DE69625030T2

DE69625030T2 - Verfahren zum kontinuierlichen warmwalzen von knueppeln

Info

Publication number: DE69625030T2
Application number: DE69625030T
Authority: DE
Inventors: Toshio Imae; Kunio Isobe; Hideyuki Nikaido; Katsuhiro Takebayashi; Yoshikiyo Tamai; Koichi Uemura
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-13
Also published as: EP0782890A1; KR100205689B1; WO1997002907A1; CN1059135C; US5957368A; CN1164835A; DE69625030D1; CA2199872C; EP0782890B1; CA2199872A1; EP0782890A4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden und kontinuierlichen Warmwalzen von einigen Dutzend Stahlteilen, z. B. Vorbleche, Brammen, Walzblöcke, Vorblöcke usw.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei diskontinuierlichen Warmwalzstraßen, in denen Stahlteile in einem Vorwalzwerk und einem Fertigwalzwerk einzeln erwärmt und gewalzt werden, um Stahlbleche mit einer gewünschten Dicke herzustellen, kommen häufig Straßenstillstände vor, da das gewalzte Material nicht erfolgreich in den Spalt eingezogen wird, der durch die obere und untere Walze bestimmt ist. Fehlerhafte Formen der vorderen und rückwärtigen Enden des gewalzten Materials beeinträchtigen die Produktausbeute oft beträchtlich.
Daher hat man in den letzten Jahren ein verbessertes Walzverfahren eingesetzt (das Endloswalzen), bei dem das rückwärtige Ende eines zu walzenden Stahlteils vor dem Fertigwalzen mit dem vorderen Ende des zu walzenden nachfolgenden Stahlteils verbunden wird. Das entstehende Stahlteil wird kontinuierlich einer Warmwalzstraße zugeführt.
In dieser Hinsicht kann man Bezug auf JP-A-58-122,109 nehmen, in dem ein Verfahren beschrieben wird, bei dem vor dem Walzen das rückwärtige Ende eines vorausgehenden Stahlteils stumpf mit dem vorderen Ende eines nachfolgenden Stahlteils verschweißt wird, und zwar über der gesamten Fläche der Endseiten. In JP-A-4-89,120 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils gegenüber dem vorderen Ende eines nachfolgenden Stahlteils angeordnet wird, und zwar mit einem Spalt an der Eintrittsseite eines warmen Fertigwalzgerüsts. In diesem Bereich wird ein magnetisches Wechselfeld in Dickenrichtung an die Stahlteile angelegt, um sie zu erwärmen und ihre Temperatur durch Induktionserwärmung anzuheben. Anschließend werden die beiden Stahlteile durch Druck verbunden.
Bei derartigen kontinuierlichen Warmwalzvorgängen von Stahlteilen dient ein zusätzlicher Schneideschritt als Vorbereitungsschritt für den Verbindungsvorgang. Bei diesem Schneideschritt werden fehlerhafte Abschnitte am vorderen und rückwärtigen Ende des Stahlteils mit einer Endenschere, einer Trommelschere oder einer ähnlichen Vorrichtung abgeschnitten. Beim Schneideschritt kann es jedoch vorkommen, dass sich das vordere und/oder rückwärtige Ende des Stahlteils nach oben oder unten verbiegt. Dadurch werden die Stahlteile beim Zusammendrücken mit einem Versatz nach oben oder unten verbunden (im Weiteren als "Versatz" bezeichnet).
Der Grund für die Verbiegung des Endes des Stahlteils beim Schneideschritt liegt darin, dass in der Schnittebene ein Moment erzeugt wird, wenn die Endenschere das Ende des Stahlteils durchtrennt. Normalerweise werden das vorausgehende Stahlteil und das nachfolgende Stahlteil mit der gleichen Schneidklinge beschnitten, wodurch sie sich in entgegengesetzte Richtungen biegen. Werden die Stahlteile in diesem Zustand zum Anheben ihrer Temperatur erwärmt und zusammengedrückt, so biegen sie sich leicht weiter nach oben bzw. unten, und die wirksame Verbindungsfläche nimmt beträchtlich ab. Dies ist nachteilig, weil es häufig dazu führt, dass die Stahlteile im folgenden Fertigwalzvorgang an der Verbindungsstelle brechen. Verwendet man eine quergerichtete Induktionsheizung als Erwärmungsvorrichtung, bei der ein magnetisches Wechselfeld in Dickenrichtung an die Stahlteile angelegt wird, damit sie durch Induktionsheizung erwärmt werden, so muss man aufgrund der Einbauraumanforderungen der Heizspule eine Klemme zum Einspannen der Stahlteile an einem Ort verwenden, der von den Enden der Stahlteile entfernt ist. Man ist zu dem Schluss gekommen, dass der Einfluss der Verbiegung beim Zusammendrückvorgang der Stahlteile ausgeprägter wäre, wenn man eine Klemme verwenden würde, die ein Paar oberer und unterer Backenelemente aufweist, die sich zu den Enden der Stahlteile erstrecken.
Weiterhin ist in JP-A-5-185,111 eine Schneidevorrichtung mit einem Aufbau beschrieben, bei dem zwei Paare oberer und unterer Trommeln entlang der Beförderungsrichtung des gewalzten Materials angeordnet sind, die sich jeweils entgegengesetzt zueinander drehen. An jedem Trommelpaar sind Schneidklingen montiert, die entgegengesetzt gerichtet sind. In JP-A-56-27,719 und in JP-A-56-119,311 sind jeweils Schneidetechniken beschrieben, bei denen die Scherenglieder einer Trommelschere mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden, wenn sie das Ende des Stahlteils abschneiden. In JP-A-7-251,203 gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs wird eine Schneidetechnik beschrieben, bei der eine bewegliche Schere zum Abschneiden des Stahlteilendes mit paralleler Oberflächenanordnung verwendet wird, wenn man eine Anzahl länglicher Stahlteile, die dann warmgewalzt werden, für das Warmwalzen durch Laserschweißen verbindet. Bei der Anwendung solcher Vorrichtungen und/oder Techniken auf das Schneiden von Stahlteilen ist es jedoch nach wie vor nicht möglich, das Verbiegen der Stahlteile zu verringern, das den Versatz an der Stoßstelle verursacht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verringern des Versatzes an der Verbindungsstelle der Stahlteile auch dann bereitzustellen, wenn eine quergerichtete Hochfrequenz- Induktionserwärmung als Heizverfahren verwendet wird, wodurch ein stabiles kontinuierliches Warmwalzen ohne beschädigte Verbindungen oder Brüche an den Stoßstellen ausführbar werden soll.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfinder haben hinsichtlich der genannten Aufgabe sorgfältige Forschungen und Untersuchungen angestellt und sind zu der neuen Erkenntnis gekommen, dass es zum Erfüllen der Aufgabe sehr wirksam wäre, das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils in der gleichen Richtung zu krümmen und zusätzlich die Verbiegung dadurch zu verkleinern, dass man die Enden mit einer Trommelschere durchtrennt, die sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten dreht. Die Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.
Gemäß der Erfindung wird ein kontinuierliches Warmwalzverfahren zum kontinuierlichen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen bereitgestellt, umfassend die Schritte:
Befördern eines vorausgehenden Stahlteils und eines nachfolgenden Stahlteils in der gleichen Richtung;
Abschneiden des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils und des vorderen Endes des nachfolgenden Stahlteils mit einer Trommelschere, die eine obere Trommel und eine untere Trommel umfasst, auf deren Außenrändern sich Schneidklingen befinden, wobei die Stahlteile zwischen den Trommeln zu liegen kommen;
Verbinden des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils mit dem vorderen Ende des nachfolgenden Stahlteils;
Einführen der verbundenen Stahlteile in die Walzanlage, wobei im Verfahren das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils einzeln durch erste und zweite Paare von Schneidklingen beschnitten werden, und
worin die Schneidklingen eines jeden Paars an gegenüberliegenden Seiten der Stahlteile angeordnet sind, und zum Zeitpunkt des Schnitts die Vorderseiten der Klingen des ersten Paars in entgegengesetzte Richtungen zeigen, und die Vorderseiten der Klingen des zweiten Paars in entgegengesetzte Richtungen relativ zu den Klingen des ersten Paars zeigen,
dadurch gekennzeichnet, dass die an der Vorderseite der Stahlteile angeordneten Schneidklingen und die an der rückwärtigen Seite der Stahlteile angeordneten Schneidklingen verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklingen, die sich mit ihren Rückseiten nach vorne drehen, größer ist als die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklingen, die sich mit ihren Vorderseiten nach vorne drehen,
und dadurch, dass das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils dadurch miteinander verbunden werden, dass man die Schnittseiten erwärmt und deren Temperatur durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung anhebt und die Schnittseiten zusammendrückt, damit die Schnittseiten stumpf geschweißt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Unterschied der Umfangsgeschwindigkeiten beim Schneiden der Stahlteile nicht mehr als 5 Prozent beträgt.
Gemäß der Erfindung kann das Stahlteil mit einer Trommelschere geschnitten werden; es kann jedoch auch mit zwei Trommelscheren geschnitten werden, die im Tandem entlang der Fortbewegungsrichtung des Stahlteils angeordnet sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:
Fig. 1 einen Hauptabschnitt der Schneidklingen;
Fig. 2 den Ort des Hauptabschnitts der Schneidklingen bei positiver Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten;
Fig. 3 skizzenhaft eine herkömmliche Trommelschere;
Fig. 4 eine Erläuterung des Schneidevorgangs, bei dem das Stahlteil mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit geschnitten wird;
Fig. 5(a), (b) und (c) eine Erläuterung des Schneidevorgangs, des Verbindungsvorgangs und des Walzvorgangs eines Stahlteils beim Schneiden mit dem herkömmlichen Verfahren;
Fig. 6 eine Trommelschere zum Schneiden eines Stahlteils gemäß der Erfindung;
Fig. 7(a) und (b) eine Erläuterung des Schneidevorgangs beim Schneiden eines Stahlteils mit dem herkömmlichen Verfahren;
Fig. 8(a) und (b) eine Erläuterung des Schneidevorgangs beim Schneiden eines Stahlteils gemäß der Erfindung;
Fig. 9(a) und (b) eine Erläuterung des Verbiegungsvorgangs und des Verbindungsvorgangs beim Schneiden eines Stahlteils gemäß der Erfindung;
Fig. 10 eine Erläuterung des Schneidevorgangs, bei dem das Stahlteil mit einer positiven Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten geschnitten wird;
Fig. 11 eine Erläuterung des Schneidevorgangs, bei dem das Stahlteil mit einer negativen Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten geschnitten wird;
Fig. 12 eine Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten und der Verbiegung (Krümmung);
Fig. 13 eine Erläuterung der Größe des Vorsprungs am Ende des Stahlteils nach dem Schneiden;
Fig. 14 eine Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten und der Größe des Vorsprungs am Ende des Stahlteils;
Fig. 15(a) und (b) zum Vergleich die Form der Enden des Stahlteils für den Fall, dass das Stahlteil mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit geschnitten wird, und die Form der Enden des Stahlteils für den Fall, dass das Stahlteil mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten geschnitten wird;
Fig. 16 ein weiteres Beispiel der Anordnung einer Trommelschere, die sich zum Ausführen der Erfindung eignet;
Fig. 17 eine Anordnung einer kontinuierlichen warmen Fertigwalzanlage; und
Fig. 18 die Skizze einer Trommelschere, die in der Ausführungsform des Erfindungsbeispiels 1 verwendet wird.

BESCHREIBUNG DER BESTEN ART, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN

Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen. Fig. 1 zeigt den Hauptteil eines Schneidklingenpaars beim Schneidevorgang. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Vorderseite der Schneidklinge. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet die rückwärtige Seite der Schneidklinge. Zusammen mit der Rate f der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten zeigt Fig. 2 die Spitze der Schneidklinge angeordnet auf einem Paar oberer und unterer rotierender Trommeln einer Trommelschere.
Dargestellt ist der Ort der Schneidklingen bei positiver Differenzrate der Umfangsgeschwindigkeiten. Die Differenzrate der Umfangsgeschwindigkeiten wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
f = (Vf - Vb)/Vb · 100%
wobei Vf die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklinge ist, die sich mit der Rückseite der Schneidklinge nach vorne dreht, und Vb die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklinge, die sich mit der Vorderseite der Schneidklinge nach vorne dreht. Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Beim herkömmlichen Verfahren, siehe Fig. 3, wird eine Schneidklinge über dem Stahlteil angeordnet und mit der Rückseite der Schneidklinge nach vorn gedreht. Eine weitere Schneidklinge ist unter dem Stahlteil angeordnet und wird mit der Vorderseite der Schneidklinge nach vorn gedreht. Diese Schneidklingen werden mit der gleichen Geschwindigkeit (gleichen Umfangsgeschwindigkeit) gedreht, damit sie das rückwärtige Ende der vorausgehenden Stahlteils bzw. das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils abtrennen (Fig. 7(a), (b)). Der Schneidevorgang gerade nach den Eindringen der Schneidklingen in das Stahlteil ist in Fig. 4 dargestellt (Abtrennen des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils). Dabei bezeichnen die Zeichen O und Q die Spitzender Schneidklingen. Die Flächen OP und QR bezeichnen die Berührflächen, mit denen die Schneidklingen beim Eindringen in das Stahlteil in Kontakt kommen.
Da sich bei diesem Schneidverfahren die Berührflächen OP und QR der Schneidklingen vorne und hinten an der Fläche OQ befinden, wird ein Biegemoment M (durch Pfeile in der Zeichnung dargestellt), das in der Scherfläche zentriert ist, in dem Stahlteil erzeugt. Dadurch krümmt sich das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils S1 nach dem Schneiden nach oben. Da das Biegemoment beim Schneiden des vorderen Endes des nachfolgenden Stahlteils in der gleichen Richtung in der Scherfläche zentriert auf das Stahlteil einwirkt, krümmt sich das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils S2 nach unten (siehe Fig. 7(b)). Daher erhält man beim Verbinden des vorausgehenden Stahlteils mit dem nachfolgenden Stahlteil den Verbindungszustand nach Fig. 5(a).
Werden nun die wie beschrieben nach oben und unten gekrümmten Stahlteile erwärmt, um ihre Temperatur zu erhöhen, und anschließend zusammengedrückt und dadurch verbunden, so tritt ein in Fig. 5(b) dargestellter Versatz auf. Die Teile des Versatzes überlappen das Grundmetall während des Fertigwalzens, siehe Fig. 5(c). Dabei entsteht ein Bereich mit verminderter Dicke, der bewirken kann, dass die gewalzte Platte während des Walzvorgangs bricht. Daher wird eine zulässige Größe des Versatzes d festgelegt, der nicht mehr als ungefähr 10% des Fertigmaßes betragen darf. Abhängig von der Dicke des Fertigmaßes kann er jedoch geringfügig schwanken.
Gemäß der Erfindung werden das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils jeweils für sich von zwei Paar Schneidklingen geschnitten. In diesem Fall sind bei einem Schneidklingenpaar die Klingenvorderseiten an der Vorder- und Rückseite des Stahlteils entgegengesetzt gerichtet. Beim zweiten Schneidklingenpaar sind die Klingenvorderseiten bezogen auf das erste Schneidklingenpaar entgegengesetzt ausgerichtet. Damit ist die Krümmungsrichtung des vorausgehenden Stahlteils gleich der Krümmungsrichtung des nachfolgenden Stahlteils. Man kann damit den Versatz am Verbindungsstück beträchtlich verkleinern.
Fig. 6 zeigt eine Trommel-Endenschere, die sich zum Ausführen der Erfindung eignet. Die abgebildete Endenschere umfasst Trommeln d&sub1;, d&sub2;, die an der Vorderseite und Rückseite des Stahlteils angeordnet sind, und Schneidklingen c&sub1;, c1', c&sub2;, c2', die fest mit den Oberflächen der Trommeln verbunden sind. Die Schneidklinge c&sub1; ist mit der Schneidklinge c1' gepaart, und die Schneidklinge c&sub2; ist mit der Schneidklinge c2' gepaart. Schneidet ein Schneidklingenpaar ein Stahlteil, so sind die Schneidklingen-Vorderseiten für jedes Schneidklingenpaar entgegengesetzt gerichtet. Die Klingenvorderseiten der Schneidklingenpaare c&sub1; und c1' und die Klingenvorderseiten der Schneidklingenpaare c&sub2; und c2' sind ebenfalls entgegengesetzt gerichtet. In Fig. 6 sind die Trommeln d&sub1;, d&sub2; drehbar an Trommeleinspannvorrichtungen befestigt, die in einem Gehäuse untergebracht sind (nicht dargestellt). Die oberen Trommeln drehen sich gegen den Uhrzeigersinn und die unteren Trommeln im Uhrzeigersinn. Damit werden das vorausgehende Stahlteil bzw. das nachfolgende Stahlteil von einem Schneidklingenpaar c&sub1;, c1' geschnitten, das fest mit den Oberflächen der Trommeln d&sub1;, d&sub2; verbunden ist, bzw. von dem weiteren Schneidklingenpaar c&sub2;, c2', das fest mit den Oberflächen der Trommeln d&sub1;, d&sub2; verbunden ist, während sie in der Zeichnung von der linken Seite auf die rechte Seite transportiert werden.
Zum Vergleich zeigen Fig. 7(a), (b) den Schneidevorgang beim Schneiden des Stahlteils mit einer herkömmlichen Trommelschere und Fig. 8(a), (b) den Schneidevorgang beim Schneiden des Stahlteils gemäß der Erfindung.
Werden die Stahlteile mit den gleichen Schneidklingen geschnitten, siehe Fig. 7(a), (b), so ist es beim Abtrennen des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils und des vorderen Endes des nachfolgenden Stahlteils generell schwierig, die Krümmungsrichtungen und den Umfang der Krümmung gleich zu machen. Beim Schneidevorgang nach Fig. 8(a), (b) ist es jedoch möglich, den beim Schneiden der Stahlteile erzeugten Umfang der Krümmung zu verkleinern, damit der Versatz geringer wird, indem man die Zwischenräume eines jeden Schneidklingenpaars einstellt.
Schneidet man das Stahlteil mit einer Schere nach Fig. 6, siehe oben, so kann man die Schneidklingen c&sub1;, c1', und c&sub2;, c2' zum Schneiden sowohl des vorausgehenden Stahlteils als auch des nachfolgenden Stahlteils verwenden. Wichtig ist dabei jedoch, so zu schneiden, dass sich die Stahlteile in die gleiche Richtung krümmen.
Schneidet man wie beschrieben die Enden des vorausgehenden Stahlteils und des nachfolgenden Stahlteils mit den Schneidklingen c&sub1;, c1' bzw. c&sub2;, c2', so krümmen sie sich häufig wie in Fig. 9(a) dargestellt. Anschließend werden sie erwärmt, um ihre Temperatur anzuheben, und gegeneinander gedrückt. Dadurch erzielt man eine zufrieden stellende Verbindung gemäß Fig. 9(b).
Das beschriebene Verfahren vermag in dieser Hinsicht die Größe der Krümmung nicht ausreichend vermindern, und es können Schwankungen bei der Größe der Krümmung auftreten. Daher verbleiben gewisse Probleme hinsichtlich der Betriebszuverlässigkeit. Die Erfinder haben daher eingehend nach Lösungen für dieses Problem gesucht. Diese Untersuchungen haben die Erfinder zu der Erkenntnis geführt, dass man durch das Ausführen des Schneidevorgangs mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten nicht nur die Größe der Krümmung sondern auch die Schwankungen des Krümmungsumfangs verringern kann.
Als Beispiel wird anhand von Fig. 10 das Schneiden des rückwärtigen Endes des vorhergehenden Stahlteils S1 beschrieben, wobei sich das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils S1 nach oben wölbt. Fig. 10 zeigt den Schneidevorgang gerade nach dem Eindringen der Schneidklingen in das Stahlteil, wenn das Stahlteil mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten durchtrennt wird (die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten beträgt 5%). Dabei ist die Bewegungsgeschwindigkeit Vf der Schneidklinge, die sich mit der Klingenrückseite nach vorne dreht, größer als die Bewegungsgeschwindigkeit Vb der Schneidklinge, die sich mit der Klingenvorderseite nach vorne dreht. Das Biegemoment M beim Schneiden mit einer positiven Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten (5%) ist kleiner als das Biegemoment M beim Schneiden mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, siehe Fig. 4. Dies ist so, weil die Bewegungsgeschwindigkeit Vf der Schneidklinge, die sich mit der Klingenrückseite nach vorne dreht, größer ist als die Bewegungsgeschwindigkeit der anderen Schneidklinge. Dadurch, siehe Fig. 10, wird die vertikale Ebene, die die Spitze O der Schneidklinge enthält, an der Rückseite der anderen Schneidklinge angeordnet, und die vertikale Ebene, die die Spitze Q der Schneidklinge enthält, wird an der Rückseite der anderen Schneidklinge angeordnet. Damit überlappen sich die Berührflächen OP und QR der Schneidklingen (gestrichelt dargestellter Bereich), und die Größe der Krümmung bei positiver Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten ist sehr klein.
Dagegen unterscheidet sich das Biegemoment M beim Schneiden mit einer negativen Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten vom Schneiden mit einer positiven Differenz der Umfangsgeschwindig keiten dadurch, dass es größer ist als das Biegemoment M bei Schneiden unter den Bedingungen gemäß Fig. 4.
Fig. 11 zeigt den Schneidevorgang gerade nach dem Eindringen der Schneidklingen in das Stahlteil, wenn das Stahlteil mit einer negativen Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten (die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten beträgt -5%) geschnitten wird. Dabei ist die Bewegungsgeschwindigkeit Vf der Schneidklinge, die sich mit der Klingenrückseite nach vorne dreht, kleiner als die Bewegungsgeschwindigkeit Vb der Schneidklinge, die sich mit der Klingenvorderseite nach vorne dreht. Der Schneidevorgang bei einer negativen Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten (-5%) unterscheidet sich vom Schneidevorgang bei einer positiven Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vf der Schneidklinge, die sich mit der Klingenrückseite nach vorn dreht, ist kleiner als die Bewegungsgeschwindigkeit der anderen Schneidklinge. Dadurch, siehe Fig. 11, wird die vertikale Ebene, die die Spitze O der Schneidklinge enthält, an der Vorderseite der anderen Schneidklinge angeordnet, und die vertikale Ebene, die die Spitze Q der Schneidklinge enthält, wird an der Vorderseite der anderen Schneidklinge angeordnet. Die Berührfläche OP der einen Schneidklinge hat Abstand von der Berührfläche QR der anderen Schneidklinge, und zwar den Bereich, der durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Damit fällt bei einer negativen Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten die Krümmung größer aus als bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit. Der Schneidevorgang beim Schneiden des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils ist oben beschrieben. Beim Schneidendes vorderen Endes des nachfolgenden Stahlteils ist es erforderlich, dass sich die Schneidklinge, die sich mit der Klingenrückseite nach vorne dreht, unter dem Stahlteil befindet, und die Schneidklinge, die sich mit der Klingenvorderseite nach vorne dreht, über dem Stahlteil angeordnet ist. Zudem wird die Bewegungsgeschwindigkeit der erstgenannten Schneidklinge gegenüber der Bewegungsgeschwindigkeit der letztgenannten Schneidklinge erhöht, damit gemäß dem Schneideverfahren der Erfindung der Umfang der Krümmung geringer wird.
Fig. 12 zeigt den Zusammenhang zwischen der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten und der Größe der Krümmung (Biegung), falls die Stahlteile so geschnitten werden, dass sich das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils nach oben krümmen. Die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten f wird wie beschrieben anhand der Gleichung f = (Vf - Vb)/Vb · 100 % berechnet, wobei Vf die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklinge ist, die sich mit der Rückseite der Schneidklinge nach vorne dreht, und Vb die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklinge, die sich mit der Vorderseite der Schneidklinge nach vorne dreht.
Es ist vorteilhaft, wenn die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten weniger als 5% beträgt. Je größer die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit ist, siehe Fig. 12, desto kleiner ist der Umfang der Verbiegung des Stahlteils. Beträgt jedoch die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten mehr als 5%, so nimmt die Größe des Vorsprungs am Ende des Stahlteils (d. h. die Länge von der Endfläche zum am Weitesten herausragenden Ende im gedachten Rechteck, das gleich der Fläche des Schnittendes ist), siehe Fig. 13, die in Fig. 14 dargestellte Größe an. Es können fehlerhafte Verbindungen erzeugt werden, falls ein quergerichtetes Hochfrequenz- Induktionserwärmungsverfahren eingesetzt wird, bei dem ein magnetisches Wechselfeld am Ende des Stahlteils in Dickenrichtung angelegt wird, um das Stahlteil zu erwärmen (die zulässige Größe des Vorsprungs beträgt ungefähr 5 mm). Insbesondere bei einer Einstellung der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten auf 2-3% kann man die Größe der Verbiegung klein machen und eine schlechte Form in der Verbindungsfläche verhindern.
Da die Krümmung des nachfolgenden Stahlteils meist größer ist als die Krümmung des vorhergehenden Stahlteils, falls das vorausgehende Stahlteil und das nachfolgende Stahlteil mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten geschnitten werden, ist es vorteilhaft, wenn man die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten beim Schneiden des nachfolgenden Stahlteils größer einstellt als die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten beim Schneiden des vorausgehenden Stahlteils, damit der Krümmungsunterschied in beiden Fällen geringer wird.
In Fig. 15(a), (b) sind zum Vergleich die Form des Endes des Stahlteils dargestellt, falls das Stahlteil von den Trommeln durchtrennt wird, die sich mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit drehen, und die Form des Endes des Stahlteils, falls das Stahlteil von den Trommeln durchtrennt wird, die sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen (in der Zeichnung ist die Krümmung nicht dargestellt).
Das Schneiden mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten wird durch das Regeln der Drehgeschwindigkeit der rotierenden Trommel oder durch das Einstellen mindestens einer Höhe der Schneidklingen verwirklicht, die auf den oberen und unteren rotierenden Trommeln angebracht sind, und das Einstellen des Durchmessers der Trommeln.
Fig. 16 zeigt ein weiteres Beispiel des Aufbaus einer Trommel-Endenschere, die sich zum Ausführen der Erfindung eignet. Diese Endenschere ist an der Vorderseite und Rückseite des Stahlteils angeordnet. Sie umfasst Trommeln d&sub1;, d&sub2;, die das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils durchschneiden, Schneidklingen c&sub1;, c1', die fest an den Oberflächen dieser Trommeln montiert sind, Trommeln d&sub3;, d&sub4;, die das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils abschneiden, und Schneidklingen c&sub2;, c2', die fest an den Oberflächen dieser Trommeln montiert sind.
Beim Schneiden des Stahlteils durch die Schneidklingen c&sub1;, c1' und c&sub2;, c2' sind die Vorderseiten der Schneidklingen bei jedem Schneidklingenpaar entgegengesetzt gerichtet, und die Vorderseiten der Klingen des Schneidklingenpaars c&sub1;, c1' sind entgegengesetzt zu den Vorderseiten der Klingen des Sehneidklingenpaars c&sub2;, c2' gerichtet.
Die Bezugszeichen 3 und 4 in Fig. 16 bezeichnen Gehäuse, die die Trommeln d&sub1;, d&sub2; und d&sub3;, d&sub4; aufnehmen, die drehbar auf den Trommeleinspannvorrichtungen in den Gehäusen 3 und 4 montiert sind. Das Stahlteil wird von den Schneidklingen beschnitten, während es in der Zeichnung von der linken Seite auf die rechte Seite befördert wird.
Werden die Enden des vorausgehenden Stahlteils und des nachfolgenden Stahlteils von den Schneidklingen c&sub1;, c1' und c&sub2;, c2' mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten durchtrennt, so biegen sich die Enden des Stahlteils sehr wahrscheinlich in die gleiche Richtung, und die Größe der Verbiegung ist sehr gering. Werden die Enden der Stahlteile erwärmt, um ihre Temperatur zu erhöhen, und gegeneinander gedrückt, so tritt ein ganz geringer Versatz auf, und es wird dadurch verhindert, dass die gewalzte Platte während des Walzens bricht.
Schneidet man das Stahlteil mit der beschriebenen Schere in Fig. 6, so muss man vor dem Schneiden des vorderen Endes des nachfolgenden Stahlteils und nach dem Schneiden des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils eine gewisse Zeitspanne zum Synchronisieren des nachfolgenden Stahlteils mit der Position der Schneidklingen der Trommelschere vorsehen. In diesem Zusammenhang, siehe Fig. 16, ermöglichen es die Trommelscheren, den zeitlichen Verlauf des Schneidens des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils und den zeitlichen Verlauf des Schneidens des vorderen Endes des nachfolgenden Stahlteils durch die Trommeln d&sub1;, d&sub2; und d&sub3;, d&sub4; frei festzulegen. Die Trommelschere ist also besonders vorteilhaft, weil die zum Schneiden erforderliche Zeitspanne verkürzt werden kann.
Fig. 17 zeigt ein Beispiel einer kontinuierlichen Warmwalzanlage für Stahlteile, die mit einer gemäß Fig. 6 aufgebauten Schneidevorrichtung versehen ist.
In der Zeichnung bedeutet das Bezugszeichen 5 ein Vorwalzwerk. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet die Schneidevorrichtung, die die Enden des vorausgehenden Stahlteils s&sub1; und des nachfolgenden Stahlteils s&sub2; durchtrennt. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Verbindungsvorrichtung, die die Schnittenden der Stahlteile durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung aufheizt, um ihre Temperatur zu erhöhen, und die beiden Stahlteile verbindet, indem sie sie während oder nach dem Erwärmen zusammendrückt. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Zunderbrecher. Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet ein Fertigwalzwerk, das die verbundenen Stahlteile kontinuierlich warm fertigwalzt.
In der Anlage mit dem angegebenen Aufbau umfasst die Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung der Verbindungsvorrichtung 7 eine quergerichtete Induktionserwärmungsspule, die ein Paar oberer und unterer Magnetpole enthält, zwischen denen die Stahlteile in Dickenrichtung zu liegen kommen. Die Spule ist so ausgelegt, dass sie ein magnetisches Wechselfeld zwischen den Magnetpolen anlegt, das die Stahlteile erwärmt und deren Temperatur erhöht.
Beim Einsatz einer Induktionserwärmungsspule wie beschrieben kann es schwierig sein, die Enden der Stahlteile einzuschließen und mit einer Klemme zusammenzudrücken, und zwar wegen des Einbauraums, der für die Induktionserwärmungsspule erforderlich ist. Deswegen verwendet man eine Klemmvorrichtung, die zum Einspannen des vorausgehenden Stahlteils und des nachfolgenden Stahlteils Backenelemente aufweist, die sich zu den Enden der Stahlteile erstrecken.
Es ist insbesondere äußerst vorteilhaft, wenn jedes Backenelement mit Ausschnitten versehen ist, die in vorbestimmten Intervallen entlang der Breitenrichtung der Stahlteile kammartig eingeschnitten sind, und zwar im Bereich, durch den der magnetische Fluss verläuft, oder mit einem Isoliermaterial, das die Stahlteile abdeckt.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

Beim Gebrauch der Warmwalzanlage nach Fig. 17 wurden Vorbleche (Stahlsorte: kohlenstoffarmer Stahl) mit 1200 mm Breite und 30 mm Dicke geschnitten, erwärmt und gegeneinander gedrückt und dadurch in folgender Weise verbunden. Die verbundenen Vorbleche wurden nun auf ein Fertigmaß von 0,8 -5 mm gewalzt. Die gewalzte Platte wurde auf Brüche während des Walzens überprüft:

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Ein vorausgehendes Vorblech und ein nachfolgendes Vorblech wurden mit einer Trommelschere beschnitten, die sich mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit drehte, siehe Fig. 3 (Krümmungszustand des vorausgehenden Vorblechs: Krümmungsradius r: ungefähr 2000 mm, Größe der Krümmung d: ungefähr 30 mm, Länge der Krümmung L: ungefähr 400 mm; Krümmungszustand des nachfolgenden Vorblechs: Krümmungsradius r: ungefähr 1000 mm, Größe der Krümmung d: ungefähr 50 mm, Länge der Krümmung L: ungefähr 600 mm, siehe Fig. 7). Die beschnittenen Teile wurden nun von einer Verbindungsvorrichtung für ungefähr 10 Sekunden (Hochfrequenz - Induktionserwärmung, Heizbedingungen: Abgabe 1000 Hz, Erwärmungsrate 100ºC/Sekunde) erwärmt, um die zu verbindenden Oberflächen zu schmelzen. Anschließend wurden die Vorbleche gegeneinander gedrückt und dadurch verbunden (in diesem Fall: Druckkraft: 75 tonf (747,3 kN), Größe des Versatzes: ungefähr 5-8 mm). Die verbundenen Vorbleche wurden anschließend über einen Zunderbrecher in ein Fertigwalzwerk eingeführt (die Spannung zwischen den vorderen Gerüsten wurde auf 0,5-1 kgf /mm² (4,9-9,8 N/mm²) eingestellt; die Spannung zwischen den hinteren Gerüsten wurde auf 1-1,5 kgf/mm² (9,8-14,7 N/mm²) gesetzt; die Dickenabnahme in den Gerüsten 1 bis 3 betrug 30-50%; die Dickenabnahme in den Gerüsten 4 bis 7 betrug 15-30%). Es zeigte sich, dass die gewalzten Platten mit einem Fertigmaß von weniger als 2 mm zwischen den hinteren Walzgerüsten an ihren Verbindungsstellen häufig brachen. Insbesondere betrug für die gewalzte Platte mit 1,5 mm Fertigmaß das Verhältnis der gewalzten Platten, die die Walzgerüste ohne Bruch durchliefen, weniger als 90%.

BEISPIEL DER ERFINDUNG 1

Ein vorausgehendes Vorblech und ein nachfolgendes Vorblech wurden mit einer Trommelschere nach Fig. 18 durchtrennt. Die Winkelgeschwindigkeit der oberen Trommel und der unteren Trommel waren gleich. Die Radien r der Schneidklingen der oberen Trommel und der unteren Trommel standen zum Schneiden des vorausgehenden Vorblechs im Verhältnis rf1/rb1 = 1,02 (die Differenzrate der Umfangsgeschwindigkeiten betrug 2%). Zum Schneiden des nachfolgenden Vorblechs standen die Radien r im Verhältnis rf2/rb2 = 1,04 (die Differenzrate der Umfangsgeschwindigkeiten betrug 4%). Die Krümmungsbedingungen des vorausgehenden Vorblechs betrugen: Krümmung nach oben, Biegung 0,4m&supmin;¹, (Krümmungsradius 2500 mm), Größe der Krümmung 25 mm, Größe des Vorsprungs 4 mm. Die Krümmungsbedingungen des nachfolgenden Vorblechs betrugen: Krümmung nach oben, Biegung 0,7m&supmin;¹ (Krümmungsradius 1400 mm), Größe der Krümmung 30 mm, Größe des Vorsprungs 4 mm. Die beschnittenen Teile wurden nun von einer Verbindungsvorrichtung für ungefähr 10 Sekunden (Hochfrequenz-Induktionserwärmung, gleiche Erwärmungsbedingungen wie beim Vergleichsbeispiel 1) erwärmt, um die zu verbindenden Oberflächen zu schmelzen. Anschließend wurden die Vorbleche gegeneinander gedrückt und dadurch verbunden (in diesem Fall: Druckkraft: 75 tonf (747,3 kN), Größe des Versatzes: ungefähr 0-1 mm). Die Vorbleche wurden nun auf ein Fertigmaß von 0,8 -5 mm gewalzt (Walzbedingungen wie beim Vergleichsbeispiel 1). Es wurden hundert Vorbleche mit 0,8 mm Fertigmaß gewalzt, ohne dass während des Walzens irgendein Bruch auftrat. Damit wurde verifiziert, dass das kontinuierliche Warmwalzen mit dem Verfahren der Erfindung stabil umgesetzt war.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf den Fall, dass das Vorblech nach oben gebogen war und dass die Größe der Krümmung beim Schneiden des Vorblechs gering gehalten wurde. Natürlich kann man die Erfindung ebenso anwenden, wenn sich das Vorblech nach unten krümmt und die Größe der Krümmung beim Schneiden des Vorblechs gering gehalten wird.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Da man den erzeugten Versatz beim Verbinden der Stahlteile mit quergerichteter Hochfrequenz-Induktionserwärmung gemäß der Erfindung außerordentlich gering halten kann, ist das kontinuierliche Warmwalzen ohne Brüche stabil ausführbar.

Claims

1. Kontinuierliches Warmwalzverfahren zum stetigen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen, umfassend die Schritte:

Befördern eines vorausgehenden Stahlteils und eines nachfolgenden Stahlteils in der gleichen Richtung;

Abschneiden des rückwärtigen Endes (S&sub1;) des vorausgehenden Stahlteils und des vorderen Endes (S&sub2;) des nachfolgenden Stahlteils mit einer Trommelschere (6), die eine obere Trommel (d&sub1;) (d&sub3;) und eine untere Trommel (d&sub2;) (d&sub4;) umfasst, auf deren Außenrändern sich Schneidklingen (c) befinden, wobei die Stahlteile zwischen den Trommeln zu liegen kommen;

Verbinden des rückwärtigen Endes des vorausgehenden Stahlteils mit dem vorderen Ende des nachfolgenden Stahlteils;

Einführender verbundenen Stahlteile in die Walzanlage (9), wobei im Verfahren das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils einzeln durch erste und zweite Paare (C&sub1;, C&sub2;) von Schneidklingen beschnitten werden, und

worin die Schneidklingen eines jeden Paars (C&sub1;, C&sub1;') (C&sub2;, C&sub2;') an gegenüberliegenden Seiten der Stahlteile angeordnet sind, und zum Zeitpunkt des Schnitts die Vorderseiten (1) der Klingen (C&sub1;, C&sub1;') des ersten Paars in entgegengesetzte Richtungen zeigen, und die Vorderseiten (1) der Klingen (C&sub2;, C&sub2;') des zweiten Paars in entgegengesetzte Richtungen relativ zu den Klingen (C&sub1;, C&sub1;') des ersten Paars zeigen,

dadurch gekennzeichnet, dass die an der Vorderseite der Stahlteile angeordneten Schneidklingen (C&sub1;, C&sub2;) und die an der rückwärtigen Seite der Stahlteile angeordneten Schneidklingen (C&sub1;', C&sub2;') verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklingen (C&sub1;, C&sub2;'), die sich mit ihren Rückseiten nach vorne drehen, größer ist als die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidklingen (C&sub2;, C&sub1;'), die sich mit ihren Vorderseiten nach vorne drehen,

und dadurch, dass das rückwärtige Ende des vorausgehenden Stahlteils und das vordere Ende des nachfolgenden Stahlteils dadurch miteinander verbunden werden, dass man die Schnittseiten erwärmt und deren Temperatur durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung anhebt und die Schnittseiten zusammendrückt (7), damit die Schnittseiten stumpf geschweißt werden.

2. Kontinuierliches Warmwalzverfahren zum stetigen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen nach Anspruch 1, wobei der Unterschied in den Umfangsgeschwindigkeiten nicht mehr als 5 Prozent beträgt.

3. Kontinuierliches Warmwalzverfahren zum stetigen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Paar Schneidklingen auf zwei Trommelscheren (3, 4) montiert sind, die im Tandem entlang der Fortbewegungsrichtung angeordnet sind.

4. Kontinuierliches Warmwalzverfahren zum stetigen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Paar Schneidklingen auf einer Trommelschere montiert sind.

5. Kontinuierliches Warmwalzverfahren zum stetigen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten dadurch erzielt werden, dass man die Höhe der Schneidklingen bezüglich der Trommeln und/oder den Durchmesser der Trommeln einstellt.

6. Kontinuierliches Warmwalzverfahren zum stetigen warmen Fertigwalzen von Stahlteilen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten dadurch erzielt werden, dass man die Drehgeschwindigkeit der Trommeln regelt.