DE1095426B

DE1095426B - Einrichtung fuer das Stumpfschweissen von stangenfoermigem Gut

Info

Publication number: DE1095426B
Application number: DEA28999A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Annen; Dipl-Ing Karl Heim
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1958-02-19
Filing date: 1958-03-06
Publication date: 1960-12-22
Also published as: CH356222A

Description

Einrichtung für das Stumpfschweißen von stangenförmigem Gut Bei der Verarbeitung von stangenförmigem Gut in Walzwerken konnte bis jetzt nur ein Fertigprodukt beschränkter Länge erhalten werden, da diese Länge von der zu verwalzenden Knüppel-, Platinen- oder Blocklänge abhängig ist. In neuerer Zeit werden aber immer höhere Walzgeschwindigkeiten verlangt, die eine entsprechende größere Störungsgefahr mit großem Produktionsausfall mit sich bringen. Infolgedessen ist es daher bereits vorgeschlagen worden, ein sogenanntes endloses Walzen vorzusehen, d. h. das zu walzende stangenförmige Gut vor dem Einführen in die Walzenstraße durch Schweißen zu einem endlosen Strang zu verbinden. Zu diesem Zweck soll eine an sich bekannte Abbrenn-Stumpfschweißmaschine verwendet werden, wobei mittels der Spannbacken einer fahrenden Schweißmaschine jeweils das eine Gutstück gegen das Ende des vorauslaufenden Gutstückes gedrückt und mit diesem verschweißt wird. Die Spannbacken dienen gleichzeitig als Stromzuführungskontakte bzw. Elektroden, wobei die Verbindung der beiden Teile durch Abbrennen mit nachfolgendem Stauchen erfolgt.
Die Verwendung einer normalen Stumpfschweißmaschine für den angegebenen Zweck dürfte aber auf praktische Schwierigkeiten stoßen, und es ist daher fraglich, ob das Schweißen von stangenförmigem Gut auf diese Weise verwirklicht werden kann, und zwar insbesondere, wenn es sich um Knüppel größerer Abmessungen handelt.
Für die kontinuierliche Herstellung von Rohren aus stumpf aneinandergeschweißten Bändern ist es bereits bekannt, zwecks Erwärmung des Grates bzw. Restgrates an den Schweißstellen, um eine nachträgliche Verformung zu ermöglichen, einen mit der Geschwindigkeit des bandförmigen Gutes mitbewegten Spuleninduktor zu verwenden. Hier handelt es sich um eine Erwärmung der Schweißstellen nach ihrer Verschweißung.
Die erfindungsgemäße Einrichtung für das Stumpfschweißen von stangenförmigem Gut, insbesondere aus Stahl, welches in kontinuierlichem Verfahren in einer Walzenstraße weiterverarbeitet wird, besteht aus einem fahrbaren Schweißaggregat mit mindestens einem Spulen- , induktor, der die erforderliche Heizleistung auf die gegenüberliegenden Enden der aufeinanderfolgenden Gutstücke überträgt und diese zusammenschweißt und mindestens zwei Klemmvorrichtungen für die axiale Verschiebung des Gutes aufweist.
An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt die Fig. 1 in schematischer Weise als Ausführungsbeispiel eine Anlage für das Druckschweißen von Stahlknüppeln in einem Walzwerk. Die Fig.2 und 3 zeigen zwei Varianten bezüglich der Anordnung der Spuleninduktoren des Schweißaggregates, während verschiedene Ausführungsformen der Induktoren in den Fig. 4 bis 7 veranschaulicht sind.
In Fig. 1 bedeutet 1 die Gutstücke, beispielsweise Knüppel, die mit Hilfe eines Rollganges 2 dem fahrbaren Schweißaggregat 3 zugeführt werden, welches dazu dienen soll, die einzelnen Stücke zu einem endlosen Knüppelstrang 4 zu verschweißen. Mit 5 und 6 sind weitere Rollgänge bezeichnet, die in einer kontinuierlichen Bewegung die zusammengeschweißten Knüppel zu dem ersten Walzengerüst 7 einer Walzenstraße befördern. Zwischen dem Schweißaggregat 3 und dem Walzengerüst 7 sind noch eine Sprüheinrichtung 8 sowie eine Fräseinrichtung 9 angeordnet.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist das fahrbare Schweißaggregat 3 mit einem Spuleninduktor 10 und zwei Klemmvorrichtungen 11, 12 versehen, wovon die eine vor und die andere nach dem Induktor in der Bewegungsrichtung der Knüppel gesehen angeordnet ist. Die Klemmvorrichtung 11 ist am Schweißaggregat so angeordnet, daß sie relativ zum Schweißaggregat 3 axiale Hin- und Herbewegungen durchführen kann. Der Spuleninduktor 10 ist so ausgebildet, daß der induzierte Strom axial im Walzgut verläuft, d. h. senkrecht zur Trennfuge der miteinander zu verschweißenden Enden der aufeinanderfolgenden Knüppel t. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Induktors ist in Fig.4 veranschaulicht, wobei der Verlauf der durch den Wechselstrom im Induktor 10 hervorgerufenen Wirbelströme 20 in Fig. 5 angedeutet ist. Je nach der Konstruktion des Induktors durchsetzt das geschlossene Feld eine oder mehrere Seitenflächen des Walzgutes. Vorzugsweise wird noch der Induktor 10 mit einem magnetischen Konzentrator, beispielsweise bestehend aus lamellierten Blechpaketen, ausgerüstet, so daß der Strom auf die Schweißstelle konzentriert wird. Der axiale Abstand zwischen den Klemmvorrichtungen 11 bzw. 12 und dem Induktor 10 sowie der gegenseitige radiale Abstand der Klemmbacken der Klemmvorrichtungen sind einstellbar und werden entsprechend dem Walzgutquerschnitt angepaßt.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist nunmehr wie folgt Die Knüppel 1 werden in kaltem oder warmem Zustand mit Hilfe des Rollganges 2 dem Schweißaggregat 3 nacheinander zugeführt. Die Klemmvorrichtung 12 des Schweißaggregates wird starr mit dem Ende 13 des vorlaufenden Knüppels verbunden, wobei das Schweißaggregat sich mit der für das Walzgerüst 7 erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Walzgerüstes bewegt. Die Drehzahl der angetriebenen Rollen des Rollganges 2 wird vom Schweißaggregat 3 aus eingestellt. Das über dem Rollgang 2 jeweils beschleunigt nachfolgende Walzgut 1 stößt mit seinem Ende 14 an das Ende 13 des vorlaufenden Knüppels und wird mit Hilfe der axial variabel beweglichen Klemmvorrichtung 11 festgeklemmt, wobei der axiale Anpreßdruck vom Schweißaggregat aus gesteuert wird. Die beiden Klemmvorrichtungen 11, 12 dienen gleichzeitig als Zentriervorrichtungen. Die Rollen des Rollganges 2 müssen so lange eine größere Geschwindigkeit als die Rollen des Rollganges 5 aufweisen, bis die Klemmvorrichtung 1i den Knüppel 1 gefaßt hat. Das Schweißaggregat 3 bzw. der Induktor 10 wird nunmehr eingeschaltet und somit der Schweißvorgang eingeleitet. Zunächst wird infolge der axialen Hin- und Herbewegung der Klemmvorrichtung 11 und der in den Werkstücken durch den Induktor induzierten Spannung ein Lichtbogen zwischen den Stoßflächen der beiden Knüppelenden 13 und 14 erzeugt, wodurch der Abschmelz- bzw. Abbrennvorgang einsetzt und das Walzgut an den Knüppelenden in teigigen oder flüssigen Zustand gebracht wird. Daraufhin erfolgt bei abgeschaltetem Induktor ein schlagartiges Zusammenpressen der beiden Enden 13, 14 unter Druck, indem die Klemmvorrichtung 11 sich in Richtung der Klemmvorrichtung 12 bewegt und die Schweißstelle durch ein schlagartiges Stauchen geschlossen wird, wobei die Stoßflächen der Knüppel sich miteinander verschweißen. Vor der Stauchung der Walzgutenden wird der Induktor 10 ausgefahren oder aufgeklappt.
Während des Schweißvorganges bewegt sich das Schweißaggregat 3 mit den beiden miteinander zu verschweißenden Knüppeln 1 über die Rollbahn 5. Die Rollen dieser Rollbahn 5 sind angetrieben und können mittels nicht dargestellter Fühler vorübergehend gesenkt werden, um die Durchfahrt der Klemmvorrichtungen 11, 12 und des Induktors 10 zu ermöglichen. Es findet somit keine axiale Kraftübertragung durch die Klemmvorrichtung 12 auf das Walzgut 1 statt. Sämtliche Kräfte werden vom Schweißaggregat aufgenommen. Nachdem die Schweißung unter Temperaturüberwachung der Schweißstelle beendet ist, wobei diese Überwachung den Schweißvorgang steuert, lösen die Klemmvorrichtungen 11, 12 sich automatisch von den Knüppeln. Durch ein Steuerorgan wird dann bewirkt, daß das Schweißaggregat 3 sofort nach Freigabe des Walzgutes mit größerer Geschwindigkeit in seine Ausgangslage zurückkehrt. Beim Rücklauf des Schweißaggregates werden die Klemmvorrichtungen 11, 12 sowie der Induktor 10 durch eine Hubvorrichtung automatisch gehoben, so daß die Rollen des Rollganges 5 angehoben bleiben können. Das verschweißte Walzgut 4 wird nunmehr mittels einer feststehenden oder fahrbaren Sprüheinrichtung 8 berieselt, um einen Temperaturausgleich zu erzielen. Gleichzeitig wird ein dem Walzgut folgender Knüppel, wie bereits beschrieben, auf den Rollgang 2 nachgeführt. Vor dem Eintritt in das Walzgerüst 7 werden die Stauchwülste 16 der verschweißten Knüppelenden mittels einer Fräseinrichtung 9 abgefräst, wobei dies auch vor der Sprühstrecke erfolgen kann. Nach der Sprüheinrichtung kann noch ein Nachglühen erfolgen, um einen weiteren Temperaturausgleich zu bewirken, falls dies notwendig ist, wobei Stromzuführungskontakte oder induktive Stromübertragung für diesen Zweck vorgesehen werden. Der erforderliche Gleichlauf zwischen den Knüppeln 1 und dem Schweißaggregat 3 bzw. Sprüheinrichtung 8, falls diese letztere fahrbar ist, erfolgt durch eine Servomotorsteuerung auf elektrischem oder hydraulischem Prinzip.
Die beschriebene Einrichtung ist nicht auf ein Abbrennschweißen mit Lichtbögen beschränkt. Die erforderliche Verbindung der Knüppelenden 13, 14 kann auch durch ein Druckschweißverfahren ohne Lichtbogenerzeugung erreicht werden, d. h. mit einer andern Art des Stumpfschweißverfahrens. In diesem Falle wird die Klemmvorrichtung 11 nicht hin- und herbewegt, sondern nachdem die Knüppelenden 13, 14 von den Klemmvorrichtungen il, 12 gefaßt und zentriert worden sind, wird das Knüppelende 14 mittels der Klemmvorrichtung 11 gegen das Knüppelende 13 gepreßt. Der Schweißstrom wird dann eingeschaltet, worauf die Schweißstelle auf Schweißhitze erwärmt wird und die beiden Knüppelenden unter der Stauchkraft miteinander verschweißt. Dieses Verfahren ist besonders für kleinere Walzgutquerschnitte mit relativ ebenen Stoßflächen geeignet.
Für -dieses letztere Verfahren kann ein Spuleninduktor gemäß Fig. 6 zur Anwendung kommen. Dieser Induktor 21 ist so ausgebildet, daß der induzierte Strom in einer geschlossenen Kreisbahn senkrecht zur Längsachse der beiden miteinander zu verbindenden Knüppel 1 verläuft. Der Verlauf der induzierten Wirbelströme 22 in den Knüppelenden ist in Fig. 7 angedeutet.
In Fig. 2 ist eine weitere Variante des Schweißaggregates 3 gezeigt, die sich von der Anordnung nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß keine eigentlichen Klemmvorrichtungen vorgesehen sind, aber dafür zwei Spuleninduktoren 24, 24', die zugleich als Klemmvorrichtungen dienen. Der eine Induktor 24 ist auf dem Schweißaggregat 3 axial verschiebbar angeordnet. In Fig. 3 ist noch eine weitere Möglichkeit veranschaulicht, bei welcher neben den zwei Spuleninduktoren 24,24' noch die zwei Klemmvorrichtungen 25, 25' vorgesehen sind, wobei die Klemmvorrichtung 25 wiederum so angeordnet ist, daß sie sich axial hin- und herbewegen kann. Bei den Ausführungsformen nach Fig.2 und 3 ist der gegenseitige axiale Abstand zwischen den einzelnen Induktoren 24 und 24' einstellbar. Die Klemmvorrichtungen bilden mit den Induktoren entweder mechanisch sowie funktionell eine Einheit, oder sie sind getrennt. Die Apparatur des Schweißaggregates 3 nach Fig. 1 bis 3 kann entweder im fahrbaren Aggregat selbst untergebracht oder feststehend aufgestellt sein. Im letzteren Falle ist die Apparatur durch flexible Kabel mit dem Aggregat verbunden.
Die elektrische Leistung des Induktors bzw. der Induktoren wird je nach Walzgutquerschnitt eingestellt und ändert sich während des Schweißvorgangs, wobei die Steuerung vom Schweißaggregat aus erfolgt. Die Schweißung erfolgt unter Luft oder in einer Atmosphäre deoxvdierender Gase. Der Induktor kann Luft- oder wassergekühlt sein.
Durch die beschriebene Schweißeinrichtung kann ein unendlich langes Fertigwalzprodukt erzeugt werden. Gleichzeitig werden die bisher auftretenden Störungen beim Einfahren der Walzknüppel in die Walzenstraße vollständig vermieden, wodurch auch die Walzgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung für das Stumpfschweißen von stangenförmigem Gut, insbesondere aus Stahl, welches in kontinuierlichem Verfahren in einer Walzenstraße weiterverarbeitet wird, gekennzeichnet durch ein fahrbares Schweißaggregat mit mindestens einem Spuleninduktor, der die erforderliche Heizleistung auf die gegenüberliegenden Enden der aufeinanderfolgenden Gutstücke überträgt und diese zusammenschweißt, und mit mindestens zwei Klemmvorrichtungen für die axiale Verschiebung des Gutes.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fahrbare Schweißaggregat mit mindestens einem Spuleninduktor und zwei Klemmvorrichtungen ausgerüstet ist, wobei die eine Klemmvorrichtung des Gutes vor dem Spuleninduktor angeordnet ist und relativ zum Schweißaggregat axial hin- und herbeweglich ist, während die andere, nach dem Spuleninduktor angeordnete Klemmvorrichtung relativ zum Schweißaggregat axial unbeweglich angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißaggregat mit zwei Spuleninduktoren ausgerüstet ist, die beide auch als Klemmvorrichtungen ausgebildet sind.
4. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Bezug auf die Bewegungsrichtung des Gutes zweite Klemmvorrichtung auf dem Schweißaggregat axial beweglich angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 904 575, 961 126, %87331 deutsche Auslegeschrift H 11654Ib/7b (bekanntgemacht am 10. 11. 1955) ; schweizerische Patentschrift Nr. 150 052; USA.-Patentschriften Nr. 408 875, 422 190, 2 805 316