vorgerüst
oder wenigstens im Laufe des Walzprozesses zwischen zwei Gerüsten mittels einer
hin- und hergehenden Stumpfschweißvorrichtung zu einem beliebig langen Strang zusammengeschweißt
werden. Die Schweißvorrichtung nimmt dabei während der Vorwärtsbewegung eine selbsttätige
elektrische Abbrennschweißung des nachfolgenden Walzgutstückes an das Ende des vorauslaufenden
Stranges vor. Da beim Walzen von Knüppeln und Platinen zu Bändern oder sonstigen
Profilen das Walzgut in besonderen Ofen auf Walzwärme angewärmt und deshalb empfindlich
gegen größere Zug- und Druckbeanspruchungen ist, muß dafür gesorgt werden, daß die
Schweißvorrichtung während des Einspannens des nachfolgenden Walzgutstückes und
des Schweißvorganges mit der gleichen Geschwindigkeit wie der vorauslaufende Strang
vorwärts bewegt wird. Wegen der relativ großen Walzgeschwindigkeiten moderner Walzwerke,
bei denen mehrere Schweißungen in der Minute in Betracht kommen können, muß die
Antriebsvorrichtung in der Lage sein, die große Masse einer Schweißmaschine entsprechend
rasch zu beschleunigen bzw. abzubremsen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zusammenschweißen von
vorzugsweise angewärmten einzelnen Knüppeln, Platinen und als Vormaterial zu einem
endlosen Strang innerhalb eines kontinuierlichen Walzwerkes unter Anwendung der
selbsttätigen Widerstands-Abbrennschweißung ohne Vorwärmphase, wobei die Schweißvorrichtung
während des Schweißens mit dem Walzgut mitläuft.
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Um dabei die Regelung auf eine synchrone VorschubgeschNvindigkeit
mit dem Walzgut zu erleichtern, besteht die Erfindung darin, daß die Schweißvorrichtung
in zwei für sich in der Walzrichtung bewegliche Einheiten unterteilt sind, von denen
die eine Einheit nur die zur Stumpfschweißung unmittelbar benötigten Mittel, wie
z. B. die Einspann- und Schweißstromzuführungsvorrichtungen sowie den Stauchschlitten
und deren Antrieb, und die andere Einheit die übrigen, am Schweißvorgang nicht unmittelbar
beteiligten Hilfseinrichtungen einer Stumpf schweißmaschine, wie Schweißtransformator,
Kraft- und Kühlmittelpumpen, Schalt-, Steuer- und Regeleinrichtungen usw., umfaßt,
wobei beide Einheiten durch flexible Leitungen miteinander verbunden sind. Das Fahrwerk
für die erstgenannte Einheit erhält auf diese Weise im Verhältnis zur zweiten Einheit
nur geringes Gewicht, so daß mit relativ einfachen Mitteln eine Feinsynchronisierung
seines Antriebes mit der Geschwindigkeit der Schweißstelle bzw. des abziehenden
Stranges möglich wird. Verbindet man die beiden getrennt voneinander beweglichen
Einrichtungen mit flexiblen Leitungen (elektrischen Leitungen, Druck- und Kühlmittelleitungen),
so genügt es, das schwere Fahrwerk mit dem Schweißtransformator u. dgl. mit der
Geschwindigkeit des abziehenden Stranges nur grob zu synchronisieren, d. h., es
werden an die Mittel für die Geschwindigkeitsregelung keine besonders hohen Anforderungen
gestellt, weil Weg- oder Geschwindigkeitsdifferenzen ohne Einfluß auf das Walzgut
sind. Es besteht auch die Möglichkeit, die unmittelbar für die Schweißung benötigten
Teile der Schweißvorrichtung auf einem Fahrwerk oder einem Schlitten zusammenzufassen
und an oder auf dem zweiten, grob synchronisierten Fahrwerk in der Walzrichtung
längs verschiebbar anzuordnen. Der Antrieb und die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung
können dabei von dem schweren, nur grob zu synchronisierenden Fahrwerk getragen
werden. Einerseits wird dadurch das Gewicht der fein zu synchronisierenden Einheit
um diese Teile verringert, und andererseits braucht ihr Regelantrieb nur die Regelfehler
der grob synchronisierten Einheit auszugleichen.
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Für die Synchronisierung der beiden Fahrwerke mit dem abziehenden
Walzgutstrang ist es erforderlich, dessen Geschwindigkeit zu messen bzw. abzufühlen.
Da diese nur in den seltensten Fällen mit der Umfangsgeschwindigkeit der einziehenden
Walzen in einer festen Beziehung steht, werden vorteilhaft
besondere
Mittel zum Abtasten der Geschwindigkeit des Walzgutstranges und/oder gegebenenfalls
auch des damit zu verschweißenden Walzgutstückes vorgesehen. Diese Abtastmittel
können mechanischer Natur sein und beispielsweise aus einer oder mehreren Tastwalzen
bestehen, welche am Walzgut anliegen und von diesem angetrieben werden. Durch eine
angekuppelte Tachometermaschine läßt sich dann eine der Walzgutgeschwindigkeit proportionale
Spannung bilden, die als Sollgröße für die Mitlaufregelung der beiden Fahrwerke
benutzt werden kann. Die hierbei zu verwendenden Regelmittel können bekannter Art
sein und brauchen nicht näher beschrieben zu werden. Die Mitlaufregelung für die
beiden Fahrwerke kann auch durch auf Strahlung ansprechende Tastmittel gesteuert
werden, indem Weg und/oder Geschwindigkeit von auf dem Walzgutstrang angebrachten
Marken abgetastet wird. Diese Marken können ein von dem sie tragenden Walzgut unterschiedliches
Strahlungs-oder Reflexionsvermögen haben, auf das die strahlungsempfindliche Abtasteinrichtung
anspricht. Unter Strahlung ist hierbei sowohl eine Lichtstrahlung als auch eine
Korpuskularstrahlung zu verstehen. Man kann auf den Walzgutstrang eine Farbmarke
aufbringen und diese mit einer fotoelektrischen Abtasteinrichtung verfolgen, so
daß deren Bewegung ein Maß für Weg und Geschwindigkeit darstellen, die mittels der
Antriebsvorrichtung für die beiden Fahrwerke nachzubilden sind. Die auf den Strang
aufzubringenden Marken können gegebenenfalls aber auch eine Korpuskularstrahlung
aussenden und beispielsweise radioaktive Stoffe (Isotope) enthalten, wobei eine
auf diese Strahlungsart empfindliche Abtasteinrichtung bekannter Art zu verwenden
ist.
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Zur Abtastung von Weg und Geschwindigkeit des Walzgutes kann es aber
auch ausreichen, wenn an diesem lediglich ein mechanischer Fühler angreift, der
an das Walzgut angedrückt oder durch eine kleine Unebenheit desselben mitgenommen
wird und dessen Weg und Geschwindigkeit als Sollgrößen für die Antriebsregelung
der Fahrwerke dienen. Es ist vorteilhaft, für eine ausreichende Entzunderung der
zu schweißenden Querschnittsflächen und der Spannflächen für die Stromzuführungsbacken
zu sorgen und außerdem die zu schweißenden Enden der Walzgutstücke möglichst so
zu profilieren, daß der Schweißvorgang mit geringstem Energie- und Zeitaufwand vor
sich geht. Deshalb ist es vorteilhaft, die einzelnen Schweißgutstücke vor der Verarbeitung
so zuzurichten, z. B. abzuschneiden, daß die miteinander zu verbindenden Flächen
einen kleinen Winkel einschließen, um den unmittelbar einsetzenden Abbrenn-und Schweißvorgang
leichter durchführen zu können.
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Durch die am Ende des Abbrennvorganges in bekannter Weise erfolgende
Stauchung entsteht an der Schweißstelle ein sogenannter Stauchwulst. Wenn dieser
restlos entfernt werden soll, so kann die hierfür erforderliche Vorrichtung (Abschervorr
ichtung, Fräsvorrichtung u. dgl.) auf dem gleichen Fahrwerk wie die Schweißeinrichtung
untergebracht und gegebenenfalls mit dieser so kombiniert werden, daß die Entgratung
sich unmittelbar an den Stauchvorgang anschließt und eventuell noch im eingespannten
Zustand durchgeführt wird. Die Entgratungsvorrichtung kann aber auch außerhalb der
Spannvorrichtung liegen und in Tätigkeit treten, wenn diese entspannt und die Schweißvorrichtung
zurückgezogen wird.
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In ähnlicher Weise kann vorteilhaft auch eine Entzunderungsvorrichtung
mit der Schweißvorrichtung so kombiniert sein, daß sie Schweiß- und Stromzuführungsflächen
erst kurz vor dem Einspannen reinigt. Hierzu können an sich bekannte Zunderbrecher
und/oder Dampf- oder Heißluftstrahlen Anwendung finden.
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Zur Veranschaulichung des prinzipiellen Aufbaues der Schweißvorrichtung
ist in der Zeichnung ein Beispiel schematisch dargestellt, dem der Fall zugrunde
liegt, daß die Einheit, welche die für die Schweißung unmittelbar benötigten Teile
enthält und mit der Bewegung des abziehenden Walzgutstranges fein zu synchronisiert
ist, von der anderen, schwereren Einheit, welche die übrigen Hilfseinrichtungen
enthält und mit der Bewegung des Walzgutstranges nur grob synchronisiert zu werden
braucht, getragen wird. Das Ausführungsbeispiel lehnt sich in der Formgebung einzelner
Teile an bekannte stationäre Stumpf schweißmaschinen an; die Erfindung ist jedoch
hierauf keineswegs beschränkt. Vielmehr können Anordnung und Gestalt der einzelnen
Teile im Rahmen der Erfindung weitgehend vom dargestellten Beispiel abweichen und
dem vorliegenden Zweck angepaßt sein.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein in der Pfeilrichtung in das nachfolgende
Walzgerüst einwandernder Walzgutstrang bezeichnet, dessen rückwärtiges Ende mit
dem nachfolgenden Knüppel t, der beispielsweise aus einem Anwärmofen angeliefert
wurde, zusammenzuschweißen ist. 3, 4 sind die üblichen Einspann- und Stromzuführungsbacken
auf dem Stauchschlitten 7, welche am vorderen Ende des Knüppels 2 angreifen. Mit
5, 6 sind die entsprechenden Einspann- und Stromzuführungsbacken für das rückwärtige
Ende des Walzgutstranges 1 bezeichnet. In den Teilen 8 und 9 sind die zugeordneten
Antriebsmittel, z. B. hydraulische Druckzylinder oder Elektromotoren, für die beweglichen
Backen 3, 5 untergebracht. Der auf dem Bett 10 bewegliche Stauchschlitten 7 wird
von einem bei 11 vorhandenen Antrieb, der ebenfalls hydraulischer oder elektromotorischer
Art sein kann, in üblicher Weise bewegt. Die beschriebenen Teile 3 bis 11 können
in Aufbau, Anordnung und Steuerung beliebig und gegebenenfalls in gleicher oder
ähnlicher Weise ausgeführt sein wie bei den bekannten Stumpfschweißmaschinen. Unterschiedlich
gegenüber diesen ist jedenfalls, daß sie zu einer für sich geschlossenen Einheit
A zusammengefaßt sind, welche gegenüber der die übrigen Teile und Hilfseinrichtungen
einer Stumpfschweißmaschine enthaltenden Einheit B in der Walzrichtung längs verschiebbar
ist. Diese Baueinheit B enthält den oder die Schweißtransformatoren, die Kühlmittel-
und gegebenenfalls Kraftmittelpumpen, die Schalt- und Steuereinrichtungen usw. In
ihr können auch die für die bei 8, 9 und 11 vorhandenen Antriebe der Einheit A erforderlichen
Steuerungs- und Regeleinrichtungen untergebracht sein. Die Baueinheit B ist -wie
durch die Räder 12, 13 angedeutet ist - in der Walzrichtung vor- und zurückfahrbar.
Der zugehörige Antrieb kann sich mit auf dem Fahrwerk für die Einheit B befinden;
er kann aber gegebenenfalls aus Gewichtsersparnisgründen auch ortsfest angeordnet
sein und mit dem Fahrwerk, z. B. durch einen bei 16 angedeuteten Seil- oder Kettenzug
od. dgl., mit einer stationären Antriebsmaschine 17 über ein Getriebe 18 in Verbindung
stehen.
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Wie schon ausgeführt wurde, erfolgt die Steuerung der hin- und hergehenden
Bewegung der Einheit B in der Weise, daß sie vom Erfassen des Strangendes 1 ab durch
die Backen 5, 6 mit der Geschwindigkeit des Stranges nach vorn bewegt wird, d. h.
mit dem Strang mitläuft, wobei an die Genauigkeit der Mitlaufsteuerung
keine
großen Anforderungen gestellt zu werden brauchen, weil die Einheit B mit dem Strang
1 nicht unmittelbar in Verbindung steht. Die Einheit A, welche von der Einheit B
getragen wird und dieser gegenüber - wie durch die Räder 14, 15 angedeutet ist -
längs verschiebbar ist, bedarf nur eines Regelantriebes, welcher die relativ kleinen
Weg- und Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen der Einheit B und dem Strang 1 ausgleicht.
Auf diese Weise wird es mit relativ einfachen Regelmitteln möglich, die Bewegung
der eigentlichen Schweißeinrichtung bzw. der Einheit A mit der Bewegung des Stranges
1 genau zu synchronisieren.
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Der Ablauf der einzelnen Vorgänge beim Entzundern, Einspannen, bei
der Schweißung, beim Entgraten und beim Ausspannen und die zugehörigen Steuermittel
werden nicht näher beschrieben. Um den Rücklauf der Schweißvorrichtung am Ende der
automatischen Stumpfschweißung einzuleiten, kann mit der Steuerbewegung zum Öffnen
der Spannbacken eine Abschaltung des Regelantriebes und gleichzeitiges Umschalten
des Hauptantriebes für die Einheit B auf Rücklauf ausgelöst werden. Das Ende des
Rücklaufweges kann ein Tastschalter bestimmen, der das Ende des Stranges 1 und/oder
den Anfang des anzuschweißenden Walzgutstranges 2 - gegebenenfalls in Verbindung
mit weiteren Tastgliedern - abtastet, den Rücklaufantrieb abschaltet, auf geregelten
Vorwärtsantrieb umschaltet und den automatischen Schweißvorgang einleitet, welcher
mit dem Schließen der Spann- und Stromzuführungsbacken beginnt. Die Tastglieder
können auch hier mechanischer, elektrischer (z. B. kapazitiver) oder optischer Art
sein.
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Es kann vorteilhaft sein, für das Kühlmittel in der Baueinheit B eine
eigene Rückkühlung vorzusehen; dann ist für die bewegliche Schweißeinrichtung nur
eine bewegliche Stromzuführung erforderlich, die gegebenenfalls aus einem flexiblen
Kabel bestehen kann, das in an sich bekannter Weise reibungs- und knickfrei geführt
wird.
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Im Ausführungsbeispiel ist nur ein einziger Walzgutstrang berücksichtigt.
Die Erfindung ist aber auch bei Walzenstraßen mit zwei oder mehreren parallelen
Strängen anwendbar. Es brauchen nur die für eine Einzelschweißung erforderlichen
Spann- und Führungsmittel der Einheit A vermehrt und die Lage der Stränge entsprechend
angeordnet zu werden. Entsprechendes gilt für die Strom-, Kühl- und gegebenenfalls
Druckmittelversorgung von der Einheit B aus, die mit der Einheit A durch nicht gezeichnete
flexible Strom-, Kühl- und gegebenenfalls Druckmittelleitungen in Verbindung steht.