DE69113680T2

DE69113680T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden Aneinanderwalzen erwärmten Materials sowie Verfahren zum kontinuerlichen Warmwalzen und Anordnung.

Info

Publication number: DE69113680T2
Application number: DE69113680T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Kajiwara; Tomoaki Kimura; Tadashi Nishino; Teruo Sekiya; Yoshio Takakura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2011-06-07
Also published as: US5121873A; EP0460655A2; EP0460655A3; EP0460655B1; DE69113680D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen mehrerer erwärmter Walzmaterialien in einem kontinuierlichen Warmwalzsystem sowie auf kontinuierliche Warmwalzverfahren und zugehörige Systeme, die mehrere erwärmte Walzmaterialien zusammenfügen, um das Warmwalzen kontinuierlich durchzuführen.
Ein Warmwalzsystem umfaßt normalerweise eine kontinuierliche Gießmaschine, einen Heizofen, mehrere Grobwalzwerke sowie mehrere Feinwalzwerke. Erwärmte Stahlbahnen, die von der kontinuierlichen Gießmaschine hergestellt werden, durchlaufen nacheinander einen Heizschritt im Heizofen sowie einen Warmwalzschritt im Grobwalzwerk und im Feinwalzwerk. So werden die erwärmten Stahlbahnen zu entsprechenden Produkten verarbeitet. Die erwärmten Stahlbahnen werden in der Heizstufe als Platten verarbeitet und entsprechend intermittierend in der Warmwalzstufe einzeln gewalzt.
Beim Warmwalzen ist anstelle des intermittierenden Walzens das kontinuierliche Walzen eingeführt worden. Das kontinuierliche Walzen wird möglich, wenn die zu walzenden Materialien (im folgenden einfach als "erwärmte Materialien" oder "Material" bezeichnet) vor dem Walzen oder während des Walzens miteinander verbunden werden können. Wenn kontinuierliches Walzen möglich ist, können zusätzlich zu einer Verbesserung der Produktivität große Vorteile erwartet werden, wie z. B. Energieeinsparung, eine Ausstoßverbesserung, Leistungseinsparung und ähnliches. Aus diesem Grund sind bisher verschiedene Verfahren zum Zusammenfügen der erwärmten Materialien vorgeschlagen worden. Ein Zusammenfügungsverfahren, bei dem benachbarte Fügeflächen mittels Hochfrequenz-Induktionserwärmung miteinander verschweißt werden, ist in der JP-A-60-170581 und in der JP-A-62-234679 offenbart. Ein Zusammenfügungsverfahren, bei dem ein Gleichstromlichtbogen erzeugt wird, um benachbarte Fügeflächen zusammenzuschweißen, ist in der JP-A-61-253178 offenbart. Ferner offenbart die JP- A-62-127185 ein Verfahren, bei dem Eisenpulver mit Sauerstoffgas gemischt wird, falls erforderlich, um benachbarte Fügeflächen zu erwärmen und aufzuschmelzen und Zunder von den Fügeflächen zu blasen, woraufhin die Fügeflächen unter Druck zusammengefügt werden.
Die JP-A-63-26204 als nächstliegender Stand der Technik offenbart eine Vorrichtung zum Zusammen fügen von Platten, bei der eine vorausgehende Platte und eine nachfolgende Platte mit zwei Klemmelektroden, die von einer Stromquelle erregt werden, gequetscht werden. Der Stumpfstoß der Platten wird durch den Kontaktwiderstand desselben lokal erwärmt und mit einer starken Druckkraft preßverschweißt. Zur schnellen Aufheizung des Stumpfstoßes sind als Hilfsmittel der Klemmelektroden mehrere Gasdüsen vorgesehen, die in Querrichtung oberhalb und unterhalb der Platten angeordnet sind, um mehrere Gasbrennerflammen gegen die oberen und unteren Oberflächen des Stumpfstoßes zu blasen.
Aus der EP-A-0 135 133 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von Stahlstücken vorgegebener Länge bei einer hohen Temperatur zu einem kontinuierlichen Strang von Stahlinaterial bekannt. Die festgehaltenen Endabschnitte eines vorausgehenden und eines nachfolgenden Stahlstückes werden mit zwei Schneidvorrichtungen abgeschnitten und anschließend mit einem Hochfrequenz- Heizsystem auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. Schließlich wird eines der Stahlstücke in Längsrichtung bewegt und Schnittfläche auf Schnittfläche gegen das andere Stahlstück gepreßt und mit diesem verbunden. Die Vorrichtung ist auf einem Gestell montiert, um sie entlang der Laufbahn der Stahlstücke zu bewegen.
Die DE-A-29 25 433 offenbart einen Brenner zum Schneiden eines Stahlmaterials, genauer eines rostfreien Stahlmaterials. Dem Brenner werden Brenngas, gasförmiger Sauerstoff, Schneidbrenngas und Eisenpulver zugeführt, um eine Schneidflamme zu erzeugen, die einen von einem Sauerstoffgasstrom umgebenen Zentralbereich aus Schneidbrenngas und Eisenpulver sowie einen äußeren Brenngasbereich besitzt.
Der obenerwähnte Stand der Technik reicht jedoch nicht aus, um sicherzustellen, daß die benachbarten erwärmten Materialien zusammengefügt werden, so daß kontinuierliches Walzen noch nicht in die Praxis umgesetzt worden ist. Der Grund hierfür ist folgender. Wie später beschrieben wird, erfordert das dauerhafte Zusammen fügen benachbarter erwärmter Materialien drei Bedingungen, nämlich Heizen der gesamten benachbarten Stirnflächen oder der gesamten benachbarten Fügeflächen der entsprechenden Materialien auf eine ausreichende Temperatur von ungefähr 1400 ºC oder darüber, das Vorhandensein von Zunder auf den benachbarten Fügeflächen in einer kleineren Menge als ein Grenzwert für das Zusammenfügen, und die möglichst weitgehende Ebenheit oder Flachheit der Konfiguration der benachbarten Fügeflächen. Der Stand der Technik erfüllt diese Bedingungen jedoch nicht.
Genauer berücksichtigt vom obenerwähnten Stand der Technik die JP-A-62-127185 den obenerwähnten Punkt der Entfernung von Zunder. Bei der JP-A-62-127185 trifft jedoch Sauerstoffgas im Hinblick auf die Bedingung lediglich gegen die benachbarten Fugeflächen, wobei es unmöglich ist, die gesamten benachbarten Fügeflächen auf eine für das Zusammen fügen ausreichende Temperatur zu erwärmen. Auch beim Zusammenfügungsverfahren mittels Hochfrequenz-Tnduktionserwärmung und bei dem Zusammenfügungsverfahren mittels Lichtbogens ist es schwierig, diese in die Praxis umzusetzen, da eine große Ausrüstung erforderlich ist, um auch den Mittelabschnitt der jeweils benachbarten Fügeflächen ausreichend zu erwärmen, und der Zunder die Verbindung nachteilig beeinflußt.
Außerdem wird beim obenbeschriebenen Stand der Technik keine Betrachtung bezüglich des Punktes angestellt. Genauer werden die zusammenzufügenden benachbarten Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien im allgemeinen mit einer Trommeltyp-Schneidvorrichtung geschnitten, so daß die jeweiligen Schneidflächen in Dickenrichtung und in Breitenrichtung nicht gerade sind, sondern eine unregelmäßige oder unebene Konfiguration aufweisen. Aus diesem Grunde wird es durch das bloße Erwärmen und Zusammenfügen der unveränderten Stirnflächen unmöglich, daß die gesamten benachbarten Stirnflächen der entsprechenden Materialien zusammengefügt werden, so daß oft nur eine lokale Verbindung zustande kommt. Ein solches lokales Verbinden verursacht Fehler wie z. B. ein Abscheren oder ein Trennen der Materialien, da während des Walzens eine Zugkraft auf die Materialien ausgeübt wird.
Ferner ist eine große Schubkraft erforderlich, um das lokale Verbinden zu vermeiden, wobei in diesem Fall jedoch Schwierigkeiten auftreten, indem an den Verbindungsabschnitten Schwellungen oder Erhöhungen erzeugt werden, die Materialien im gebogenen Zustand miteinander verbunden werden und ähnliches. Somit treten nach dem Zusammenfügen beim Walzen Probleme auf.
Die JP-A-59-130603, die bezüglich des kontinuierlichen Warmwalzsystems Stand der Technik ist, schlägt ferner vor, daß an der Einlaßseite eines Grobwalzwerkes oder eines Feinwalzwerkes in einer Warmwalzstraße ein hinteres Ende eines vorausgehenden erwärmten Materials und ein vorderes Ende eines benachbarten nachfolgenden erwärmten Materials mittels einer Presse in ihrer Dicke reduziert werden, wobei anschließend die beiden dicken reduzierten Enden zusammengefügt werden, wodurch ein kontinuierliches, zu walzendes erwärmtes Material entsteht.
Beim obenbeschriebenen Stand der Technik wird jedoch keine Betrachtung der Probleme während des Walzschrittes nach der Dickenreduzierung der erwärmten Materialien mittels einer Presse angestellt. Somit ergeben sich folgende Probleme.
Genauer, da das hintere Ende des vorausgehenden Materials und das vordere Ende des nachfolgenden Materials frei sind, verursacht der Druck des Preßwerkzeuges Unregelmäßigkeiten, die an den hinteren und vorderen Stirnflächen gebildet werden. Wenn somit die hinteren und vorderen Stirnflächen zusammengefügt werden, ist es unmöglich, die Stirnflächen gut zusammenzufügen. Das heißt, die obenerwähnte Bedingung wird nicht erfüllt. Ferner ist in der JP-A-59-130603 vorgeschlagen worden, daß die Unregelmäßigkeiten an den Stirnflächen nach dem Pressen mit einer Schneidvorrichtung zurechtgestutzt und die Stirnflächen in Form gebracht werden. Wie jedoch oben beschrieben worden ist, sind die von der Trommeltyp-Schneidvorrichtung geschnittenen Oberflächen in Dickenrichtung und Breitenrichtung nicht gerade. Da es außerdem erforderlich ist, eine zusätzliche Schneidvorrichtung anzuordnen, besitzt das System eine komplizierte Struktur. Da ferner die Verbindung mittels einer normalen Stumpfstoßschweißung ausgeführt wird, ist für den Preßvorgang oder die Bearbeitung bezüglich der Enden der Materialien und für den Zusammenfügungsvorgang bezüglich der Enden der benachbarten Materialien eine beträchtliche Zeitspanne erforderlich. Dies senkt die Produktivität und verringert die Temperatur der gesamten erwärmten Materialien beträchtlich. Da die Zusammenfügungszeit lang ist, besteht ferner das Problem, daß ein Tieflauf mit großer Kapazität erforderlich ist, um einen kontinuierlichen Lauf oder Betrieb zu verwirklichen.
Es ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen zusammenzuwalzender erwärmter Materialien sowie ein kontinuierliches Warmwalzsystem zu schaffen, bei dem alle Bedingungen einschließlich Erwärmen der Fügeflächen auf eine geeignete Temperatur, Entfernen des Zunders sowie eine Verbesserung der Ebenheit der Fügeflächen erfüllt werden, um ein Zusammenfügen der Materialien sicherzustellen und somit ein kontinuierliches Walzen zu ermöglichen.
Es ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Zusammenfügen zusammenzuwalzender erwärmt er Materialien sowie ein kontinuierliches Warmwalzverfahren und ein zugehöriges System zu schaffen, bei dem ein hinteres Ende eines vorausgehenden erwärmten Materials und ein vorderes Ende eines benachbarten nachfolgenden Materials mittels einer Presse in ihrer Dicke reduziert werden, ohne daß eine Verformung der hinteren und vorderen Stirnflächen aufgrund des Preßvorganges auftritt, um sicherzustellen, daß die hinteren und vorderen Enden der entsprechenden erwärmten Materialien in einer kurzen Zeitspanne zusammengefügt werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die obenerwähnte erste Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch die Schritte und Merkmale des Anspruches 1 ein Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer zusammenzuwalzender erwärmter Materialien definiert.
Der Ausdruck "schmelzschneiden" bedeutet in dieser Beschreibung, daß ein Muttermaterial auf einer Oberfläche eines zusammenzuwalzenden erwärmten Materials mittels einer eingeblasenen Schneidgasströmung in einen Hochtemperatur-Schmelzzustand versetzt wird, wobei der Zunder auf den Fügeflächen durch den Gasdruck der eingeblasenen Gasströmung weggeblasen oder abgesprengt wird, um neues Muttermaterial in einem Hochtemperatur-Schmelzzustand freizulegen.
Das Zusammenfügungsverfahren gemäß der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Betrachtung der Erfinder.
Genauer werden gemäß der Betrachtung der Erfinder wenigstens die folgenden drei Bedingungen benötigt, um ein Zusammenfügen erwärmter Materialien sicherzustellen:
Die Stirnflächen der jeweiligen benachbarten Materialien, d. h. die Fügeflächen, werden vollständig auf eine Temperatur von ungefähr 1400 ºC oder darüber erwärmt, bei der die Fügeflächen in einen ausreichend geschmolzenen Zustand versetzt sind;
auf den Fügeflächen ist kein Zunder vorhanden; und
die Konfiguration der Fügeflächen ist so eben oder flach wie möglich.
Bei der vorliegenden Erfindung wird wenigstens eine Stirnfläche eines hinteren Endes eines vorausgehenden erwärmten Materials und eines vorderen Endes eines benachbarten nachfolgenden erwärmten Materials schmelzgeschnitten, wodurch Fügeflächen erzeugt werden, die sich bei ungefähr 1400 ºC oder darüber in einem geschmolzenen Zustand befinden. Selbst wenn jede der Stirnflächen der entsprechenden benachbarten Materialien aufgrund des Schneidens durch eine Trommeltyp-Schneidvorrichtung eine unregelmäßige Konfiguration besitzt, wird die unregelmäßige Konfiguration durch dieses Schmelzschneiden zurückgebildet oder in Form gebracht, so daß eine Stirnflächenkonfiguration mit hoher Ebenheit oder Flachheit erzeugt werden kann. Ferner wird durch das Zurechtstutzen auch der Zunder auf den Stirnflächen des erwärmten Materials entfernt, so daß eine saubere Fügefläche erzeugt wird. Somit ist es möglich, die Stirnflächen der entsprechenden benachbarten erwärmten Materialien mit einer kleinen Druckkraft homogen und hachgenau zusammenzufügen. Entsprechend wird eine hochfeste Verbindung erzeugt.
Beim Zusammen fügen gemäß der Erfindung wird vorzugsweise jede der eingeblasenen Schneidgasströmungen wenigstens teilweise gegen wenigstens eines der hinteren Enden des vorausgehenden erwärmten Materials und der vorderen Enden des nachfolgenden erwärmten Materials geblasen, um einen entsprechenden Ausschnitt in dem einen Ende zu bilden.
Wie oben beschrieben ist, sind in Breitenrichtung des erwärmten Materials mehrere Schmelzschneidbrenner angeordnet, wobei ein Schmelzschneiden von den mehreren Schmelzschneidbrennern ausgeführt wird, wodurch die Zeitspanne vom Beginn des Schmelzschneidens bis zur Beendigung desselben verkürzt wird, so daß es möglich wird, die Fügeflächen unter Druck zusammenzufügen, bevor sich auf den schmelzgeschnittenen Oberflächen erneut Zunder bildet. Somit wird die Verbindung noch zuverlässiger. In diesem Zusammenhang kann das Verfahren einen Schritt umfassen, in dem das Schmelzschneiden ausgeführt wird, während das hintere Ende des vorausgehenden Materials und das vordere Ende des nachfolgenden Materials gegeneinander gepreßt werden. Mit dieser Anordnung wird die Zeitspanne vom Beginn des Schmelzschneidens bis zur Fertigstellung der Verbindung weiter verkürzt, so daß eine zuverlässigere Verbindung möglich wird.
Das Verfahren umfaßt vorzugsweise einen Schritt, in dem wenigstens ein Teil der mehreren Schmelzschneidbrenner quer zur Breitenrichtung der erwärmten Materialien bewegt wird, um das Schmelzschneiden auszuführen. Durch diese Vorgehensweise wird die Schmelzschneidzeit weiter verkürzt. Da in diesem Fall ferner die Enden der entsprechenden benachbarten erwärmten Materialien gesetzt werden, werden aufgrund des Schmelzschneidens mehrere Ausschnitte in den Enden der entsprechenden Materialien ausgebildet, wobei die eingeblasenen Schneidgasströmungen durch die Ausschnitte entsprechend über die gesamte Dicke der jeweiligen erwärmten Materialien strömen. Da das Schmelzschneiden ausgehend von den als Startpunkte dienenden Ausschnitten durchgeführt wird, kann das Schmelzschneiden in Breitenrichtung einfach und schnell durchgeführt werden.
Ferner umfaßt das Verfahren vorzugsweise einen Schritt, in dem das Setzen ausgeführt wird, so daß jede der eingeblasenen Schneidgasströmungen sowohl gegen das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials als auch gegen das vordere Ende des nachfolgenden erwärmten Materials geblasen wird, um sowohl in den hinteren als auch in den vorderen Enden entsprechende Ausschnitte zu bilden. In diesem Fall kann das Verfahren einen Schritt umfassen, in dem eines der vorausgehenden und nachfolgenden Materialien so positioniert wird, daß eine Stirnfläche der entsprechenden hinteren und vorderen Enden quer zu den eingeblasenen Schneidgasströmungen verläuft, woraufhin das andere der vorausgehenden und nachfolgenden erwärmten Materialien gegen die Stirnfläche des einen bewegt wird, bis eine Stirnfläche der anderen hinteren und vorderen Enden gegen die Stirnfläche des anderen Endes stößt. Außerdem kann die Positionierung der Stirnfläche des einen Endes so ausgeführt werden, daß die Stirnfläche des anderen Endes im wesentlichen quer zu den Mittelpunkten der entsprechenden eingeblasenen Schneidgasströmungen verläuft.
Ferner kann das obenbeschriebene Zusammenfügungsverfahren einen Schritt umfassen, in dem das Setzen so ausgeführt wird, daß zwischen dem hinteren Ende des vorausgehenden erwärmten Materials und dem vorderen Ende des nachfolgenden erwärmten Materials ein Zwischenraum gebildet wird, wobei jede der eingeblasenen Schneidgasströmungen sowohl gegen das hintere als auch das vordere Ende blasen kann und das Schmelzschneiden von den mehreren Schmelzschneidbrennern sowohl am hinteren Ende des vorausgehenden erwärmten Materials als auch am vorderen Ende des nachfolgenden erwärmten Materials ausgeführt werden kann. Hinsichtlich der obigen Beschreibung kann jede der von den entsprechenden Schmelzschneidbrennern eingeblasenen Gasströmungen einen kreisförmigen Querschnitt, einen in Bewegungsrichtung gestreckten elliptischen Querschnitt oder einen schlitzähnlichen Querschnitt aufweisen. Ferner können von einem einzelnen Schweißbrenner zwei Gasströmungen eingeblasen werden. Falls möglich, kann das Einblasen mit einem Einblasmuster ausgeführt werden, bei dem im erwärmten Material über die gesamte Länge desselben in Breitenrichtung ein einziger Schlitz ausgebildet wird. In diesem Fall kann die gesamte Länge des erwärmten Materials in einer kurzen Zeitspanne ohne Bewegung der Schmelz schneidbrenner schmelzgeschnitten werden.
Ferner kann das Schmelzschneiden in Breitenrichtung kontinuierlich oder intermittierend ausgeführt werden. Für den Fall, daß das Schmelzschneiden intermittierend ausgeführt wird, wird auch das Zusammenfügen intermittierend ausgeführt. Wenn in diesem Fall die entsprechenden erwärmten Materialien zusammengefügt werden, kann selbst dann eine ausreichende Festigkeit für das nachfolgende Walzen sichergestellt werden, wenn neben den zusammengefügten Abschnitten dazwischenliegende nicht zusammengefügte Abschnitte vorhanden sind.
Ferner kann durch die Schmelzschneidbrenner nicht nur Schneidgas, sondern auch feines Eisenpulver eingeblasen werden, wodurch die Schneidleistung ansteigt und auch ein Zusammenfügen rostfreier Materialien möglich wird.
Um die obenerwähnte erste Aufgabe zu lösen, wird ferner gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung eine Zusammenfügungsvorrichtung für mehrere zusainmenzuwalzende erwärmte Materialien geschaffen, die die Merkmale des Anspruches 27 aufweist.
Um die obenerwähnte erste Aufgabe zu lösen, wird außerdem gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein kontinuierliches Warmwalzsystem geschaffen mit wenigstens einer kontinuierlichen Gießmaschine, mehreren Grobwalzwerken und mehreren Feinwalzwerken, bei dem zwischen der kontinuierlichen Gießmaschine und den Grobwalzwerken die obenerwähnte Zusammenfügungsvorrichtung angeordnet ist. Die Zusammenfügungsvorrichtung kann zwischen den Grobwalzwerken und den Feinwalzwerken angeordnet sein.
Um ferner die obenerwähnte zweite Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer zusammenzuwalzender erwärmter Materialien in einem kontinuierlichen Warmwalzsystem geschaffen mit: einem ersten Schritt des Zuführens von primärem zusammenzuwalzenden erwärmten Material; einem zweiten Schritt des Reduzierens der Dicke des primären erwärmten Materials an mehreren gewünschten Stellen hiervon, um mehrere dickenreduzierte Abschnitte zu bilden; einem dritten Schritt des Schneidens des primären erwärmten Materials an den dickenreduzierten Abschnitten, um daraus zu walzende sekundäre erwärmte Materialien zu bilden; und einem vierten Schritt des Zusammenfügens des dickenreduzierten Abschnitts eines Materials jedes Paars von benachbarten sekundären erwärmten Materialien mit dem dickenreduzierten Abschnitt des jeweils anderen sekundären erwärmten Materials.
Bei der vorliegenden Erfindung werden bestimmte Stellen am primären Material in ihrer Dicke reduziert, um dickenreduzierte Abschnitte zu bilden, wobei das Schneiden an den dickenreduzierten Abschnitten ausgeführt wird, wodurch die für das Schneiden erforderliche Zeitspanne verkürzt wird, da die zu schneidenden Abschnitte in ihrer Dicke reduziert sind. Die Schnittfläche wird für das nachfolgende Zusammenfügen zu einer Fügefläche gemacht. Da jedoch das Schneiden nach der Dickenreduzierung ausgeführt wird, tritt keine Beeinflussung der Deformation der Stirnfläche aufgrund der Dickenreduzierung in Erscheinung, wodurch es möglich wird, eine hochwertige Oberfläche zu erzeugen, die relativ plan ist. Somit wird das Zusammenfügen vereinfacht. Da ferner die Fläche der jeweiligen Fügeflächen verringert ist, wird die für das Zusammenfügen erforderliche Aufwärmzeit beträchtlich verringert, wobei eine für das Zusammenfügen unter Druck erforderliche Druckkraft beträchtlich verringert werden kann. Somit wird das Zusammenfügen in einer kurzen Zeitspanne abgeschlossen.
Außerdem können die erwärmten Materialien nach dem Zusammenfügen nicht angehalten werden, da die Materialien kontinuierlich warmgewalzt werden. Da jedes der Materialien vor dem Warmwalzen eine beträchtliche Dicke aufweist, ist es schwierig, einen Tieflauf anzuordnen. Durch die Möglichkeit, die erwärmten Materialien in einer kurzen Zeitspanne zusammenzufügen, wird es wie oben beschrieben möglich, die Walzgeschwindigkeit des gesamten Warmwalzsystems auf einer hohen Walzgeschwindigkeit zu halten, wodurch es möglich wird, ein kontinuierliches Warmwalzen mit hoher Produktivität durchzuführen.
Das obenerwähnte Zusammenfügungsverfahren umfaßt vorzugsweise ferner einen fünften Schritt des Erwärmens der mehreren sekundären erwärmten Materialien, die im dritten Schritt hergestellt worden sind, bevor die sekundären erwärmten Materialien im vierten Schritt zusammengefügt werden. Durch diese Vorgehensweise kann die Temperaturverringerung der jeweiligen dickenreduzierten Abschnitte, die aufgrund des Kontaktes mit dem Preßwerkzeug während der Dickenreduzierung auftritt, beseitigt werden, so daß die Oberflächen der Walzen in der Walzstufe vor einem Verkratzen oder einer Beschädigung bewahrt werden.
Für den Fall, in dem das obenbeschriebene Zusammenfügungsverfahren verwendet wird, um ein kontinuierliches Warmwalzen durchzuführen, wird gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ein kontinuierliches Warmwalzverfahren geschaffen mit einem Schritt des Zusammenfügens entsprechender Enden jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien durch ein solches Zusammenfügungsverfahren; und einem Schritt des Warmwalzens der zusammengefügten erwärmten Materialien.
Um die obenerwähnte zweite Aufgabe zu lösen, wird ferner gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer zusammenzuwalzender erwärmter Materialien in einem kontinuierlichen Warmwalzsystem geschaffen mit: einem ersten Schritt des aufeinanderfolgenden Zuführens der erwärmten Materialien; einem zweiten Schritt des Reduzierens der Dicke eines Endes eines Materials jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien und eines Endes des jeweils anderen erwärmten Materials, wobei die Enden gegeneinanderstoßen, um die dikkenreduzierten Abschnitte an den Enden zu bilden; und einem dritten Schritt des Zusammenfügens des dickenreduzierten Abschnitts eines Materials jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien und des dickenreduzierten Abschnitts des jeweils anderen erwärmten Materials.
Die Enden des entsprechenden benachbarten Paars der mehreren erwärmten Materialien werden in ihrer Dicke reduziert, um unter der Bedingung, daß die Enden gegeneinanderstoßen, dickenreduzierte Abschnitte zu bilden, wodurch jede der Stirnflächen ihre Ebenheit behalten kann, da sich die Stirnflächen gegenseitig begrenzen. Somit wird ähnlich dem Schneiden nach der Dickenreduzierung das Zusammenfügen vereinfacht.
Beim obenerwähnten Zusammenfügungsverfahren kann der erste Schritt einen Schritt des aufeinanderfolgenden Zuführens mehrerer in vorgegebene Längen zugeschnittener Walzplatten als erwärmte Materialien enthalten. In diesem Fall umfaßt das obenerwähnte Zusammenfügungsverfahren einen vierten Schritt des Erwärmens der erwärmten Materialien, deren Enden im zweiten Schritt dickenreduziert worden sind, bevor die erwärmten Materialien im dritten Schritt zusammengefügt werden. Für den Fall, in dem dieses Zusammenfügungsverfahren verwendet wird, um ein kontinuierliches Warmwalzen auszuführen, wird gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung ein kontinuierliches Warmwalzverfahren geschaffen mit einem Schritt des Zusammenfügens entsprechender Enden jedes Paars von benachbarten Walzplatten durch ein solches Zusammenfügungsverfahren; einem Schritt des Grobwalzens der zusammengefügten Walzplatten, um einen Stab zu bilden; und einem elften Schritt des Feinwalzens des grobgewalzten Stabes.
Beim obenerwähnten Zusammenfügungsverfahren kann der erste Schritt einen Schritt des Grobwalzens mehrerer in vorgegebene Längen zugeschnittener Walzplatten zum Bilden mehrerer Stäbe und des aufeinanderfolgenden Zuführens der grobgewalzten Stäbe als erwärmte Materialien enthalten. Für den Fall, in dem dieses Zusammenfügungsverfahren verwendet wird, um ein kontinuierliches Warmwalzen aus zuführen, wird gemäß einem achten Aspekt der Erfindung ein kontinuierliches Warmwalzverfahren geschaffen mit einem Schritt des Zusammenfügens entsprechender Enden jedes Paars von benachbarten Stäben durch ein solches Zusammenfügungsverfahren; und einem Schritt des Feinwalzens der zusammengefügten Stäbe.
Der zweite Schritt umfaßt vorzugsweise einen Schritt des Ausführens der Dickenreduzierung in der Weise, daß ein Betrag der Dickenreduktion ΔH in eine Beziehung ΔH ≤ ΔH&sub1; in bezug auf einen Reduzierungsbetrag ΔH&sub1; eines ersten das Warmwalzen ausführenden Walzwerks gebracht wird.
Um die obenbeschriebene zweite Aufgabe zu lösen, wird ferner gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung ein kontinuierliches Warmwalzsystem geschaffen, bei dem mehrere zusammenzuwalzende erwärmte Materialien nacheinander zusammengefügt werden und die zusammengefügten erwärmten Materialien einem Warmwalzvorgang unterworfen werden, wobei das kontinuierliche Warmwalzsystem enthält: eine kontinuierliche Gießmaschine für die Herstellung eines primären zu walzenden erwärmten Materials; eine Preßvorrichtung, die an einer Auslaßseite der kontinuierlichen Gießmaschine angeordnet ist, um die Dicke des primären erwärmten Materials an mehreren gewünschten Stellen hiervon zu reduzieren, um mehrere dickenreduzierte Abschnitte zu bilden; eine Schneidvorrichtung, die das primäre erwärmte Material an den dickenreduzierten Abschnitten schneidet, um mehrere sekundäre zu walzende erwärmte Materialien zu bilden; eine Zusammenfügungsvorrichtung, die den dickenreduzierten Abschnitt eines Materials jedes Paars von benachbarten sekundären erwärmten Materialien und den dickenreduzierten Abschnitt des jeweils anderen sekundären erwärmten Materials zusammenfügt; und eine Walzeinrichtung, die die zusammengefügten sekundären erwärmten Materialien walzt.
Um die obenerwähnte zweite Aufgabe zu erfüllen, wird außerdem gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung ein kontinuierliches Warmwalzsystem geschaffen, bei dem mehrere zu walzende erwärmte Materialien nacheinander zusammengefügt und die zusammengefügten erwärmten Materialien warmgewalzt werden, wobei das kontinuierliche Warmwalzsystem enthält: eine Zuführungseinrichtung, die nacheinander die mehreren erwärmten Materialien zuführt; eine Preßeinrichtung, die an einer Auslaßseite der Zuführungseinrichtung angeordnet ist und die Dicke eines Endes jedes Materials jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien und eines Endes des jeweils anderen erwärmten Materials reduziert, wobei die Enden aneinanderstoßen, um dickenreduzierte Abschnitte zu bilden; eine Zusammenfügungsvorrichtung, die den dickenreduzierten Abschnitt eines Materials von jedem Paar von benachbarten erwärmten Materialien und den dickenreduzierten Abschnitt des anderen erwärmten Materials zusammenfügt; und eine Walzeinrichtung, die die zusammengefügten erwärmten Materialien walzt.
Bei einem kontinuierlichen Warmwalzsystem gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung kann die Zuführungseinrichtung umfassen: eine kontinuierliche Gießmaschine, die primäres zu walzendes erwärmtes Material herstellt; und eine Schneidvorrichtung, die an einer Auslaßseite der kontinuierlichen Gießmaschine angeordnet ist und das primäre erwärmte Material schneidet, um mehrere sekundäre zu walzende erwärmte Materialien zu bilden. Die Zuführungseinrichtung kann ferner eine Heizeinrichtung enthalten, die mehrere geschnittene Walzplatten von außen empfängt und die Walzplatten erwärmt, um die erwärmten Walzplatten nacheinander als die mehreren erwärmten Materialien zuzuführen.
Beim obenerwähnten kontinuierlichen Warmwalzsystem kann ferner die Zuführungseinrichtung wenigstens ein Grobwalzwerk enthalten, das mehrere in vorgegebene Längen zugeschnittene Walzplatten grobwalzt, um Stäbe zu bilden, wobei die grobgewalzten Stäbe nacheinander als die erwärmten Materialien zugeführt werden; und die Walzeinrichtung mehrere Feinwalzwerke enthält, die die grobgewalzten Stäbe feinwalzen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Ansicht, die die Schritteinteilung eines kontinuierlichen Warmwalzsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert und eine Stelle zeigt, an der eine Zusammenfügungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung installiert ist;
Fig. 2 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, zeigt jedoch eine weitere Stelle, an der die Zusammenfügungsvorrichtung installiert ist;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts der Zusammenfügungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Schmelzschneidbrenners;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Antriebs- und Steuerungssystems für die Zusammenfügungsvorrichtung;
Fig. 6 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Prinzips eines Zusammenfügungsverfahrens gemäß der Erfindung;
die Fig. 7(a) bis 7(d) sind Ansichten, die verschiedene Schritte des Zusammenfügungsverfahrens gemäß der Erfindung zeigen;
die Fig. 8(a) bis 8(d) sind Ansichten, die verschiedene Schritte des Zusammenfügungsverfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 9 ist eine Vorderansicht einer Zusammenfügungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
die Fig. 10 bis 15 sind Ansichten, die verschiedene Aus führungs formen eines Verfahrens zur Steuerung mehrerer Schmelzschneidbrenner zeigen;
Fig. 16 ist eine schematische Ansicht eines kontinuierlichen Warmwalzsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 17 ist eine schematische Ansicht einer Preßvorrichtung und eines in Fig. 16 gezeigten Gasschneidbrenners;
die Fig. 18 und 19 sind schematische Ansichten von kontinuierlichen Warmwalzsystemen gemäß entsprechender weiterer Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 20 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Verfahrens zur Dickenreduzierung eines erwärmten Materials, welches in dem in Fig. 19 dargestellten System gewalzt werden soll;
die Fig. 21 und 22 sind schematische Ansichten von kontinuierlichen Warmwalzsystemen gemäß entsprechender weiterer Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 23 ist eine Ansicht zur Erklärung der Geschwindigkeitszustände eines zu walzenden erwärmten Materials während des Walzens; und
Fig. 24 ist eine Ansicht zur Erklärung einer Bedingung, unter der die Dickenänderung des zu walzenden Materials beseitigt wird;

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Zuerst wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 eine Gesamtübersicht über ein kontinuierliches Warmwalzsystem zur Ausführung eines Zusammenfügungsverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt das kontinuierliche Warmwalzsystem, auf das die Erfindung angewendet wird, eine kontinuierliche Gießmaschine 51, zwei Heizöfen 52, mehrere Grobwalzwerke 53, eine Schneidvorrichtung 60, mehrere Feinwalzwerke 54, einen Kühlofen 55, eine Schneidvorrichtung 56 sowie eine Wickelvorrichtung 57, die in der erwähnten Reihenfolge angeordnet sind. Die kontinuierliche Gießmaschine 51 stellt eine Platte her, die eine Dicke von ca. 120 - 300 mm und eine Breite von ca. 700 - 2000 mm besitzt. Diese Platte wird durch die Grobwalzwerke 53 zu einem Stab mit einer Dicke von ca. 20 - 80 mm gewalzt. Der Stab wird von den Feinwalzwerken 54 zu einem Blechprodukt mit einer Dicke von 1 - 12 mm gewalzt. Die Schneidvorrichtung 60 dient im allgemeinen dazu, die vorderen und hinteren Enden des den Feinwalzwerken 54 zugeführten Stabes zurechtzustutzen, um deren Walzenangriffsfähigkeit zu verbessern. Ferner ist die Schneidvorrichtung 56 für das Schneiden des Blechproduktes vorgesehen, welches auf die Wickeldorne 57 gewickelt wird, um eine Produktrolle zu bilden.
In bezug auf die obige Beschreibung werden im folgenden die von der kontinuierlichen Gießmaschine 51 hergestellte Platte und der nach dem Walzen durch die Grobwalzwerke 53 erzeugte Stab im allgemeinen als "zu walzendes erwärmtes Material" oder "erwärmtes Material" bezeichnet.
Das Zusammenfügen der erwärmten Materialien gemäß der Erfindung umfaßt zwei Fälle einschließlich eines in Fig. 1 gezeigten Falls, bei dem eine Zusarnmenfügungsvorrichtung 58 zwischen den Heizöfen 52 und den Großwalzwerken 53 angeordnet ist, so daß jedes Paar benachbarter Platten nach dem Heizschritt und vor dem Grobwalzschritt zusammengefügt wird, sowie eines in Fig. 2 gezeigten Falls, bei dem die Zusammenfügungsvorrichtung 58 zwischen den Grobwalzwerken 53 und den Feinwalzwerken 54 angeordnet ist, so daß jedes Paar benachbarter Stäbe nach einem Grobwalzschritt und vor einem Feinwalzschritt zusammengefügt wird. Das erstere Zusammenfügen der Platten wird derart ausgeführt, daß jedes Paar benachbarter Platten zusammengefügt wird, wobei die Zusammenfügungsvorrichtung 58 synchron zur Bewegung der Platten bewegt wird. Obwohl beim letzteren Zusammenfügen der Stäbe jedes Paar benachbarter Stäbe zusammengefügt werden kann, während die Zusammenfügungsvorrichtung 58 ähnlich dem Fall des obenerwähnten Zusammenfügens der Platten bewegt wird, ist es vorteilhaft, einen Tieflauf 59 vorzusehen, um eine Abweichung der Fördergeschwindigkeit zwischen dem vorausgehenden Material und einem nachfolgenden Material aufzufangen, da die erwärmten Materialien mit niedriger Geschwindigkeit gefördert werden. Für den Fall des Vorsehens des Tieflaufs 59 kann selbstverständlich nicht nur für das Zusammenfügen der Materialien die Fördergeschwindigkeit herabgesetzt werden, sondern es ist auch möglich, die Materialien zusammenzufügen, während die erwärmten Materialien stillgehalten werden. Ferner ist im letzteren Fall die Zusammenfügungsvorrichtung 58 zwischen der Schneidvorrichtung 60 und den Feinwalzwerken 54 angeordnet, so daß die vorderen und hinteren Enden der entsprechenden benachbarten Stäbe zurechtgestutzt werden und anschließend die hinteren und vorderen Enden durch die Zusammenfügungsvorrichtung 58 zusammengefügt werden.
Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 3 bis 6 eine Ausführungsform der Zusammenfügungsvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein vorausgehendes zu walzendes erwärmtes Material, während das Bezugszeichen 2 ein nachfolgendes zu walzendes erwärmtes Material bezeichnet. Das vorausgehende Material 1 und das nachfolgende Material 2 werden von mehreren Tischwalzen 3 unterstützt und transportiert, wobei sie in ihren entsprechenden erwünschten Positionen angehalten werden. Zwei Sätze oder Paare von Klemmwalzen 4 und 5 sind entsprechend nahe einem vorderen Ende des nachfolgenden Materials 2 und einem hinteren Ende des vorausgehenden Materials 1 angeordnet. Die zwei Paare von Walzen 5 und 4 haben eine Positionierungsfunktion zum Dazwischenklemmen des vorausgehenden Materials 1 bzw. des nachfolgenden Materials 2, um eine relative Position zwischen den vorausgehenden und nachfolgenden Materialien 1 und 2 zu fixieren, sowie eine Krafterzeugungsfunktion, um die Materialien 1 und 2 gegeneinander zu bewegen, um auf die hintere Stirnfläche des vorausgehenden Materials 1 und die gegenüberliegende vordere Stirnfläche des nachfolgenden Materials 2 eine Druckkraft auszuüben.
In einer bestimmten Höhe über den Materialien 1 und 2 sind in vorgegebenen Abständen in Breitenrichtung der Materialien 1 und 2 mehrere Schmelzschneidbrenner 6 angeordnet. Die Schmelzschneidbrenner 6 sind über ein Unterstützungselement 8 fest an einen Rahmen 7 montiert. Der Rahmen 7 ist über eine Verbindungsstange 9 mit einer Kurbelwelle 10 verbunden. Die Kurbelwelle 10 ist in einem Lagerpaar 11 und 11 drehbar gelagert und mit einem Motor 12 verbunden. Wenn sich der Motor 12 dreht, werden der Rahmen 7 und entsprechend die mehreren Schmelzschneidbrenner 6 von der Kurbelwelle 10 in Breitenrichtung der Materialien 1 und 2 hin- und herbewegt.
Außerdem ist jeder der Schmelzschneidbrenner 6 über entsprechende Schläuche 13 und 14 mit einer Sauerstoffflasche 15 und einer Acetylenflasche 16 verbunden. Von diesen Flaschen werden Sauerstoff 17 (siehe Fig. 4) und Acetylen 18 (siehe Fig. 4) abgegeben und den Schmelzschneidbrennern 6 zugeführt. Ferner besitzt jeder Schmelzschneidbrenner 6 eine Pulverzuführungsleitung 19 für feines Eisenpulver. Die Pulverzuführungsleitung 19 ist über einen Schlauch 20 mit einem Pulverzuführungsbehälter 22, der feines Eisenpulver 21 enthält (siehe Fig. 4), und mit einer Flasche 23 für Luft oder Stickstoff verbunden. Von der Flasche 23 wird Luft oder Stickstoff abgegeben und durch den Pulverzuführungsbehälter 22 geleitet, so daß das feine Eisenpulver 21 dem Schmelz schneidbrenner 6 zugeführt wird.
Fig. 4 zeigt Einzelheiten der jeweiligen Schmelzschneidbrenner 6 und einen Zustand einer eingeblasenen Gasströmung 24. Durch eine Zentralbohrung 6a im Schmelzschneidbrenner 6 wird Sauerstoff 17 als Schneidgas eingeblasen, um eine Haupteinblasströmung 24a zu bilden. Ferner sind kreisförmig um die Zentralbohrung 6a mehrere Bohrungen 6b angeordnet. Den Bohrungen 6b wird Sauerstoff 17 und Acetylen 18 zugeführt und darin vermischt. Die vermischten Gase Sauerstoff und Acetylen 17 und 18 werden als Hilfseinblasströmung 24b gegen den Umfangsbereich der Haupteingasströmung 24a geblasen. Somit wird insgesamt eine einzige Einblasgasströmung 24 gebildet. Die Hilfseinblasströmung 24 dient der Isolierung der Haupteinblasströmung 24a von der Umgebungsluft, bis die Haupteinblasströmung 24a die Enden der entsprechenden benachbarten Materialien 1 und 2 erreicht, um eine Funktion der Haupteinblasströmung 24a als Schneidgas zu erhalten. Falls erforderlich, wird ferner durch eine Düse 19a, die mit der Pulverzuführungsleitung 19 verbunden ist, das Eisenpulver 21 in die Einblasgasströmung 24 geblasen, um deren Schneidleistung zu steigern. Durch die Einblasgasströmung 24 werden die Muttermaterialien der aneinanderstoßenden Enden der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 für eine kurze Zeitspanne in einen Hochtemperatur-Schmelzzustand versetzt. Durch den Gasdruck der Haupteinblasströmung 24a werden an den Endabschnitten der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 entsprechend einem Durchmesser der Haupteinblasströmung 24a geschmolzene Muttermaterialien weggeblasen, so daß neue Muttermaterialien im Hochtemperatur-Schmelzzustand freigelegt werden. Das heißt, die Endabschnitte der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2, die der Haupteinblasströmung 24a entsprechen, werden schmelzgeschnitten.
Gleichzeitig mit dem Schmelzschneiden wird auch Zunder auf den Oberflächen der gegenüberliegenden Enden der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 entfernt.
Fig. 5 zeigt eine Übersicht über ein Antriebs- und Steuerungssystem der obenerwähnten Verbindungsvorrichtung. Die beiden Klemmwalzenpaare 4 und 5 sind mit ihren entsprechenden Einzelmotoren 26 und 27 verbunden und werden von diesen unabhängig angetrieben. Die Klemmwalzen 4 und 5 unterstützen die erwärmten Materialien 1 bzw. 2 nur während deren Zusammenfügung und werden ansonsten in ihre entsprechenden geöffneten Positionen bewegt. Dementsprechend werden die oberen Walzen der entsprechenden Klemmwalzenpaare 4 und 5 durch ihre entsprechenden Zylinder 28 und 29 für die vertikale Bewegung unterstützt, während die unteren Walzen der entsprechenden Klemmwalzenpaare 4 und 5 durch ihre entsprechenden Zylinder 30 und 31 für die vertikale Bewegung unterstützt werden. Die Zylinder 28 bis 31 werden unter der Steuerung ihrer zugehörigen Ventile eines Ventilständers 32 angetrieben. Falls nötig, ist außerdem zwischen den Klemmwalzen 4 und 5 ein Zwischenraumsensor 33 angeordnet, der einen Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 erfaßt. Ein Signal von diesem Zwischenraumsensor 33 wird zu einer Steuervorrichtung 34 gesendet. In die Steuervorrichtung 34 wird außerdem ein Signal von einem (nicht gezeigten) Sensor zur Erfassung des Durchlaufs der Enden der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 an einer Zulaufseite als Information zur Bestimmung der Betätigungszeitpunkte der Klemmwalzen 4 und 5 eingegeben. Von der Steuerungsvorrichtung 34 werden Anweisungssignale an die Motoren 12, 26 und 27 und an den Ventilständer 32 gesendet.
Die obige Beschreibung stellt die Anordnung der Verbindungsvorrichtung für den Fall dar, bei dem die benachbarten erwärmten Materialien im Stillstand zusammengefügt werden. Für den Fall, bei dem die Materialien während der Bewegung zusammengefügt werden, kann die Anordnung so beschaffen sein, daß die obenerwähnte Zusammenfügungsvorrichtung komplett auf einem Wandergestell montiert ist und sich synchron mit den Materialien bewegt. Um in diesem Fall eine Störung zwischen den Klemmwalzen 4 und 5 und den Tischwalzen 3 zu vermeiden, sind vorzugsweise einige der Tischwalzen 3, die innerhalb des Bewegungsbereichs der Zusammenfügungsvorrichtung angeordnet sind, vertikal beweglich, wobei während des Zusammenfügens die beweglichen Tischwalzen nach unten in ihre entsprechenden Positionen bewegt werden, wo sie die Klemmwalzen 4 und 5 nicht stören.
Im folgenden wird eine Ausführungsform eines Zusammenfügungsverfahrens beschrieben, das die obenbeschriebene Zusammenfügungsvorrichtung verwendet.
Zuerst wird mit Bezug auf Fig. 6 das Prinzip des Zusammenfügungsverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben. Unter der Bedingung, daß vom Schmelzschneidbrenner 6 die eingeblasene Schneidgasströmung 24 erzeugt wird, werden das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials 1 und das vordere Ende des nachfolgenden erwärmten Materials 2 so bewegt, daß sie sich der Einblasgasströmung 24 nähern, woraufhin die relativen Positionen des vorausgehenden Materials 1 und des nachfolgenden Materials 2 so eingestellt und gehalten werden, daß die gegenüberliegenden Stirnflächen der entsprechenden vorausgehenden und nachfolgenden Materialien 1 und 2 im wesentlichen im Zentrum der Einblasgasströmung 24 gegeneinanderstoßen. Durch diese Vorgehensweise wird ein Zustand erreicht, bei dem die Einblasgasströmung 24 des Schmelzschneidbrenners 6 gegen einen Abschnitt der jeweiligen Stirnflächen geblasen wird, dessen Breite im wesentlichen der Hälfte des Durchmessers der Einblasgasströmung 24 entspricht. Wie oben beschrieben worden ist, werden die Abschnitte der entsprechenden Materialien 1 und 2, die der Haupteinblasströmung 24a der Einblasströmung 24 entsprechen, geschmolzen und entfernt. Unter der Annahme, daß der Durchmesser der Haupteinblasströmung 24a ist, bedeutet dies, daß am jeweiligen Ende in der Stirnfläche ein Ausschnitt 35 gebildet wird, dessen Breite, gemessen ab der Stirnfläche, im wesentlichen D/2 ist. Dann wird die Einblasgasströmung 24 des Schmelzschneidbrenners 6 in Breitenrichtung der Materialien bewegt, wie durch einen Pfeil gezeigt ist, wodurch der Abschnitt der Stirnfläche des jeweiligen erwärmten Materials, dessen Breite gemessen ab der Stirnfläche ungefähr D/2 ist, ausgehend vom Ausschnitt 35 als Startpunkt schmelzgeschnitten wird, woraufhin eine Fügefläche des jeweiligen erwärmten Materials in einem geschmolzenen Zustand mit ungefähr 1400 ºC oder darüber gebildet wird. Selbst wenn die Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 aufgrund des Schneidens durch eine Trommeltyp-Schneidvorrichtung im vorangehenden Schritt Unregelmäßigkeiten in der Konfiguration aufweisen, wird somit die unregelmäßige Konfiguration zurückgebildet oder entfernt, wodurch es möglich wird, eine Stirnflächenkonfiguration mit hoher Ebenheit oder Flachheit zu erzeugen. Durch diese Wiederherstellung der Form wird ferner auch der Zunder auf den Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien entfernt, wodurch es möglich wird, saubere Fügeflächen zu erzeugen. Dementsprechend werden durch Zusammendrücken der erwärmten Materialien 1 und 2 die Materialien mit einer kleinen Druckkraft homogen und hochgenau zusammengefügt. Somit wird eine Verbindung von hoher Festigkeit erzeugt.
Wie oben beschrieben ist, werden beide Stirnflächen der erwärmten Materialien so positioniert, daß die Stirnflächen gegeneinanderstoßen und sich quer durch die Umgebung des Zentrums des Durchmessers der Einblasgasströmung 24 erstrecken. Die Stirnflächen können jedoch bezüglich der Einblasgasströmung 24 anders angeordnet sein, als oben beschrieben ist. Zum Beispiel können die Stirnflächen so angeordnet sein, daß beide Stirnflächen quer durch eine Stelle in der Nachbarschaft des Umfangsabschnitts des Durchmessers der Einblasgasströmung 24 laufen. Alternativ können die beiden Stirnflächen so angeordnet sein, daß sie nicht gegeneinanderstoßen, sondern zwischen den Stirnflächen einen Zwischenraum gebildet wird. Außerdem kann das Gegeneinanderdrücken der entsprechenden erwärmten Materialien nach dem Schmelzschneiden der Stirnflächen oder während des Schmelzschneidens der Stirnflächen ausgeführt werden. Wenn die Enden der entsprechenden erwärmten Materialien während des Schmelzschneidens der Stirnflächen gegeneinandergedrückt werden, ergeben sich im letzteren Fall die folgenden Vorteile. Die erneute Bildung von Zunder auf den schmelzgeschnittenen Oberflächen wird minimiert, wodurch es möglich wird, sauberere Fügeflächen sicherzustellen und die Zusammenfügungszeit weiter zu verkürzen.
Ferner wird durch die Anordnung mehrerer Schmelzschneidbrenner 6, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Bewegungsstrecke der Schmelzschneidbrenner, die die gesamte Länge der Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien schmelzschneiden, verkürzt, so daß die Zeitspanne des Schmelzschneidens der gesamten Stirnflächen verkürzt wird. Aus diesem Grund wird die Temperatursenkung der schmelzgeschnittenen Oberflächen nach dem Schmelzschneiden verringert, so daß verhindert wird, daß nach dem Schmelzschneiden erneut Zunder gebildet wird, wodurch es möglich wird, die Fügeflächen mit hoher Genauigkeit schmelzzuschneiden. Somit wird die Verbindung zuverlässiger.
Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 7 eine bestimmte Prozedur der Ausführungsform des Zusammenfügungsverfahrens auf der Grundlage des obenerwähnten Prinzips beschrieben.
Nachdem das hintere Ende des vorausgehenden zu walzenden erwärmten Materials 1 eine Stelle unterhalb der mehrfach angeordneten Schmelzschneidbrenner 6 (siehe Fig. 5) durchlaufen hat, wird die Bewegung des vorausgehenden Materials 1 angehalten, wobei von den Schmelzschneidbrennern 6 entsprechend die Schneidgase abgegeben werden, um die Einblasgasströmung 24 zu bilden. In diesem Zustand werden dann die Zylinder 29 und 31 (siehe Fig. 5) betätigt, um das vorausgehende erwärmte Material durch das Klemmwalzenpaar 5 zu halten. Anschließend wird der Motor 27 angetrieben (siehe Fig. 5), um das Klemmwalzenpaar 5 zu drehen, wodurch das vorausgehende Material 1 in die umgekehrte Richtung bewegt wird. Somit nähert sich das hintere Ende des vorausgehenden Materials 1 den Einblasgasströmen 24 der entsprechenden Schmelzschneidbrenner 6. Wie in Fig. 7(a) gezeigt, wird der Motor 27 in einer Position gestoppt, in der die Stirnfläche des vorausgehenden erwärmten Materials 1 im wesentlichen durch die Mitte der Einblasgasströmungen 24 verläuft, wobei das vorausgehende Material 1 durch das Klemmwalzenpaar 5 festgehalten wird. Nachdem das vordere Ende des nachfolgenden zu walzenden erwärmten Materials 2 das Klemmwalzenpaar 4 durchlaufen hat, werden der Motor 26 und die Zylinder 28 und 30 (siehe Fig. 5) angetrieben, um das nachfolgende erwärmte Material 2 gegen das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials 1 zu bewegen. Somit stößt das vordere Ende des nachfolgenden Materials 2 gegen das hintere Ende des vorausgehenden Materials 1. Wie in Fig. 7(b) gezeigt, werden durch diese Vorgehensweise an den Stirnflächen beider entsprechender erwärmter Materialien 1 und 2 durch die Einblasgasströmungen 24 der entsprechenden Schmelzschneidbrenner 6 schmelzgeschnittene Abschnitte oder Ausschnitte 35 gebildet. Wie oben beschrieben ist, entsprechen die jeweiligen Ausschnitte 35 im wesentlichen dem Durchmesser D einer entsprechenden Haupteinblasströmung 24a, wobei die Einblasgasströmungen 24 entsprechend durch die Ausschnitte 35 über die gesamte Dicke des Materials 1 strömen. Durch die Ausbildung der Ausschnitte 35 erlauben die Einblasgasströmungen 24 ein schnelles und zuverlässiges Schmelzschneiden der Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2, wobei die Ausschnitte 35 als entsprechende Ausgangspunkte dienen.
Wenn die Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 in einen solchen Zustand gebracht sind, in dem sie wie oben erwähnt gegeneinanderstoßen, wird der Motor 12 angetrieben (siehe Fig. 3), um den Rahmen 7, von dem die mehrfach angeordneten Schmelzschneidbrenner 6 unterstützt werden, zu bewegen, wodurch die Einblasgasströmungen 24 der Schmelzschneidbrenner 6 wie in Fig. 7(c) dargestellt in Breitenrichtung bewegt werden. Durch die Bewegung der Einblasgasströmungen 24 werden die Abschnitte der Stirnflächen der entsprechenden Materialien 1 und 2, die in Fig. 7(c) durch schräge Linien dargestellt sind, in Breitenrichtung über die gesamte Länge schmelzgeschnitten. Somit werden die Fügeflächen im geschmolzenen Zustand erzeugt. Dann wird der Motor 26 weiter angetrieben und der Motor 27 erneut angetrieben, um durch die Klemmwalzen 4 und 5 auf die Stelle zwischen den beiden Stirnflächen eine Druckkraft auszuüben. Dadurch werden die Fügeflächen im geschmolzenen Zustand unter Druck zusammengefügt, so daß die Enden der entsprechenden Materialien 1 und 2 wie in Fig. 7(d) dargestellt unmittelbar zusammengefügt werden. Nach Aufrechterhalten für eine vorgegebene Zeitspanne wird die Drehung der Motoren 26 und 27 angehalten, wobei die Zylinder 28 bis 30 angetrieben werden, um die Klemmwalzen 4 und 5 in ihre entsprechenden geöffneten Stellungen zu bewegen.
In diesem Zusammenhang sollte für den Fall, bei dem das obenerwähnte Zusammen fügen während der Bewegung der erwärmten Materialien 1 und 2 ausgeführt wird, die Zusammenfügungsvorrichtung synchron mit der Bewegung der erwärmten Materialien 1 und 2 bewegt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden sowohl die hintere Stirnfläche des vorausgehenden Materials 1 als auch die vordere Stirnfläche des nachfolgenden Materials 2 von den Einblasgasströmungen 24 der mehreren Schmelzschneidbrenner 6 schmelzgeschnitten. Dementsprechend werden die ganzen Stirnflächen für eine kurze Zeitspanne in einen für das Zusammenfügen geeigneten Zustand versetzt, wodurch es möglich wird, saubere Fügeflächen zu erzeugen. Mit einer kleinen Druckkraft kann eine homogene und hochgenaue Verbindung erreicht werden, wodurch es möglich wird, eine Verbindung mit hoher Festigkeit zu erzeugen. Wenn zu diesem Zeitpunkt ferner das feine Eisenpulver mit den Einblasgasströmungen der Schmelzschneidbrenner 6 vermischt wird, steigt die Schneidleistung, wobei auch ein Verbinden rostfreien Materials möglich wird. Da genauer bei dieser Ausführungsform das Schmelzschneiden in Breitenrichtung in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem eine Druckkraft ausgeübt wird, kann sich der Vorteil ergeben, daß die erneute Bildung von Zunder minimiert, die Verbindungsfestigkeit weiter verbessert und die Zeitspanne vom Beginn des Schmelzschneidens bis zum Zusammenfügen weiter verkürzt werden kann.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird für den Fall, bei dem die durch die Grobwalzwerke 53 gewalzten Stäbe zusammengefügt werden, der Zusammenfügungsvorgang zeitlich stark beschränkt, wenn ein Abstand zwischen der Zusammenfügungsvorrichtung 58 und den Feinwalzwerken 54 verkürzt wird. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß der Zusammenfügungsvorgang, der mit dem Positionieren des vorausgehenden erwärmten Materials 1 beginnt und mit dem Lösen der Klemmung der Klemmwalzen nach dem Zusammendrücken der vorausgehenden und nachfolgenden erwärmten Materialien 1 und 2 durch die Klemmwalzenpaare 4 und 5 endet, in einer kurzen Zeitspanne wie z. B. vorzugsweise 20 Sekunden oder weniger, oder noch besser in 15 Sekunden oder weniger, durchgeführt wird. Gemäß den vom Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführten Experimenten ist bestätigt worden, daß das Zusammenfügungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform den Zusammenfügungsvorgang in einer Zeitspanne von 20 Sekunden oder weniger durchführen kann.
In diesem Zusammenhang wird bei der obenerwähnten Ausführungsform zuerst das vorausgehende erwärmte Material 1 bezüglich der Einblasgasströmungen 24 positioniert und anschließend das nachfolgende erwärmte Material 2 gegen das vorausgehende Material 1 bewegt und bezüglich diesem positioniert. Es kann jedoch das nachfolgende erwärmte Material 2 zuerst positioniert werden. Ferner wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform das vorausgehende erwärmte Material 1 zurückbewegt, um es bezüglich der Einblasgasströmungen 24 zu positionieren. Wenn jedoch die Anordnung so beschaffen ist, daß die Schmelzschneidbrenner 6 auch in Transportrichtung der erwärmten Materialien bewegt werden können, kann die Anordnung so beschaffen sein, daß das vorausgehende Material 1 festgehalten wird und die Schmelzschneidbrenner 6 gegen das hintere Ende des vorausgehenden Materials bewegt werden, so daß sie bezüglich diesem positioniert werden. Obwohl die Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 so angeordnet sind, daß sie quer durch die Mitte der Einblasgasströmungen verlaufen, können außerdem beide Stirnflächen so positioniert sein, daß sie durch Positionen verlaufen, die bezüglich der Mittelpunkte der entsprechenden Einblasgasströmungen verschoben sind.
Bei dieser Ausführungsform können ferner die Schmelz schneidbrenner mit einer Querbewegung beginnen, um die Einblasgasströmungen zu bewegen, wenn die Stirnflächen der entsprechenden Materialien 1 und 2 gegeneinanderstoßen. Die Schmelzschneidbrenner können jedoch zu einem Zeitpunkt mit der Querbewegung beginnen, zu dem ein Zwischenraum zwischen den Stirnflächen eine vorgegebene Breite aufweist, wobei der Zwischenraum wahrend des Schmelzschneidens der Stirnflächen in der Breite verringert werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird ferner die Druckkraft nach dem Beenden des Schmelzschneidens angelegt. Die Druckkraft kann jedoch während des Schmelzschneidens der Stirnflächen angelegt werden. Dadurch wird es möglich, die Zeitspanne bis zur Fertigstellung der Verbindung weiter zu verkürzen.
Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 8 eine weitere Ausführungsform des Zusammenfügungsverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist so beschaffen, daß das Schmelzschneiden mit einem Zwischenraum zwischen den Stirnflächen ausgeführt wird.
Zuerst werden die Zylinder 29 und 30 (siehe Fig. 5) betätigt, um das vorausgehende erwärmte Material 1 durch das Klemmwalzenpaar 5 zu halten. Anschließend wird der Motor 27 angetrieben, um das Klemmwalzenpaar 5 zu drehen, wodurch das hintere Ende des vorausgehenden Materials 1 gegen die Einblasgasströmungen 24 der entsprechenden Schmelzschneidbrenner 6 bewegt wird. Wie in Fig. 8(a) gezeigt, wird der Motor 27 in einer Stellung angehalten, in der die hintere Stirnfläche des vorausgehenden erwärmten Materials 1 quer durch einen Teilbereich der Einblasgasströmungen 24 verläuft, wobei das vorausgehende Material 1 vom Klemmwalzenpaar 5 festgehalten wird. Nachdem anschließend das vordere Ende des nachfolgenden Materials 2 das Klemmwalzenpaar 4 durchlaufen hat, werden der Motor 26 und die Zylinder 28 und 30 (siehe Fig. 5) angetrieben, 50 daß das Klemmwalzenpaar 4 das nachfolgende Material 2 gegen das hintere Ende des vorausgehenden Materials 1 bewegt, wodurch sich das vordere Ende des nachfolgenden Materials 2 dem hinteren Ende des vorausgehenden Materials 1 nähert. Ein Zwischenraum zwischen der hinteren Stirnfläche des vorausgehenden Materials 1 und der vorderen Stirnfläche des nachfolgenden Materials 2 wird ständig vom Zwischenraumsensor 33 (siehe Fig. 5) überwacht. Wenn ein Zwischenraum erreicht ist, wie er in Fig. 8(b) gezeigt ist, wird die Drehung des Motors 26 angehalten, um die Bewegung des nachfolgenden Materials 2 anzuhalten, wobei beide Materialien 1 und 2 von den Klemmwalzen 4 bzw. 5 festgehalten werden. Hierbei wird ein Zwischenraum eingestellt, der eine Beziehung g < D bezüglich des Durchmessers der jeweiligen Haupteinblasströmungen 24a erfüllt. Durch diese Vorgehensweise wird ein Zustand erzeugt, bei dem die Haupteinblasströmungen 24a der entsprechenden Schmelzschneidbrenner 6 gegen Abschnitte der entsprechenden Stirnflächen geblasen werden, die vorgegebenen Breiten von (D - d) / 2 aufweisen. Der Zwischenraum liegt in diesem Zusammenhang in einem Bereich von 0,2 D bis 0,8 D.
Anschließend wird der Motor 12 (siehe Fig. 3) gedreht, um den Rahmen 7 zu bewegen, der die mehrfach angeordneten Schmelzschneidbrenner 6 unterstützt, wodurch die Einblasgasströmungen 24a der entsprechenden Schmelzschneidbrenner 6 in Breitenrichtung entlang des Zwischenraumes bewegt werden, wie in Fig. 8(c) gezeigt ist. Durch die Bewegung der Einblasgasströmungen 24 werden die Abschnitte der Stirnflächen der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2, die in Fig. 8(c) durch schräge Linien dargestellt sind, in Breitenrichtung über die gesamte Länge schmelzgeschnitten, so daß Fügeflächen in einem geschmolzenen Zustand erzeugt werden. In diesem Zusammenhang kann die Anordnung so beschaffen sein, daß zu diesem Zeitpunkt nach beenden des ersten Schmelzschneidvorganges in einer Richtung die Stirnfläche des vorausgehenden erwärmten Materials 1 und die Stirnfläche des nachfolgenden erwärmten Materials 2 gegeneinander bewegt werden, um den Zwischenraum g zwischen den beiden Stirnflächen zu verringern, und daß die Bewegungsrichtung der Schmelzschneidbrenner umgekehrt wird, um einen weiteren Schmelzschneidvorgang durchzuführen, und daß danach diese Vorgänge sooft erforderlich wiederholt werden, wodurch mehrere Schmelzschneidvorgänge ausgeführt werden. Durch diese Vorgehensweise kann die Genauigkeit der Schmelzschneidflächen weiter verbessert werden.
Mit der Beendigung des Schmelzschneidens werden gleichzeitig die Motoren 26 und 27 (siehe Fig. 5) gedreht, um die Klemmwalzenpaare 4 und 5 zu drehen, die die erwärmten Materialien 1 bzw. 2 halten. Durch diese Vorgehensweise werden die erwärmten Materialien 1 und 2 in eine solche Richtung bewegt, daß sie sich einander nähern. Die Fügeflächen im geschmolzenen Zustand werden gegeneinandergedrückt, wie in Fig. 8(d) gezeigt ist, so daß die Enden der entsprechenden erwärmten Materialien 1 und 2 zusammengefügt werden. Nach Aufrechterhaltung für eine vorgegebene Zeitspanne wird die Drehung der Motoren 26 und 27 angehalten, wobei die Zylinder 28 bis 30 betätigt werden, um die Klemmwalzenpaare 4 und 5 in ihre entsprechenden geöffneten Stellungen zu bewegen.
Auch entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden die hintere Stirnfläche des vorausgehenden erwärmten Materials 1 und die vordere Stirnfläche des nachfolgenden erwärmten Materials 2 schmelzgeschnitten. Dementsprechend können in einer kurzen Zeitspanne saubere Fügeflächen erzeugt werden. Mit einer kleinen Schubkraft kann eine homogene und hochgenaue Verbindung erreicht werden. Es kann eine Verbindung mit hoher Festigkeit erzeugt werden.
Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Zusammenfügungsvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform zeigt eine Anordnung, bei der die benachbarten zusammenzuwalzenden erwärmten Materialien während der Bewegung zusammengefügt werden.
Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt eine Zusammenfügungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im mittleren Bereich mehrere Schmelzschneidbrenner 71, die in vorgegebenen Abständen in einer Richtung senkrecht zur Bewegung der erwärmten Materialien angeordnet sind. Ein Unterstützungstisch 72 für die Schmelzschneidbrenner 71 wird von einem Zylinder 73 quer bewegt. Die Schmelzschneidbrenner 71 sind mit zwei Gaserzeugungsvorrichtungen 74 verbunden, die eine Sauerstoffflasche und eine Acetylenflasche umfassen. Unterhalb der Schmelzschneidbrenner 71 ist ein Sammelkasten 75 zur Aufnahme von Schmelzschneidstücken der erwärmten Materialien angeordnet, wobei die Schmelz schneidstücke über den Sammelkasten 75 einer Wanne 76 zugeführt werden. Ferner sind ein einlaßseitiges Klemmwalzenpaar 77 und 78 sowie ein (nicht gezeigtes) auslaßseitiges Klemmwalzenpaar vorhanden, wobei die Schmelzschneidbrenner 71 zwischen denselben angeordnet sind. Die Klemmwalzen werden über Antriebselemente 80 beziehungsweise über Antriebsspindeln 80B, die mit Universalanschlüssen 80A versehen sind, von Einzelmotoren 79 gedreht. Die obere Klemmwalze 77 wird durch zwei Zylinder 81 vertikal bewegt und übt einen Druck aus, während die untere Klemmwalze 78 durch zwei Hydraulikstempel 82 vertikal bewegt und in einer Position gehalten wird.
Eine Tischwalze 83 wird von einem Motor 84 gedreht. Eine Aufbaustruktur einschließlich der Tischwalze 83 und des Motors 84 kann durch zwei Zylinder 85 zwischen einer Warmmaterialtransportstellung&sub1; die durch die Zwei-Punkt- Strich-Linien dargestellt ist, und einer Stellung, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist und in der die Zusammenfügungsvorrichtung bei der Bewegung der Zusammenfügungsvorrichtung nicht die Aufbaustruktur stört, bewegt werden. Ferner wird ein Rahmen 86 der Zusammenfügungsvorrichtung mit einem Ritzel 88, das von einem Motor 87 gedreht wird und mit einer Zahnstange 89 kämmt, auf zwei Schienen 90 bewegt, derart, daß der Rahmen 86 die Tischwalze 83 überspannt.
In diesem Zusammenhang besitzt bei der obenerwähnten Ausführungsform jede der Einblasgasströmungen der entsprechenden Schmelzschneidbrenner einen kreisförmigen Querschnitt. Der Querschnitt der Einblasgasströmung ist jedoch nicht auf diesen einen begrenzt. Die Einblasgasströmung kann elliptisch sein oder im Querschnitt die Form eines in Bewegungsrichtung gestreckten Schlitzes aufweisen. Ferner können von einem einzelnen Schweißbrenner zwei oder mehr Einblasgasströmungen eingeblasen werden. Somit können an der Erfindung verschiedene Variationen und Modifizierungen vorgenommen werden. Außerdem wird für das Schneidgas Sauerstoff in Verbindung mit dem Unterstützungsgas Acetylen verwendet. Als Schneidgas kann jedoch auch Sauerstoff in Verbindung mit anderen Gasen verwendet werden. Ferner kann auch nur Sauerstoff als Schneidgas verwendet werden, obwohl dadurch der Schmelzschneidvorteil verringert wird.
Für den Fall, daß der Sauerstoff durch eine Plasmaeinblasströmung ersetzt wird, wird ein Schmelzschneiden und Zusammenfügen nicht nur von Eisenmaterialien, sondern auch von verschiedenen Metallmaterialien möglich.
Im folgenden werden mit Bezug auf die Zeichnungen 10 bis verschiedene Aus führungs formen gemäß der Erfindung beschrieben, die sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Schmelzschneidbrenner beziehen. Bei der vorangehenden Ausführungsform sind alle Schmelzschneidbrenner 6 auf dem Unterstützungselement 8 montiert und werden zusammen bewegt. Außerdem werden bei der vorangehenden Ausführungsform durch die Bewegung der Schmelzschneidbrenner 6 die gesamten Flächen der Enden der entsprechenden zu walzenden erwärmten Materialien in Breitenrichtung kontinuierlich schmelzgeschnitten. Es ist jedoch nicht notwendig, daß alle Schmelzschneidbrenner beweglich sind, wobei das Schmelzschneiden der Enden der entsprechenden erwärmten Materialien in Breitenrichtung intermittierend ausgeführt werden kann.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der drei Schmelzschneidbrenner 6a in einem Zentralbereich in Breitenrichtung entsprechend einer minimalen Breite zu walzender erwärmender Materialien fest angeordnet sind, während zwei Schmelzschneidbrenner 6b und 6c in den jeweiligen Endbereichen entsprechend den Abmessungen oder den Breiten der zu walzenden erwärmten Materialien in Breitenrichtung beweglich sind.
Für den Fall, bei dem die Breite des erwärmten Materials relativ breit ist, wie z. B. W&sub1;, wird wie in Fig. 10 gezeigt folgendes durchgeführt. Da die Breite W&sub1; im voraus bekannt ist, werden die Schmelzschneidbrenner 6b an beiden Enden im voraus entsprechend zu den Kanten des erwärmten Materials bewegt. Die Schließventile 62 der äußersten Schmelzschneidbrenner 6c werden durch ein Signal von der Steuerungsvorrichtung 63 geschlossen. Durch diese Vorgehensweise kann das Schmelzschneiden entsprechend der Breite des erwärmten Materials durchgeführt werden. Ferner werden nur die Stellen, die den zugehörigen Schmelzschneidbrennern entsprechen, schmelzgeschnitten und in Breitenrichtung intermittierend zusammengefügt.
Wie in Fig. 11 gezeigt, werden ferner für den Fall, bei dem die Breite kleiner ist, wie z. B. W&sub2;, die Schmelz schneidbrenner 6b so bewegt, daß sie entsprechend an den beiden Enden der Breite W&sub2; angeordnet sind. Durch diese Vorgehensweise kann das intermittierende Schmelzschneiden und Zusammenfügen ähnlich der obigen Vorgehensweise entsprechend der Breite des zu walzenden erwärmten Materials durchgeführt werden.
Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 12 bis 15 ein Fall beschrieben, bei dem die Schmelzschneidbrenner 6 während des Schmelzens beim intermittierenden Zusammenfügen in Breitenrichtung leicht bewegt werden, wobei auf gleiche Breiten und unterschiedliche Breiten Bezug genommen wird.
Für den Fall, bei dem das vorausgehende erwärmte Material 1 und das nachfolgende erwärmte Material 2 in Breitenrichtung die gleiche Abmessung oder Größe W&sub1; besitzen, werden wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt die Schmelzschneidbrenner 6a im Zentralbereich gemeinsam in Breitenrichtung bewegt. Andererseits beginnen die Schmelz schneidbrenner 6b an beiden Enden mit dem Einblasen von Schneidgas an Stellen innerhalb der beiden Kanten des Materials und werden von ihren entsprechenden Betätigungsselementen 64 in Breitenrichtung nach außen bewegt, um das Muttermaterial zu schmelzen. Dies geschieht aus folgendem Grund. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Schmelzbeginn des Muttermaterials zwischen den Kantenbereichen und dem Mittelbereich des erwärmten Materials liegt, ist der Schmelzbeginn an den Kantenbereichen nämlich schneller als derjenige im Mittelbereich. Somit wird die obenerwähnte Steuerung durchgeführt, da die Schmelzschneidbrenner 6b in ihrer Bewegung identisch mit den Schmelzschneidbrennern 6a im Mittelbereich gesteuert werden.
Um ferner Muttermaterialien mit unterschiedlichen Breiten W&sub1; und W&sub2; zusammenzufügen, wird wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt das Einstellen und Schmelzschneiden ähnlich durchgeführt, wie bei den obenerwähnten Muttermaterialien mit identischer Breite, wobei die kleinere Breite W&sub2; als Standard dient, wodurch die Ausführung einer intermittierenden Verbindung möglich wird.
Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 16 und 17 eine Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben, bei der die Enden der entsprechenden zu walzenden erwärmten Materialien in ihrer Dicke reduziert sind und zusammengefügt werden.
Fig. 16 zeigt ein kontinuierliches Warmwalzsystem zur Durchführung des Zusammenfügungsverfahrens gemäß der Ausführungsform. Das kontinuierliche Warmwalzsystem umfaßt zwei Paare kontinuierlicher Gießstraßen L&sub1; und eine Warmwalzstraße L&sub2;.
Normalerweise wird jedes der erwärmten Materialien, die von mehreren kontinuierlichen Gießmaschinen 101 hergestellt werden, durch jeweils eine von mehreren Gasschneidvorrichtungen 103 in Stücke mit einer Länge von jeweils ungefähr zehn Meter aufgeteilt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird jeder geteilte Abschnitt durch jeweils eine von mehreren Preßvorrichtungen 102 vor dem Gasschneidvorgang in seiner Dicke reduziert. Für den Fall, bei dem die von einer kontinuierlichen Gießmaschine 101 hergestellten erwärmten Materialien eine Dicke von 220 mm aufweisen, beträgt die Dickenreduzierung ungefähr 120 mm. Das Aufteilen wird von den Gasschneidvorrichtungen 103 in den dickenreduzierten Abschnitten durchgeführt, woraufhin die aufgeteilten Stücke anschließend zwei Heizöfen 105 zugeführt werden. Durch die Dickenreduzierung werden die entsprechend geteilten Abschnitte, die einem Gasschneidvorgang unterworfen werden, in ihrer Dicke reduziert, so daß die für den Gasschneidvorgang erforderliche Zeitspanne verkürzt wird. Die gasgeschnittenen Oberflächen werden für das Zusammenfügen in einem späteren Schritt als Fügeflächen verwendet. Es können jedoch relativ hochwertige gasgeschnittene Oberflächen erzeugt werden. Somit kann ein Zusammenfügungsvorgang in einem späteren Schritt vereinfacht werden.
Ferner kann die Anordnung so beschaffen sein, daß die durch andere kontinuierliche Gießmaschinen hergestellten Nochtemperaturmaterialien, deren Enden in ihrer Dicke reduziert sind und die auf ungefähr 10 m zugeschnitten sind, entsprechend über zwei Straßen L&sub3; den beiden Heizöfen 105 zugeführt werden.
In Fig. 17 sind eine Konstruktion der jeweiligen Preßvorrichtungen 102 zur Dickenreduzierung der erwärmten Materialien und eine Konstruktion der jeweiligen Gasschneidvorrichtungen 103 zum Gasschneiden der erwärmten Materialien gezeigt.
Da ein von den jeweiligen kontinuierlichen Gießmaschinen 101 hergestelltes zu walzendes erwärmtes Material 121 im wesentlichen kontinuierlich hergestellt wird, müssen der obenerwähnte Dickenreduzierungsvorgang und der Aufteilungsvorgang dem Lauf des Materials 121 folgend durchgeführt werden.
Das heißt, die Preßvorrichtung 102 besitzt ein Gehäuse 102a, das auf einem Gestell 130 montiert ist, welches von einem Zylinder 125 bewegt werden kann. Zwei obere und untere Preßwerkzeuge 123 und zwei Hydraulikzylinder 124 zum Zusammendrücken der entsprechenden Preßwerkzeuge 123 sind innerhalb des Gehäuses 102A angeordnet. Jedes der Preßwerkzeuge 123 besitzt eine Konfiguration, die für das Aufteilen oder Zusammenfügen in einem späteren Schritt günstig ist mit einenm Parallelabschnitt, der sich im wesentlichen parallel bezüglich einer Längsrichtung der erwärmten Materialien erstreckt, sowie zwei geneigten Abschnitten, die bezüglich des Parallelabschnittes geneigt sind.
Andererseits besitzt die Gasschneidvorrichtung 103 einen Schneidbrenner 126, der innerhalb eines Gehäuses 103A in Breitenrichtung des erwärmten Materials 121 bewegt werden kann. Das Gehäuse 103A ist so konstruiert, daß es durch einen Zylinder 127 und ein bewegliches Gestell 131 bewegt werden kann.
Wie in Fig. 16 gezeigt, werden die auf diese Weise geteilten erwärmten Materialien 121 den Heizöfen 105 zugeführt, gleichmäßig erwärmt und anschließend der Warmwalzstraße L&sub2; zugeführt.
Die durch die Heizöfen 105 auf 1200 bis 1300 ºC erwärmten Materialien werden durch eine Zusammenfügungsvorrichtung 106 zusammengefügt und einer vorgegebenen Reduzierung durch die nachfolgenden Grobwalzwerke 107 bis 109 und Feinwalzwerke 110 unterworfen, um ein Warmstahlband zu erzeugen. Das Warmstahlband wird durch eine Kühlvorrichtung 111 gekühlt und anschließend durch eine Schneidvorrichtung 112 in gleiche Längen geteilt. Die geteilten Stücke werden um zwei Wickeldorne 113 gewickelt.
Hierbei wird als Zusammenfügungsvorrichtung 106 vorzugsweise die obenerwähnte in Fig. 3 gezeigte Zusammenfügungsvorrichtung verwendet, wobei mittels der in den Fig. 7 und Fig. 8 gezeigten Verfahren oder ähnlichem ein Stumpfstoßschweißen ausgeführt wird.
Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform, die eine einzelne kontinuierliche Gießmaschine 101 in dem in Fig. 16 dargestellten Warmwalzsystem umfaßt. Bei dieser Ausführungsform sind die kontinuierliche Gießstraße L&sub1; und die Warmwalzstraße L&sub2; koaxial zueinander angeordnet.
Ein von der kontinuierlichen Gießmaschine 101 hergestelltes erwärmtes Material wird in gewünschten Abständen (normalerweise ungefähr 10 m) wie oben beschrieben durch die Preßvorrichtung 102 in der Dicke reduziert. In den dickenreduzierten Abschnitten wird von der Gasschneidvorrichtung 103 eine Aufteilung vorgenommen und anschließend werden die dickenreduzierten Abschnitte durch die beiden Heizöfen 105 gleichmäßig erwärmt. Das die Heizöfen 105 verlassende erwärmte Material wird durch die Zusammenfügungsvorrichtung 106 mit dem entsprechenden benachbarten dickenreduzierten Abschnitt des nachfolgenden erwärmten Materials zusammengefügt. Die zusammengefügten Materialien werden der nachfolgenden Warmwalzstufe zugeführt. Somit kann ein kontinuierliches Warmwalzen verwirklicht werden.
Fig. 19 zeigt ein kontinuierliches Warmwalzsystem mit einem Schritt des Erwartens der Stücke, in die ein von der kontinuierlichen Gießmaschine 101 hergestelltes erwärmtes Material in gewünschten Längen zugeschnitten wird, innerhalb des Heizofens 104 und anschließendem geeigneten Zuführen der Stücke zur Warmwalzstraße L&sub2; sowie einen Schritt des Erwartens der Stücke, in die ein vorher an anderer Stelle erzeugtes erwärmtes Material in gewünschten Längen zugeschnitten wird, innerhalb des Heizofens 104A und anschließendes geeignetes Zuführen der Stücke zur Warmwalzstraße L&sub2;. In den Heizöfen 104 und 104A sollte eine Temperatur gehalten werden, die den nachfolgenden Dickenreduzierungsschritt der erwärmten Materialien nicht stört, d. h. eine Temperatur von ungefähr 600 ºC bis 1000 ºC.
Die der Warmwalzstraße L&sub2; zugeführten erwärmten Materialien besitzen entsprechende Enden, die durch die Preßvorrichtung 102 in ihrer Dicke reduziert sind. Anschließend werden die Materialien durch die beiden Heizöfen 105 gleichmäßig erwärmt. Danach werden die dickenreduzierten Abschnitte der entsprechenden benachbarten Materialien durch die Zusammenfügungsvorrichtung 106 zusammengefügt, wobei die zusammengefügten Materialien der nachfolgenden Warmwalzstufe übergeben werden.
Im folgenden wird mit Bezug auf Fig. 20 ein Schritt beschrieben, in dem die Enden der jeweiligen benachbarten erwärmten Materialien vor dem Schneiden in gewünschte Längen durch die Preßvorrichtung 102 in ihrer Dicke reduziert werden.
Ein hinteres Ende eines vorausgehenden zu walzenden erwärmten Materials 114 und ein vorderes Ende eines nachfolgenden zu walzenden erwärmten Materials 115, das zum ersteren Material 114 benachbart ist, werden in einem Zustand, bei dem das hintere Ende des vorausgehenden Materials 114 und das vordere Ende des nachfolgenden Materials 115 gegeneinanderstoßen, durch zwei Preßwerkzeuge 123 in ihrer Dicke reduziert. Da die Enden der entsprechenden benachbarten Materialien in einem Zustand, in dem die Stirnflächen F&sub2; der benachbarten entsprechenden Materialien aneinanderstoßen, in ihrer Dicke reduziert werden, begrenzen sich die Stirnflächen F&sub2; gegenseitig. Dementsprechend ist es möglich, die Ebenheit oder Flachheit der jeweiligen Stirnflächen sicherzustellen. Somit kann sich der Vorteil ergeben, daß ein anschließendes Zusammenfügen der Stirnflächen stark vereinfacht wird.
In diesem Zusammenhang muß die Vorrichtung 102 bei dem Schritt der Dickenreduzierung der erwärmten Materialien durch die Preßvorrichtung 102 nicht bewegt werden, sondern kann stationär sein.
Fig. 21 ist ein Schaubild eines kontinuierlichen Warmwalzsystems mit zwei Paaren von kontinuierlichen Gießstraßen L&sub1;, zwei Straßen L&sub3; zum Erwarten vorher hergestellter erwärmter Materialien innerhalb der Heizöfen 104 sowie einer Warmwalzstraße L&sub2;.
Die von den entsprechenden kontinuierlichen Gießmaschinen 101 hergestellten erwärmten Materialien werden in gewünschten Abständen durch die entsprechenden Preßvorrichtungen 102 in ihrer Dicke reduziert. Anschließend wird an den dickenreduzierten Abschnitten der jeweiligen erwärmten Materialien durch jeweils eine der Gasschneidvorrichtungen 103 eine Teilung vorgenommen. Anschließend werden die geteilten erwärmten Materialien innerhalb eines jeweiligen Paars von Heizöfen 105 gehalten.
Alternativ werden die auf weiteren Straßen hergestellten und in Stücke mit gewünschten Längen zugeschnittenen erwärmten Materialien in den Heizöfen 104 erwartet. Die Enden der erwärmten Materialien werden im aneinanderstoßenden Zustand wie oben beschrieben durch die Preßvorrichtungen 102 geeignet in ihrer Dicke reduziert. Anschließend werden die erwärmten Materialien innerhalb der Heizöfen 105 gehalten.
Der dickenreduzierte Abschnitt des vom jeweiligen Heizofen 105 der Warmwalzstraße L&sub2; zugeführten erwärmten Materials wird durch die Zusammenfügungsvorrichtung 106 mit dem dickenreduzierten Abschnitt des benachbarten Materials zusammengefügt. Die zusammengefügten Materialien werden einer vorgegebenen Reduzierung durch die nachfolgenden Grobwalzwerke 107 bis 109 und Feinwalzwerke 110 unterworfen, so daß ein Warmstahlband gebildet wird. Das Warmstahlband wird durch die Kühlvorrichtung 111 gekühlt und anschließend durch die Schneidvorrichtung 112 in gleiche Längen aufgeteilt und auf zwei Wickeldorne 113 aufgewickelt.
Fig. 22 zeigt ein kontinuierliches Warmwalzsystem, bei dem die Preßvorrichtung 102 und die Zusammenfügungsvorrichtung 106 zwischen den Grobwalzwerken 107 bis 109 und den Feinwalzwerken 110 angeordnet sind.
Ein von der kontinuierlichen Gießmaschine 101 hergestelltes erwärmtes Material wird zuerst durch die Grobwalzwerke 107 bis 109 auf eine gewünschte Dicke gewalzt, so daß es in eine Stange umgeformt wird. Anschließend werden ein hinteres Ende der Stange und ein vorderes Ende einer nachfolgenden Stange durch die Preßvorrichtung 102 im aneinanderstoßenden Zustand in ihrer Dicke reduziert. Danach werden das hintere Ende der vorausgehenden Stange und das vordere Ende der nachfolgenden Stange durch die Zusammenfügungsvorrichtung 106 zusammengefügt. Anschließend werden die vorausgehenden und nachfolgenden Stangen einer vorgegebenen Reduzierung durch die Feinwalzwerke 110 unterworfen, so daß sie in ein Warmstahlband umgeformt werden. In diesem Fall werden als Preßvorrichtung 102 und als Zusammenfügungsvorrichtung 106 vorzugsweise bewegliche Vorrichtung verwendet, die zusammen mit der Stange bewegt werden können, wobei zwischen der Zusammenfügungsvorrichtung 106 und den Feinwalzwerken 110 ein Tieflauf angeordnet ist, um die Bewegungsstrecke der jeweiligen Preßvorrichtung 102 und der Zusammenfügungsvorrichtung 106 zu verkürzen.
Die Wirkung und der Vorteil des Pressens und der Dickenreduzierung durch die Preßvorrichtung 102 sind oben beschrieben. Entsprechend wird im folgenden ein Prinzip zur Entfernung der dickenreduzierten Abschnitte durch Reduzierung mittels der Walzwerke beschrieben.
Fig. 23 zeigt einen normalen Walzzustand, bei dem ein auslaufender Abschnitt eines erwärmten Materials schneller ist als ein zulaufender Abschnitt des Materials. Somit gilt folgende Gleichung:
HE VE = HD VD ... (1)
oder,
VE = (HD / HE) VD ... (2)
Hierbei ist HE eine Dicke eines erwärmten Materials vor dem Walzen; HD eine Dicke des erwärmten Materials nach dem Walzen; VE eine Zulaufgeschwindigkeit des Materials; und VD eine Ablaufgeschwindigkeit des erwärmten Materials.
Sowohl die Zulaufgeschwindigkeit VE als auch die Ablaufgeschwindigkeit VD stimmen nicht mit der Walzenumfangsgeschwindigkeit VR überein. Im allgemeinen gilt eine Beziehung VE < VR < VD. Eine Stelle, an der die Geschwindigkeit des erwärmten Materials und die Walzenumfangsgeschwindigkeit übereinstimmen, ist ein Punkt innerhalb eines Walzenangriffs. Der Punkt wird als neutraler Punkt bezeichnet.
Für den Fall, bei dem ein Zug (= 1 - (HD / NE)), ein Vorwärtsschlupffs und ein Rückwärtsschlupffb verwendet werden, gilt unter Berücksichtigung der Zulaufgeschwindigkeit VE und der Ablaufgeschwindigkeit VD folgende Gleichung:
VE = VR (1 - fb) ... (3)
VD = VR (1 - fs) ... (4)
Beim Warmwalzen mit kleinem Zug gilt näherungsweise folgende Gleichung:
fs = 0,3 r ... (5)
fb = (0,7 + 0,3 r) r ... (6)
Hierbei ändert sich der Zug, wenn das Walzen des Zusammenfügungsabschnitts beginnt. Wenn dementsprechend ein Veränderungsmaß Δr beträgt, verändern sich der Vorwärtsschlupf und der Rückwärtsschlupf aus den Gleichungen (5) und (6) wie folgt:
Δfs = 0,3 Δr ... (7)
fb = (0,7 + 0,6 r) Ar ... (8)
Wird z. B. angenommen, daß = 0,4 und Δr = -0,3 betragen, so ist Δfs = -0,09 und fb = -0,282. Wenn die Walzenumfangsgeschwindigkeit VR konstant ist, steigt die Zulaufgeschwindigkeit um 28,2 %, während die Ablaufgeschwindigkeit um 9 % sinkt. Dementsprechend ist es unmöglich, die Walzenumfangsgeschwindigkeit zu ändern, um die Zulaufgeschwindigkeit und die Ablaufgeschwindigkeit auf den vorherigen Werten zu halten. Das heißt, wenn die Walzenumfangsgeschwindigkeit um 9 % steigt, um die Ablaufgeschwindigkeit konstant zu halten, steigt auch die Zulaufgeschwindigkeit um 37,2 % an.
Das dem Walzwerk zulaufende erwärmte Material wird somit an seinem Verbindungsabschnitt stark beschleunigt. Wenn dementsprechend zwischen den erwärmten Materialien ein Abschnitt vorhanden ist, an dem sich die Dicke abrupt ändert, wie z. B. am Verbindungsabschnitt, kann das voranliegende Walzwerk mit der abrupten Geschwindigkeitsänderung nicht schritthalten. Somit kann kein normaler Betrieb durchgeführt werden.
In diesem Zusammenhang wird wie in Fig. 24 gezeigt die Reduzierung nach dem Zusammenfügen vom ersten Walzwerk ausgeführt, bis zu dem der Verbindungsabschnitt keinen Bearbeitungsschritt durchläuft, wobei sich die Walzenumfangsgeschwindigkeit verändert, um die Ablaufgeschwindigkeit zu halten. Da die Geschwindigkeitsveränderung beim Walzen des Verbindungsabschnitts nur vor dem Verbindungsabschnitt des erwärmten Materials stattfindet, stört somit die Geschwindigkeitsveränderung das anschließende Walzen nicht.
Das heißt, unter der Annahme, daß ein Maß, um das das erwärmte Material durch die Preßvorrichtung 102 dickenreduziert ist ΔH (= H&sub0; - H0') beträgt, ein Reduktionsmaß am ersten Walzwerk ΔH&sub1; beträgt und die Dicke des erwärmten Materials nach dem Walzen H&sub1; beträgt, sollte das erwärmte Material mit folgender Beziehung in seiner Dicke reduziert werden:
ΔH ≤ ΔH&sub1; (= H&sub0; - H&sub1;)
Die Erfindung ist wie oben beschrieben konstruiert. Somit ergeben sich die im folgenden beschriebenen Vorteile.
(1) Die benachbarten Enden der entsprechenden erwärmten Materialien werden zusammen mit Zunder schmelzgeschnitten. Entsprechend werden Fügeflächen mit hoher Temperatur und höherer Oberflächengenauigkeit erzeugt, wobei Verbindungen mit hoher Genauigkeit und Festigkeit zwischen den Enden der entsprechenden Materialien erzeugt werden.
(2) Da das Schmelzschneiden von mehreren Schmelzschneidbrennern durchgeführt wird, kann die Schmelzschneidezeit verkürzt und die erneute Bildung von Zunder nach dem Schmelzschneiden minimiert werden. Somit wird eine Verbindung mit noch höherer Festigkeit erzeugt.
(3) Außerdem werden das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials und das vordere Ende des nachfolgenden erwärmten Materials schmelzgeschnitten, während sie gegeneinandergedrückt werden, so daß das Schmelzschneiden und das Zusammendrücken gleichzeitig durchgeführt werden. Entsprechend kann die Zeitspanne vom Beginn des Schmelzschneidens bis zur Fertigstellung der Verbindung verkürzt werden, wodurch es möglich wird, das Verbinden sicherer zu machen.
(4) Da das Schmelzschneiden durchgeführt wird, während wenigstens ein Teil der mehreren Schmelzschneidbrenner in Querrichtung bewegt wird, kann die Schmelz schneidzeit weiter verkürzt werden. Da ferner zu diesem Zeitpunkt die Schmelzschneidbrenner quer bewegt werden, nachdem durch das Schmelzschneiden Ausschnitte in den Enden der entsprechenden erwärmten Materialien ausgebildet worden sind, kann das Schmelzschneiden in Breitenrichtung vereinfacht und beschleunigt werden.
(5) Zusammen mit dem Schneidgas wird feines Eisenpulver verwendet, wodurch die Schmelzschneidleistung weiter verbessert werden kann. Außerdem wird es möglich, das Schmelzschneiden auf rostfreie erwärmte Materialien anzuwenden.
(6) Da das Schneiden an dickenreduzierten Abschnitten des erwärmten Materials durchgeführt wird, ist es möglich, die für das Schneiden erforderliche Zeit zu verkürzen. Da ferner das Schneiden nach der Dickenreduzierung durchgeführt wird, ergibt sich keine Beeinflussung oder Störung der Verformung der Stirnflächen aufgrund der Dickenreduzierung. Es kann eine hochwertige Oberfläche erzeugt werden, die relativ plan ist, so daß das Zusammenfügen vereinfacht wird. Da außerdem die Fügefläche flächenreduziert wird, kann die für das Aufheizen zum Zusammenfügen erforderliche Zeitspanne beträchtlich verringert werden, wobei auch eine für das Zusammenfügen unter Druck erforderliche Schubkraft beträchtlich verringert werden kann. Somit wird das Zusammenfügen in einer kurzen Zeitspanne abgeschlossen.
(7) Da das erwärmte Material nach der Dickenreduzierung und vor dem Zusammenfügen erwärmt wird, wird die Temperaturverringerung an den dickenreduzierten Abschnitten beseitigt. Somit ist es möglich, die Oberflächen der Walzwerke vor einem Verkratzen oder Beschädigen im Walzschritt zu bewahren.
(8) Da die Enden der entsprechenden benachbarten der mehreren erwärmten Materialien in einem Zustand dickenreduziert werden, in dem die Enden aneinanderstoßen, ist es möglich, die Flachheit der Stirnflächen sicherzustellen. Somit kann ähnlich dem Schneiden nach der Dickenreduzierung das Zusammenfügen vereinfacht werden.
(9) Da die erwärmten Materialien in einer kurzen Zeitspanne zusammengefügt werden können, kann die Walzgeschwindigkeit des gesamten Warmwalzsystems hoch gehalten werden, wodurch es möglich wird, ein kontinuierliches Warmwalzsystem mit hoher Produktivität herzustellen.
(10) Es können dünne bis dicke erwärmte Materialien zusammengefügt werden, wobei das Zusammenfügen an jeder gewünschten Position im Warmwalzsystem durchgeführt werden kann. Das heißt, es ist sowohl ein Zusammenfügen von Platten als auch ein Zusammenfügen von Stäben möglich. Somit wird ein umfassendes kontinuierliches Walzen möglich, einschließlich eines kontinuierlichen Walzens in einem bereits bestehendem System.
(11) In einem kontinuierlichen Warmwalzsystem, bei dem Platten, die durch kontinuierliches Gießen hergestellt worden sind, zusammengefügt werden und die zus ammengefügten Materialien warmgewalzt werden, können ein Zusammenfügungsverfahren und eine Vorrichtung hierfür geschaffen werden, bei denen die Stangen in einer kurzen Zeitspanne zusammengefügt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer zusammenzuwalzender erwärmter Materialien, in dem das hintere Ende eines vorausgehenden (1) der erwärmten Materialien (1, 2) und ein vorderes Ende eines direkt nachfolgenden (2) der erwärmten Materialien (1, 2) auf einer Straße eines kontinuierlichen Warmwalzsystems zusammengefügt werden, wobei das Verfahren enthält:

(a) einen ersten Schritt des Anordnens mehrerer Schmelz schneidbrenner (6), um entsprechende Injektionsströmungen (24) von Schneidgas in wenigstens einer Reihe zu bilden, die in Querrichtung der erwärmten Materialien verläuft;

(b) einen zweiten Schritt des Setzens der Schmelzschneidbrenner (6) in eine vorgegebene räumliche Beziehung zu dem hinteren Ende des vorausgehenden erwärmten Materials (1) und dem vorderen Ende des nachfolgenden erwärmten Materials (2);

(c) einen dritten Schritt des Blasens der Injektionsströmungen (24) des Schneidgases mittels der mehreren Schmelzschneidbrenner (6) gegen einen Abschnitt des hinteren Endes des vorausgehenden erwärmten Materials (1) und des vorderen Endes des nachfolgenden erwärmten Materials (2), um den Abschnitt durch Schmelzen zu schneiden, wobei sich der Abschnitt von einer Stirnfläche des einen Endes über eine vorgegebene Breite in Längsrichtung der erwärmten Materialien erstreckt; und

(d) einen vierten Schritt des Zwingens des hinteren Endes des vorausgehenden erwärmten Materials und des den Schmelzschneideabschnitt aufweisenden vorderen Endes des nachfolgenden erwärmten Materials gegeneinander, um das hintere und das vordere Ende stumpf zusammenzufügen.

2. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das seitliche Bewegen wenigstens eines Teils der mehreren Schmelzschneidbrenner (6) in Querrichtung der erwärmten Materialien (1, 2), um den Schmelz schneidevorgang auszuführen.

3. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der seitlich bewegte Teil der mehreren Schmelzschneidbrenner (6) Brenner (6b, 6c) enthält, die sich an den beiden Enden der Reihe der Schmelz schneidbrenner befinden.

4. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Ausführen des Schmelzschneidevorgangs und des kontinuierlichen Zusammenfügens über die gesamte Breite der Materialien (1, 2) mittels der mehreren Schmelzschneidbrenner (6)

5. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Ausführen des Schmelzschneidevorgangs und des intermittierenden Zusammenfügens in Querrichtung der erwärmten Materialien (1, 2) mittels der mehreren Schmelzschneidbrenner (6).

6. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Einstellen wenigstens eines Teils der mehreren Schmelzschneidbrenner (6b, 6c), die sich an den beiden Enden der Reihe befinden, in Übereinstimmung mit einem Breitenunterschied zwischen dem vorausgehenden und dem nachfolgenden erwärmten Material (1, 2), um die Länge der Reihe der Schmelzschneidbrenner (6) zu regulieren.

7. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Blasen jeder der Injektionsströmungen (24) des Schneidgases sowohl gegen das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials (1) als auch gegen das vordere Ende des nachfolgenden erwärmten Materials (2), um im hinteren bzw. im vorderen Ende entsprechende Ausschnitte (35) zu bilden.

8. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Positionieren entweder des vorausgehenden oder des nachfolgenden erwärmten Materials (1; 2) in der Weise, daß eine Stirnfläche durch die Injektionsströmungen (24) des Schneidgases verläuft, und anschließend das Bewegen des anderen der vorausgehenden und nachfolgenden erwärmten Materialien (2; 1) gegen die Stirnfläche des einen Endes, bis die Stirnfläche des anderen der hinteren und vorderen Enden gegen die Stirnfläche des einen Endes stößt.

9. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des einen Endes im wesentlichen durch die Mittelpunkte der jeweiligen Injektionsströmungen (24) des Schneidgases verlaufend positioniert wird.

10. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Einstellen eines Spalts (9) zwischen dem hinteren Ende des vorausgehenden erwärmten Materials (1) und dem vorderen Ende des nachfolgenden erwärmten Materials (2), wobei jede der Injektionsströmungen (24) des Schneidgases sowohl gegen das hintere als auch gegen das vordere Ende geblasen werden kann.

11. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Schneidgasströmung (24) Sauerstoff (17) injiziert wird, um eine Hauptinjektionsströmung (24a) zu bilden, und in den Umfangsbereich der Hauptinjektionsströmung (24a) ein Gemisch aus Sauerstoff und Acetylen (18) als Hilfsinjektionsströmung (24b) injiziert wird.

12. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch das Injizieren von feinem Eisenpulver (21) aus dem Schmelzschneidbrenner (6) zusätzlich zu dem Schneidgas, um den Schmelzschneidevorgang auszuführen.

13. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 12, gekennzeichnet durch das Ausführen der Zusammenfügungsoperationen während der Bewegung der erwärmten Materialien (1, 2) in Längsrichtung.

14. Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer zusammenzuwalzender erwärmter Materialien in einem kontinuierlichen Warmwalzsystem, mit:

(a) einem ersten Schritt (101) des- Zuführens von primärem zusammenzuwalzenden erwärmten Material;

(b) einem zweiten Schritt (102) des Reduzierens der Dicke des primären erwärmten Materials (121) an mehreren gewünschten Stellen hiervon, um mehrere dickenreduzierte Abschnitte zu bilden;

(c) einem dritten Schritt (103) des Schneidens des primären erwärmten Materials (121) an den dickenreduzierten Abschnitten, um mehrere zu walzende sekundäre erwärmte Materialien zu bilden; und

(d) einem vierten Schritt (106) des Zusammenfügens des dickenreduzierten Abschnitts eines Materials jedes Paars von benachbarten sekundären erwärmten Materialien mit dem dickenreduzierten Abschnitt des jeweils anderen sekundären erwärmten Materials durch das Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1 bis 13.

15. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 14, bei dem der erste Schritt einen Schritt des aufeinanderfolgenden Zuführens mehrerer kontinuierlich gegossener Walzplatten als die primären erwärmten Materialien enthält.

16. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 14 und 15, ferner mit:

(e) einem fünften Schritt (105) des Erwärmens der mehreren sekundären erwärmten Materialien, die in dem dritten Schritt (103) hergestellt worden sind, bevor die sekundären erwärmten Materialien im vierten Schritt (106) zusammengefügt werden.

17. Kontinuierliches Warmwalzverfahren, mit:

einem ersten Schritt des Zusammenfügens entsprechender Enden jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien durch das in Anspruch 14 definierte Zusammenfügungsverfahren; und

einem zweiten Schritt des Warmwalzens der zusammengefügten erwärmten Materialien.

18. Walzverfahren nach Anspruch 17, bei dem der zweite Schritt enthält:

einen dritten Schritt des Grobwalzens der zusammengefügten erwärmten Materialien, um einen Stab zu bilden;

einen vierten Schritt des Feinwalzens des grobgewalzten Stabes.

19. Walzverfahren nach Anspruch 17, bei dem der zweite Schritt einen Schritt des Ausführens einer Dickenreduzierung ΔH < ΔH&sub1; enthält, wobei ΔH&sub1; die Reduktion eines ersten Walzwerks ist, das das Warmwalzen ausführt.

20. Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer zusammenzuwalzender erwärmter Materialien in einem kontinuierlichen Warmwalzsystem, mit:

(a) einem ersten Schritt des aufeinanderfolgenden Zuführens der erwärmten Materialien (114, 115);

(b) einem zweiten Schritt (102) des Reduzierens der Dicke eines Endes eines Materials jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien (114) und eines Endes des jeweils anderen erwärmten Materials (115), wobei die Enden gegeneinander stoßen, um die dickenreduzierten Abschnitte an den Enden zu bilden; und

(c) einem dritten Schritt des Zusammenfügens des dickenreduzierten Abschnitts eines Materials jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien und des dickenreduzierten Abschnitts des jeweils anderen erwärmten Materials durch das Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 1.

21. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 20, bei dem der erste Schritt einen Schritt des aufeinanderfolgenden Zuführens mehrerer in vorgegebene Längen zugeschnittener Walzplatten (114, 115) als die erwärmten Materialien enthält.

22. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 21, ferner mit:

(d) einem vierten Schritt des Erwärmens der erwärmten Materialien, deren Enden im zweiten Schritt dickenreduziert worden sind, bevor die erwärmten Materialien Im dritten Schritt zusammengefügt werden.

23. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 21 und 22, bei dem der erste Schritt einen Schritt des Grobwalzens mehrerer in vorgegebene Längen zugeschnittener Walzplatten zum Bilden mehrerer Stäbe und des aufeinanderfolgenden Zuführens der grobgewalzten Stäbe als die erwärmten Materialien enthält.

24. Kontinuierliches Warmwalzverfahren, mit:

einem ersten Schritt des Zusammenfügens entsprechender Enden jedes Paars von benachbarten Walzplatten durch das Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 21;

einem zweiten Schritt des Grobwalzens der zusammengefügten Walzplatten, um einen Stab zu bilden;

einem dritten Schritt des Feinwalzens des grobgewalzten Stabes.

25. Kontinuierliches Warmwalzverfahren, mit:

einem ersten Schritt des Zusammenfügens entsprechender Enden jedes Paars von benachbarten Stäben durch das Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 23;

einem zweiten Schritt des Feinwalzens der zusammengefügten Stäbe.

26. Walzverfahren nach Anspruch 24 oder 25, bei dem der im Anspruch 20 definierte zweite Schritt, auf den sich der erste Schritt indirekt bezieht, einen Schritt des Ausführens der Dickenreduktion in der Weise, daß ein Betrag der Dickenreduktion ΔH in eine Beziehung ΔH < ΔH&sub1; in bezug auf einen Reduzierungsbetrag ΔH&sub1; eines ersten das Warmwalzen ausführenden Walzwerks gebracht wird, enthält.

27. Zusammenfügungsvorrichtung für mehrere zusammenzuwalzende erwärmte Materialien, in der ein hinteres Ende eines vorausgehenden (1) der erwärmten Materialien und ein vorderes Ende eines direkt nachfolgenden (2) der erwärmten Materialien auf einer Straße eines kontinuierlichen Warmwalzsystems zusammengefügt werden, wobei die Zusammenfügungsvorrichtung enthält:

(a) eine Schmelzschneideeinrichtung (6 - 16, 19 - 23), die mehrere Schmelzschneidbrenner (6) enthält, die In wenigstens einer Reihe in Querrichtung der erwärmten Materialien (1, 2) angeordnet sind, um ihre entsprechenden Injektionsströmungen (24) von Schneidgas zu bilden;

(b) eine Positionseinstelleinrichtung (4, 5), die das vorausgehende erwärmte Material und das nachfolgende erwärmte Material unabhängig voneinander in einer Richtung der Straße bewegt, um das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials und das vordere Ende des nachfolgenden erwärmten Materials in eine vorgegebene räumliche Beziehung in bezug auf die Reihe der Schmelzschneidbrenner zu bringen; und

(c) eine Zwangseinrichtung (4, 5), die das hintere Ende des vorausgehenden erwärmten Materials und das vordere Ende des nachfolgenden erwärmten Materials gegeneinander zwingt, um die hinteren und vorderen Enden stumpf zusammenzufügen;

wobei die Positionseinstelleinrichtung zwei Sätze von Klemmwalzen (4, 5) enthält, die ebenfalls als die Zwangseinrichtung dienen.

28. Zusammenfügungsvorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine Bewegungseinrichtung (7 - 12), die wenigstens einen Teil der mehreren Schmelzschneidbrenner (6) in Querrichtung der Walzplatten (1, 2) seitlich bewegt.

29. Zusammenfügungsvorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (19 - 23), die den mehreren Schmelzschneidbrennern (6) das Schneidgas und feines Eisenpulver zuführt.

30. Zusammenfügungsvorrichtung nach Anspruch 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmwalzen (4, 5) durch einzelne Motoren (26, 27) angetrieben werden und durch Zylinder (28 bis 31) für vertikale Bewegungen unterstützt sind.

31. Zusammenfügungsvorrichtung nach Anspruch 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor für die Erfassung des Durchgangs der Enden der erwärmten Materialien (1, 2) mit einer Steuervorrichtung (34) verbunden ist, die ihrerseits an die Motoren (26, 27) und an einen Antriebsmotor (12) zum Bewegen der Schmelzschneidbrenner (6) Steuersignale schickt.

32. Zusammenfügungsvorrichtung nach Anspruch 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmwalzen (77, 78) und die Schmelzschneidbrenner (71) zusammen mit ihren zusätzlichen Teilen an einem Rahmen (86) angebracht sind, der sich in Längsrichtung der Walzplatten (1, 2) bewegt.

33. Zusammenfügungsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Baueinheit, die einen Rollgang (83) und dessen Antriebsmotor (84) enthält, vertikal zwischen einem oberen Transportniveau und einem unteren Ruheniveau beweglich ist.

34. Kontinuierliches Warmwalzsystem mit wenigstens einer kontinuierlichen Gießmaschine (51), mehreren Grobwalzwerken (53) und mehreren Feinwalzwerken (54), bei dem:

die Zusammenfügungsvorrichtung, die durch irgendeinen der Ansprüche 27 bis 33 definiert ist, zwischen der kontinuierlichen Gießmaschine (51) und den Grobwalzwerken (53) oder zwischen den Grobwalzwerken (53) und den Feinwalzwerken (54) angeordnet ist.

35. Kontinuierliches Warmwalzsystem, in dem mehrere zusammenzuwalzende erwärmte Materialien nacheinander zusammengefügt werden und die zusammengefügten erwärmten Materialien einem Warmwalzvorgang unterworfen werden, wobei das kontinuierliche Warmwalzsystem enthält:

(a) eine kontinuierliche Gießmaschine (101) für die Herstellung eines primären zu walzenden erwärmten Materials;

(b) eine Preßeinrichtung (102), die an einer Auslaßseite der kontinuierlichen Gießmaschine angeordnet ist, um die Dicke des primären erwärmten Materials an mehreren gewünschten Stellen hiervon zu reduzieren, um mehrere dickenreduzierte Abschnitte zu bilden;

(c) eine Schneideeinrichtung (103), die das primäre erwärmte Material an den dickenreduzierten Abschnitten schneidet, um mehrere sekundäre zu walzende erwärmte Materialien zu bilden;

(d) eine Zusammenfügungsvorrichtung (106) nach Anspruch 27 bis 33, die den dickenreduzierten Abschnitt eines Materials jedes Paars von benachbarten sekundären erwärmten Materialien und den dickenreduzierten Abschnitt des jeweils anderen sekundären erwärmten Materials zusammenfügt; und

(e) eine Walzeinrichtung (107 - 110), die die zusammengefügten sekundären erwärmten Materialien walzt.

36. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 35, das ferner enthält:

(f) eine Heizeinrichtung (105), die zwischen der Schneideeinrichtung und der Zusammenfügungsvorrichtung angeordnet ist und die mehreren zweiten erwärmten Materialien erwärmt.

37. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 35, bei dem die Walzeinrichtung enthält:

(g) wenigstens ein Grobwalzwerk (107 - 109), das die zusammengefügten sekundären erwärmten Materialien grobwalzt, um einen Stab zu bilden;

(h) mehrere Feinwalzwerke (110), die den grobgewalzten Stab feinwalzen.

38. Kontinuierliches Warmwalzsystem, in dem mehrere zu walzende erwärmte Materialien nacheinander zusammengefügt werden und die zusammengefügten erwärmten Materialien warmgewalzt werden, wobei das kontinuierliche Warmwalzsystem enthält:

(a) eine Zuführungseinrichtung (101, 104, 104A, 114), die nacheinander die mehreren erwärmten Materialien zuführt;

(b) eine Preßeinrichtung (102), die an einer Auslaßseite der Zuführungseinrichtung angeordnet ist und die Dicke eines Endes jedes Materials jedes Paars von benachbarten erwärmten Materialien und eines Endes des jeweils anderen erwärmten Materials reduziert, wobei die Enden aneinanderstoßen, um an den Enden dickenreduzierte Abschnitte zu bilden;

(c) eine Zusammenfügungsvorrichtung (106) nach Anspruch 27 bis 34, die den dickenreduzierten Abschnitt eines Materials von jedem Paar von benachbarten erwärmten Materialien und den dickenreduzierten Abschnitt des anderen erwärmten Materials zusammenfügt; und

(d) eine Walzeinrichtung (107 - 110), die die zusammengefügten erwärmten Materialien walzt.

39. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 38, bei dem die Zuführungseinrichtung enthält:

eine kontinuierliche Gießmaschine (101), die primäres zu walzendes erwarmtes Material herstellt; und

eine Schneideeinrichtung (114), die an einer Auslaßseite der kontinuierlichen Gießmaschine angeordnet ist und das primäre erwärmte Material schneidet, um mehrere sekundäre zu walzende erwärmte Materialien zu bilden.

40. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 39, bei dem die Zuführungseinrichtung ferner enthält:

eine Heizeinrichtung (104), die zwischen der Schneideeinrichtung und der Zusammenfügungsvorrichtung angeordnet ist und die mehreren sekundären erwärmten Materialien erwärmt, um nacheinander die erwärmten sekundären Materialien als die mehreren erwärmten Materialien zuzuführen.

41. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 40, bei dem die Zuführungseinrichtung enthält:

eine Heizeinrichtung (104A), die mehrere geschnittene Walzplatten von außen empfängt und die Walzplatten erwärmt, um die erwärmten Walzplatten nacheinander als die mehreren erwärmten Materialien zuzuführen.

42. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 40, bei dem die Zuführungseinrichtung enthält:

eine kontinuierliche Gießmaschine (101), die ein primäres zu walzendes erwärmtes Material herstellt;

eine Schneideeinrichtung (114), die an einer Auslaßseite der kontinuierlichen Gießmaschine angeordnet ist und die primären erwärmten Materialien schneidet, um mehrere sekundäre zu walzende erwärmte Materialien zu bilden; eine erste Heizeinrichtung (104), die zwischen der Schneideeinrichtung und der Zusammenfügungseinrichtung angeordnet ist und die mehreren sekundären erwärmten Materialien erwärmt, um nacheinander die erwärmten sekundären Materialien als die mehreren erwärmten Materialien zuzuführen; und

eine zweite Heizeinrichtung (104A), die die mehreren geschnittenen Walzplatten von außen empfängt und die Walzplatten erwärmt, um die erwärmten Walzplatten nacheinander als die mehreren erwärmten Materialien zuzuführen.

43. Kontinuierliches Warmwalzsystem nach Anspruch 42, bei dem

die Zuführungseinrichtung wenigstens ein Grobwalzwerk enthält, das mehrere in vorgegebene Längen zugeschnittene Walzplatten grobwalzt, um Stäbe zu bilden, wobei die grobgewalzten Stäbe nacheinander als die erwärmten Materialien zugeführt werden; und

die Walzeinrichtung mehrere Feinwalzwerke (110) enthält, die die grobgewalzten Stäbe feinwalzt.