(19) |
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(11) |
EP 3 429 773 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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06.05.2020 Patentblatt 2020/19 |
(22) |
Anmeldetag: 17.03.2017 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2017/056462 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2017/158191 (21.09.2017 Gazette 2017/38) |
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(54) |
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ENTZUNDERN EINES BEWEGTEN WERKSTÜCKS
DEVICE AND METHOD FOR DESCALING A MOVING WORKPIECE
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE DÉCALAMINAGE D'UNE PIÈCE DÉPLACÉE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
18.03.2016 DE 102016204570 18.03.2016 DE 102016204579 14.09.2016 DE 102016217562 14.09.2016 DE 102016217561 14.09.2016 DE 102016217560
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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23.01.2019 Patentblatt 2019/04 |
(73) |
Patentinhaber: SMS Group GmbH |
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40237 Düsseldorf (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- ANTE, Angela
57271 Hilchenbach (DE)
- FUCHS, Wolfgang
57271 Hilchenbach (DE)
- MARBURGER, Jens
57339 Erndtebrück (DE)
- SCHRÖDER, Jan
57271 Hilchenbach (DE)
- JARCHAU, Michael
59302 Oelde (DE)
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(74) |
Vertreter: Klüppel, Walter |
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Hemmerich & Kollegen
Patentanwälte
Hammerstraße 2 57072 Siegen 57072 Siegen (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A2- 0 586 823 DE-A1- 4 302 331
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WO-A1-97/11797 US-A- 5 697 241
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks,
das relativ zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt wird. Bei dem Werkstück
handelt es sich insbesondere um ein Warmwalzgut.
[0002] Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Entzundern von Werkstücken, insbesondere
von Warmwalzgut, auf die Oberflächen des Werkstücks Wasser mit hohem Druck zu spritzen.
Für ein lückenloses Entzundern der Oberflächen des Werkstücks wird das Hochdruck-Spritzwasser
in der Regel aus mehreren Düsen eines Zunderwäschers ausgespritzt. In diesem Zusammenhang
wird als Zunderwäscher bei einer Warmwalzanlage eine Baugruppe bezeichnet, die zur
Entfernung von Zunder, d. h. von Verunreinigungen aus Eisenoxid, von der Oberfläche
des Walzgutes vorgesehen ist.
[0003] Aus
WO 2005/082555 A1 ist ein Zunderwäscher bekannt, mit dem ein, relativ zum Zunderwäscher, bewegtes Walzgut
durch Bestrahlen mittels Hochdruck-Spritzwasser entzundert wird. Dieser Zunderwäscher
umfasst mindestens eine die Walzgutbreite überstreichende Düsenkopfreihe mit mehreren
Düsenköpfen, wobei jeder Düsenkopf um eine zur Walzgutoberfläche senkrechte Drehachse
motorisch drehangetrieben ist. Des Weiteren sind bei jedem Düsenkopf mindestens zwei
außermittig bezüglich der Drehachse angeordnete Düsen vorgesehen, die so nahe wie
konstruktiv möglich, am Umfang des Düsenkopfes angeordnet sind. Ein solcher Zunderwäscher
unterliegt dem Nachteil, dass ein Energieeintrag über die Breite des Walzgutes Inhomogenitäten
aufweisen kann, so dass es zu bleibenden Temperaturstreifen kommen kann. Des Weiteren
sind die Düsen an den jeweiligen Düsenköpfen um einen Anstellwinkel nach außen geneigt
angeordnet. Dies führt dazu, dass die Spritzrichtung dieser Düsen bei einer Drehung
der Düsenköpfe um ihre Drehachse auch in Richtung des Vorschub des Walzgutes ausgerichtet
wird. Eine solche Ausrichtung des aus den Düsen ausgetragenen Hochdruck-Spritzwassers
ist insoweit nachteilig, weil hierbei der Strahl des Spritzwassers unwirksam ist und
deshalb keinen Beitrag für ein Entzundern der Oberfläche des Walzgutes liefert.
[0004] Aus
WO 1997/27955 A1 ist ein Verfahren zum Entzundern von Walzgut bekannt, bei dem eine Rotor-Entzunderungseinrichtung
vorgesehen ist, mittels der ein Flüssigkeitsstrahl auf eine zu entzundernde Oberfläche
des Walzgutes gespritzt wird. Zur Sicherstellung einer nur geringen Abkühlung des
Walzgutes und zur Erzeugung hoher Strahldrücke bei geringem Betriebsflüssigkeitsdruck
wird der Flüssigkeitsstrahl intermittierend, d. h. zeitweilig aussetzend, gebildet.
Aufgrund der ein- oder mehrmaligen Unterbrechung des Flüssigkeitsstrahles entstehen
Druckspitzen, die sich als Strahldruckerhöhung auswirken, wodurch eine Verbesserung
der Entzunderungswirkung für das Walzgut erzielt wird. Eine zu diesem Zweck vorgesehene
Steuerscheibe, die in Fluidverbindung mit einer Druckmedium-Zuleitung vorgesehen ist,
vergrößert jedoch nachteilig den konstruktiven Aufwand für diese Entzunderungstechnik.
Des Weiteren besteht bei der Bildung der Druckspitzen die Gefahr, dass es dabei zur
erhöhten Materialbeanspruchung insbesondere durch Kavitation kommt.
[0005] Aus
DE 10 2014 109 160 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks bekannt,
das relativ zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt wird. Zu diesem Zweck
sind mehrere Strahldüsen an einem rotierenden Rotorkopf in Form eines Düsenhalters
vorgesehen, wobei Flüssigkeit unter Hochdruck aus den Strahldüsen derart auf eine
Oberfläche des Walzgutes ausgebracht bzw. gespritzt wird, dass dabei die Abstrahlrichtung,
mit der die Flüssigkeit aus den Strahldüsen ausgespritzt wird, stets in einem Winkel
schräg zur Bewegungsrichtung des Walzgutes verläuft. Durch diese schräge Ausrichtung
der Abstrahlrichtung wird erreicht, dass abgetragener Zunder von der Oberfläche des
Walzgutes zur Seite hin von dem Walzgut weg transportiert wird. Hiermit einher geht
jedoch eine nachteilige starke Verschmutzung der Anlage bzw. deren Umgebungsfläche.
[0006] Aus
DE 43 02 331 A1 sind eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Entzundern eines Werkstücks nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch
6 bekannt.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entzundern eines Werkstücks mit einfachen
Mitteln zu optimieren.
[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 und in Anspruch 3
definierten Merkmalen, und durch ein Verfahren mit den in Anspruch 6 und in Anspruch
8 definierten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
den abhängigen Ansprüchen definiert.
[0009] Eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dient zum Entzundern eines relativ
zur Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegten Werkstücks, vorzugsweise eines
Warmwalzgutes, und umfasst zumindest einen um eine Rotationsachse drehbaren Rotorkopf,
an dem mehrere Strahldüsen angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen eine Flüssigkeit,
insbesondere Wasser, auf das Werkstück in einem Anstellwinkel schräg zur Oberfläche
des Werkstücks ausgebracht werden kann. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine
Steuereinrichtung, die mit Antriebsmitteln des Rotorkopfs signaltechnisch verbunden
und programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Drehzahl, mit welcher der
Rotorkopf um seine Rotationsachse gedreht wird, an eine Vorschubgeschwindigkeit, mit
der das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird, angepasst werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung zu diesem Zweck einen Regelkreis, um damit
die genannte Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes an die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstücks zu realisieren. Mutatis mutandis kann auch die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstücks an die Drehzahl des Rotorkopfes angepasst werden.
[0010] Ergänzend und/oder alternativ ist für die Vorrichtung vorgesehen, dass die Mehrzahl
der Strahldüsen an dem Rotorkopf in einem unterschiedlich großen radialen Abstand
zu dessen Rotationsachse angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse, die einen größeren
radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist, ein größerer Volumenstrom an Flüssigkeit
ausgebracht werden kann als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren
radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist.
[0011] In gleicher Weise sieht die Erfindung auch ein Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks
vor, vorzugsweise eines Warmwalzgutes. Hierbei wird das Werkstück relativ zu einer
Vorrichtung in einer Bewegungsrichtung bewegt, wobei diese Vorrichtung zumindest einen
um eine Rotationsachse drehbaren Rotorkopf aufweist, an dem mehrere Strahldüsen angebracht
sind. Während der Rotorkopf um seine Rotationsachse gedreht wird, wird eine Flüssigkeit,
insbesondere Wasser, aus den Strahldüsen auf das Werkstück in einem Anstellwinkel
schräg zur Oberfläche des Werkstücks ausgebracht bzw. gespritzt. Für das Verfahren
ist vorgesehen, dass die Drehzahl, mit welcher der zumindest eine Rotorkopf um seine
Rotationsachse gedreht wird, mittels einer Steuereinrichtung an eine Vorschubgeschwindigkeit
angepasst wird, mit der das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird. Vorzugsweise
erfolgt diese Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes an die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstücks geregelt, d.h. durch Verwendung eines entsprechenden Regelkreises,
mit dem die Steuereinrichtung ausgestattet ist. Wie vorstehend bereits für die Vorrichtung
genannt, kann mutatis mutandis auch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks an
die Drehzahl des Rotorkopfes angepasst werden.
[0012] Ergänzend oder alternativ ist für das Verfahren vorgesehen, dass aus einer Mehrzahl
von Strahldüsen, die an dem Rotorkopf jeweils in einem unterschiedlich großen radialen
Abstand zu dessen Rotationsachse angebracht sind, verschieden große Volumenströme
an Flüssigkeit ausgespritzt werden, wobei aus einer Strahldüse, die einen größeren
radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist, ein größerer Volumenstrom an Flüssigkeit
gespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren radialen
Abstand zur Rotationsachse aufweist.
[0013] Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass eine Optimierung und
Vergleichmäßigung des spezifischen Energieeintrags auf der Oberfläche des Werkstücks,
nämlich durch die darauf unter Hochdruck gespritzte Flüssigkeit, entlang, d.h. in
der Bewegungsrichtung des Werkstücks mittels einer Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes
an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks möglich ist.
[0014] Eine weitere Optimierung des spezifischen Energieeintrags wird für die mit Hochdruck
auf die Oberfläche des Werkstücks gespritzte Flüssigkeit dadurch erreicht, dass eine
Mehrzahl von Strahldüsen an dem Rotorkopf in einen jeweils unterschiedlich großen
radialen Abstand zu dessen Rotationsachse angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse,
die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist, dann auch ein größerer
Volumenstrom an Flüssigkeit ausgebracht wird als im Vergleich zu einer Strahldüse,
die einen kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse aufweist. Dies kann in einfacher
Weise durch Auswahl eines geeigneten Düsentyps erreicht werden, so dass aus einer
Strahldüse, die radial weiter entfernt von der Rotationsachse des Rotorkopfes angeordnet
ist, entsprechend eine größere Menge an Flüssigkeit, d.h. ein größerer Volumenstrom
ausgespritzt wird. Durch eine solche Ausgestaltung einer Mehrzahl von Strahldüsen
an dem Rotorkopf wird demnach der Energieeintrag für die Flüssigkeit quer zur Bewegungsrichtung
des Werkstücks, d. h. über dessen Breite, optimiert.
[0015] Der spezifische Energieeintrag bestimmt sich nach der vorliegenden Erfindung aus
dem Aufpralldruck [engl.: Impact], mit dem die Flüssigkeit auf eine Oberfläche des
Werkstücks auftrifft, sowie dem spezifischen Volumenstrom pro Breite des Werkstücks,
d.h. dem Volumenstrom der auf das Werkstück gespritzten Flüssigkeit dividiert durch
die Spritzbreite bezogen auf die Bewegungsrichtung des Werkstücks. Der Aufpralldruck
ist abhängig von dem Druck, mit dem die Flüssigkeit den Strahldüsen zugeführt wird,
dem ausgespritzten Volumenstrom, und dem Abstand der Strahldüsen von der Oberfläche
des Werkstücks. Des Weiteren ist der spezifische Energieeintrag abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit,
mit der das Werkstück in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird. Eine Veränderung des
spezifischen Energieeintrags, in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung,
kann durch eine Anpassung der vorstehend genannten Parameter erfolgen, nämlich mittels
der Steuereinrichtung, wie nachfolgend noch im Detail erläutert.
[0016] In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können eine Anordnung
von Rotorköpfen und eine Strahldüsen-Anordnung vorgesehen sein, die in Bezug auf die
Bewegungsrichtung des Werkstücks hintereinander und insbesondere angrenzend zueinander
angeordnet sind. Bei einer Anordnung von Rotorköpfen, vorliegend auch als Rotorkopf-Anordnung
bezeichnet, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung entweder um ein Rotorkopf-Paar,
bei dem ein Rotorkopf jeweils oberhalb und unterhalb eines Werkstücks, d.h. an dessen
Oberseite und Unterseite vorgesehen ist, oder um ein Rotormodul-Paar, bei dem - oberhalb
und unterhalb des Werkstücks - jeweils eine Mehrzahl von Rotorköpfen nebeneinander
und quer zur Bewegungsrichtung des Werkstücks zusammengefasst sind. In einem Normalbetrieb
kann vorgesehen sein, dass Flüssigkeit nur aus den Strahldüsen der Rotorkopf-Anordnung
auf das Werkstück ausgespritzt wird. In einem Sonderbetrieb können dann die Strahldüsen
der Strahldüsen-Anordnung zugeschaltet werden, so dass Flüssigkeit auch aus den Strahldüsen
dieser Strahldüsen-Anordnung auf das Werkstück ausgebracht bzw. gespritzt wird. Für
diesen Fall kommen dann zum Entzundern des Werkstücks die Strahldüsen sowohl der Rotorkopf-Anordnung
als auch der StrahldüsenAnordnung zum Einsatz. Der Einsatz sowohl der Rotorkopf-Anordnung
als auch der Strahldüsen-Anordnung im Sonderbetrieb empfiehlt sich z. B. für schwer
zu entzundernde Stahlsorten, oder bei hartnäckigen Zunderresten, die z.B. durch Auflageflächen
an Ofenrollen entstehen können. Bei einer solchen Ausführungsform, wonach im Normalbetrieb
lediglich die Strahldüsen der Rotorkopf-Anordnung eingesetzt werden, kann der Betriebsverbrauch
vorteilhaft minimiert werden.
[0017] Dies trifft in gleicher Weise für den Fall zu, dass eine Mehrzahl von Rotorköpfen
- wie erläutert - zu einem Rotorkopf-Modul zusammengefasst sind. Hierbei ist nämlich
dann im Normalbetrieb nur ein Rotormodul-Paar im Einsatz, wobei ein weiteres Strahldüsen-Paar,
das in Bewegungsrichtung des Werkstücks z.B. stromabwärts angeordnet ist, bei Bedarf
zugeschaltet wird. Dies trifft in gleicher Weise für den Fall zu, dass die Rotorkopf-Anordnung
und die Strahldüsen-Anordnung sich baulich unterscheiden, z.B. indem die Strahldüsen-Anordnung
als Spritzbalken ausgebildet ist.
[0018] In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann eine mit der Steuereinrichtung
signaltechnisch verbundene Oberflächeninspektionseinrichtung vorgesehen sein, die
in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Werkstücks stromabwärts von dem Rotorkopf und
ortsnah hierzu angeordnet ist, um damit verbleibenden Zunder auf der Oberfläche des
Werkstücks detektieren zu können. Auf Grundlage der Signale dieser Oberflächeninspektionseinrichtung
wird die Entzunderungsqualität des Werkstücks mittels der Steuereinrichtung mit einer
vorbestimmten Sollvorgabe verglichen und dann in Abhängigkeit hiervon eine Hochdruckpumpeneinheit,
die in Fluidverbindung mit den Strahldüsen des Rotorkopfes steht, geeignet gesteuert
oder geregelt. Die Ansteuerung einer Hochdruckpumpeneinheit, die mit den Strahldüsen
des Rotorkopfes in Fluidverbindung steht, kann in der Weise erfolgen, dass ein Druck,
mit dem Flüssigkeit aus den Strahldüsen auf die Oberfläche des Werkstücks ausgespritzt
wird, in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung eingestellt
wird. Dies bedeutet, dass der Druck für die auszuspritzende Flüssigkeit gerade so
hoch eingestellt wird, dass damit noch eine hinreichende Entzunderungsqualität für
das Werkstück erreicht wird. Falls - in Bewegungsrichtung des Werkstücks gesehen -
zumindest zwei Strahldüsen-Anordnungen hintereinander angeordnet sind, kann durch
die besagte Ansteuerung erreicht werden, dass eine zuschaltbare Strahldüsen-Anordnung
in Abhängigkeit von den Signalen der Oberflächeninspektionseinrichtung geeignet zugeschaltet
wird, was dem genannten Sonderbetrieb gemäß der Erfindung entspricht. Im Vergleich
zu einer üblichen zweireihigen Anordnung von Rotorköpfen bzw. von Spritzbalken wird
durch eine solche einreihige Anordnung, d.h. eine einzige Rotorkopf- bzw. Strahldüsen-Anordnung,
die im Normalbetrieb zum Einsatz kommt, eine wesentliche Einsparung an Betriebsmedien
erreicht.
[0019] Durch die vorstehend genannte Anpassung des Drucks, d. h. durch eine Verminderung
des Drucks stellt sich auch eine verminderte Abrasionswirkung der Flüssigkeit auf
alle umgebenden Materialien bzw. Anlagenteile ein, wodurch sowohl die Wartungskosten
sinken als auch ein Verschleiß der Strahldüsen selbst verringert wird.
[0020] Durch die Installation einer Oberflächeninspektionseinrichtung und deren Einbindung
in eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung kann die für eine saubere Entzunderung
des Werkstücks erforderliche Wassermenge durch eine Variation des Drucks und/oder
des Volumenstroms geeignet minimiert werden. Dies führt zu einer Einsparung an Energie
für die Bereitstellung von Hochdruckwasser, als auch in gleicher Weise zu einer verminderten
Abkühlung des Werkstücks in Folge einer verminderten Menge von Flüssigkeit, die auf
das Werkstück ausgespritzt wird.
[0021] Ergänzend darf darauf hingewiesen werden, dass der Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche
des Werkstücks verstellt werden kann. Somit ist eine Anpassung an unterschiedliche
Chargen von Werkstücken mit unterschiedlich großen Höhen möglich. Ergänzend ist es
auch möglich, diesen Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks in Abhängigkeit
der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung einzustellen. Beispielsweise kann
in dieser Weise vorgesehen sein, dass bei nicht hinreichender Entzunderungsqualität
der Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks vermindert wird, so dass
sich dadurch an der Oberfläche des Werkstücks ein größerer Aufpralldruck in Bezug
auf die darauf aufgespritzte Flüssigkeit einstellt. Mutatis mutandis gilt dies auch
umgekehrt, wonach der Abstand des Rotorkopfes zur Oberfläche des Werkstücks, falls
die Entzunderungsqualität die vorbestimmte Sollvorgabe überschreitet, zumindest geringfügig
vergrößert werden kann.
[0022] In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Druck, mit dem die Flüssigkeit
an eine Rotorkopf-Anordnung, die unterhalb des Werkstücks angeordnet ist, größer gewählt
sein als wie für eine Rotorkopf-Anordnung, die oberhalb des Werkstücks angeordnet
ist. Hierdurch ist es möglich, dass von der Unterseite des Werkstücks auch hartnäckiger
Zunder, der sich dort z.B. in Folge eines Kontakts zu Führungsrollen gebildet hat,
zuverlässig entfernt wird. Entsprechend werden für ein Werkstück zunderfreie, saubere
Oberflächen mit vergleichsweise geringem Wasserverbrauch erreicht, wodurch in erheblichem
Maße Energie zur Erzeugung des Hochdruckwassers eingespart wird.
[0023] Durch die verminderte spezifische Wassermenge, die für die Entzunderung des Werkstücks
zum Einsatz kommt, kann die erforderliche Aufheizenergie für einen Ofen und/oder für
eine Induktionsheizung, oder die erforderliche Umformenergie für ein anschließendes
Walzen des Werkstücks beträchtlich gesenkt werden. Bedingt durch die Temperatureinsparung
können somit dünnere Enddicken für ein Werkstück bzw. ein Warmwalzgut erzeugt werden,
so dass der Produktmix vergrößert werden kann. Hinzu kommt, dass bei einer geringeren
Ofentemperatur auch die Lebensdauer von Ofenrollen erheblich zunimmt.
[0024] Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten
Zeichnung im Detail beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipiell vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine prinzipiell vereinfachte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
nach einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 3a,
Fig. 3b,
Fig. 3c jeweils einen prinzipiellen Zusammenhang zwischen einer Spritzrichtung von
Strahldüsen einer Vorrichtung von Fig. 1 bzw. Fig. 2, und einer Bewegungsrichtung,
in der ein Werkstück an dieser Vorrichtung vorbeibewegt wird,
Fig. 4 eine vereinfachte Frontalansicht eines Rotormodul-Paars, das Teil einer Vorrichtung
gemäß Fig. 2 sein kann,
Fig. 5 eine mögliche Anordnung von Strahldüsen von einem Rotorkopf, zur Verwendung
bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2,
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zur Ausführung der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 7a,
Fig. 7b jeweils Spritzbilder, die sich mit einer auf ein Werkstück ausgespritzten
Flüssigkeit auf der Oberfläche des Werkstücks ausbilden,
[0025] Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung detailliert beschrieben. In den Figuren sind gleiche technische Merkmale
jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Des Weiteren wird darauf hingewiesen,
dass die Darstellungen in der Zeichnung prinzipiell vereinfacht und insbesondere ohne
Maßstab gezeigt sind. In einigen Figuren sind kartesische Koordinatensysteme eingetragen,
zwecks einer räumlichen Orientierung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Bezug
auf ein zu entzunderndes und bewegtes Werkstück.
[0026] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dient zum Entzundern eines Werkstücks 12, das
relativ zur Vorrichtung 10 in einer Bewegungsrichtung X bewegt wird. Bei dem Werkstück
kann es sich um Warmwalzgut handeln, das an der Vorrichtung 10 vorbeibewegt wird.
[0027] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist eine Strahldüsen-Anordnung mit einer Mehrzahl
von Strahldüsen auf, aus denen eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, auf eine Oberfläche
eines Werkstücks unter hohem Druck ausgespritzt wird. Die Strahldüsen-Anordnung ist
aus einem um eine Rotationsachse R drehbaren Rotorkopf 14 (Fig. 1) gebildet. Eine
Drehung des Rotorkopfes 14 um seine Rotationsachse R erfolgt durch Antriebsmittel,
die in Fig. 1 symbolisch durch ein "M" bezeichnet sind und z.B. aus einem Elektromotor
gebildet sein können. An einer Stirnseite des Rotorkopfes 14, die dem Werkstück 12
zugewandt ist, sind Strahldüsen 16 angebracht. Aus den Strahldüsen 16 wird eine Flüssigkeit
18 (in Fig. 1 vereinfacht gestrichelt symbolisiert) unter Hochdruck auf eine Oberfläche
20 des Werkstücks 12 gespritzt, um das Werkstück 12 geeignet zu entzundern.
[0028] Die Strahldüsen 16 sind bei der Ausführungsform von Fig. 1 fest an dem Rotorkopf
14 angebracht. Hierbei sind die Längsachsen L der Strahldüsen 16 parallel zur Rotationsachse
R des Rotorkopfes 14 ausgerichtet. Entsprechend verläuft auch die Spritzrichtung S,
in der die Flüssigkeit aus den Strahldüsen 16 gespritzt wird, parallel zur Rotationsachse
R des Rotorkopfes. Die Rotationsachse R ist bezüglich einer Orthogonalen auf die Oberfläche
20 des Werkstücks schräg in einem Winkel γ geneigt angeordnet. Hieraus resultiert
für die Strahldüsen 16 ein Anstellwinkel α, mit dem die aus den Strahldüsen 16 gespritzte
Flüssigkeit 18 auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 auftrifft. Wegen der Parallelität
der Längsachsen L zur Rotationsachse R ist bei dem gezeigten Beispiel der Anstellwinkel
a gleich dem Neigungswinkel γ der Rotationsachse R, wobei der Anstellwinkel a während
einer Drehung des Rotorkopfes 14 um seine Rotationsachse R konstant gleich bleibt.
Diese Ausführungsform unterstützt die Funktion der Erfindung auf besonders vorteilhafte
Weise, jedoch sind auch andere Bauformen von Rotorkopf-Strahldüsenanordnungen einsetzbar.
[0029] Der Rotorkopf 14 ist höhenverstellbar ausgebildet, z.B. durch Anbringung an einer
höhenverstellbaren Halterung, die in der Fig. 1 vereinfacht durch den Doppelpfeil
"H" symbolisiert ist. Die Halterung H kann einen Stellantrieb (in der Zeichnung nicht
gezeigt) aufweisen. Somit lässt sich ein Abstand A, den ein Schnittpunkt der Rotationsachse
R mit der Stirnfläche des Rotorkopfes 14 zu der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 aufweist,
bei Bedarf durch eine Ansteuerung des Stellantriebs verstellen. Im Sinne der vorliegenden
Erfindung ist dieser Abstand A als Spritzabstand zu verstehen. Bei einer Verringerung
dieses Abstands A nimmt der resultierende Aufpralldruck der Flüssigkeit 18 auf der
Oberfläche 20 des Werkstücks 12 zu.
[0030] Die Vorrichtung 10 umfasst eine Steuereinrichtung 22, und eine Hochdruckpumpeneinheit
24, die mit der Steuereinrichtung 22 signaltechnisch verbunden ist. Der Rotorkopf
14 ist über eine Verbindungsleitung an die Hochdruckpumpeneinheit 24 angeschlossen,
derart, dass die Strahldüsen 16 in Fluidverbindung mit der Hochdruckpumpeneinheit
24 stehen und somit von der Hochdruckpumpeneinheit 24 mit einer Flüssigkeit unter
Hochdruck gespeist werden. Bei der Flüssigkeit 18, die dann unter Hochdruck aus den
Strahldüsen 16 auf das Werkstück 12 gespritzt wird, handelt es sich vorzugsweise um
Wasser, ohne dass hierin eine Einschränkung nur auf das Medium Wasser zu sehen ist.
[0031] Mindestens eine Pumpe der Hochdruckpumpeneinheit 24 ist mit einem Frequenzregler
25 ausgestattet. Hierdurch ist es möglich, die Hochdruckpumpeneinheit 24 mittels der
Steuereinrichtung 22 möglichst stufenlos anzusteuern, um einen Druck, mit dem die
Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, auch in kleinen Schritten verändern
zu können. Weitere Details für eine solche Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit
24 werden nachfolgend noch im Detail dargelegt.
[0032] Die Vorrichtung 10 umfasst eine Oberflächeninspektionseinrichtung 26, die - bezogen
auf die Bewegungsrichtung X des Werkstücks 12 - stromabwärts von dem Rotorkopf 14
und ortsnah hierzu angeordnet ist. Die Oberflächeninspektionseinrichtung 26 kann auf
einem optischem Messprinzip basieren, bei dem für eine Oberfläche 20 des Werkstücks
12 eine 3D-Messung erfolgt und hieraus ein Höhenprofil für die Oberfläche 20 des Werkstücks
12 abgeleitet wird. Alternativ wird mittels der Oberflächeninspektionseinrichtung
26 eine Spektralanalyse an der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 durchgeführt. Die Oberflächeninspektionseinrichtung
26 ist signaltechnisch mit der Steuereinrichtung 22 verbunden. Somit kann mittels
der Oberflächeninspektionseinrichtung 26 und einer entsprechenden Auswertung in der
Steuereinrichtung 22 Zunder bzw. Restzunder auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12
detektiert werden. Somit entspricht die Oberflächeninspektionseinrichtung 26 einer
Zunderdetektionseinrichtung. Zu diesem Zweck ist die Oberflächeninspektionseinrichtung
26 derart ausgebildet, dass sowohl eine Oberseite als auch eine Unterseite des Werkstücks
12 überwacht werden.
[0033] Die Antriebsmittel M des Rotorkopfs 14 sind mit der Steuereinrichtung 22 signaltechnisch
verbunden. Hierdurch ist es möglich, die Drehzahl des Rotorkopfs 14 um seine Rotationsachse
14 einzustellen. In gleicher Weise sind (nicht gezeigte) Mittel, mit denen die Vorschubgeschwindigkeit
v des Werkstücks 12 eingestellt bzw. verändert werden kann, und die höhenverstellbare
Halterung H jeweils mit der Steuereinrichtung 22 signaltechnisch verbunden, wie nachstehend
noch im Detail erläutert.
[0034] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, nämlich
in einer vereinfachten Draufsicht. Bei dieser Ausführungsform sind eine Anordnung
14.1 von Rotorköpfen und eine Strahldüsen-Anordnung 14.2, in Bezug auf die Bewegungsrichtung
X des Werkstücks 12, hintereinander angeordnet. Die Strahldüsen-Anordnung 14.2 kann
in Form einer Anordnung von Rotorköpfen ausgebildet, wobei diese Anordnungen 14.1,
14.2 von Rotorköpfen nachfolgend kurz als "Rotorkopf-Anordnungen" bezeichnet werden.
Die Rotorköpfe der beiden Rotorkopf-Anordnungen 14.1 und 14.2 sind jeweils an die
Hochdruckpumpeneinheit 24 angeschlossen, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erläutert.
Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist die Oberflächeninspektionseinrichtung 26 stromabwärts
von der Rotorkopf-Anordnung 14.2 positioniert. Zur Klarstellung darf darauf hingewiesen
werden, dass in der Darstellung von Fig. 2 eine Breite des Werkstücks 12 in der Richtung
y verläuft, wobei die Rotationsachsen R für die Rotorkopf-Anordnungen 14.1 und 14.2
jeweils senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufen. Für die stromabwärts positionierte
Strahldüsen-Anordnung 14.2 sind auch andere Ausführungsformen, z.B. als Spritzbalken,
einsetzbar.
[0035] Die signaltechnischen Verbindungen zwischen einerseits der Steuereinrichtung 22,
und andererseits einzelnen Komponenten der Vorrichtung 10, sind in Fig. 1 und Fig.
2 jeweils symbolisch durch punktierte Linien angedeutet. Hierzu im einzelnen: Die
signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und der Hochdruckpumpeneinheit
24 ist mit dem Bezugszeichen 23.1 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen
der Steuereinrichtung 22 und der Oberflächeninspektionseinrichtung 26 ist mit dem
Bezugszeichen 23.2 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung
22 und Antriebsmitteln M des Rotorkopfs 14 ist mit dem Bezugszeichen 23.3 bezeichnet.
Die signaltechnische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 22 und der Höhenverstellung
H ist durch das Bezugszeichen 23.4 bezeichnet. Die signaltechnische Verbindung zwischen
der Steuereinrichtung 22 und einer (nicht gezeigten) Einrichtung, mittels der die
Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 eingestellt bzw. verändert werden kann,
ist durch das Bezugszeichen 23.5 bezeichnet. Bei diesen Verbindungen 23.1 - 23.5 kann
es sich entweder um physische Leitungen handeln, oder um eine geeignete Funkstrecke
oder dergleichen.
[0036] Die Fig. 3 verdeutlicht einen Zusammenhang zwischen der Spritzrichtung S, mit der
die Flüssigkeit 18 aus den Strahldüsen 16 gespritzt wird, und der Bewegungsrichtung
X, mit der das Werkstück 12 an der Vorrichtung10 bzw. deren Rotorkopf 14 vorbeibewegt
wird. Im Einzelnen verdeutlicht die Fig. 3 eine Projektion der Spritzrichtung S in
eine Ebene parallel zur Oberfläche 20 des Werkstücks 12. In dem Beispiel gemäß Fig.
3a, Fig. 3b und Fig. 3c ist die Spritzrichtung S, mit der die Flüssigkeit 18 aus einem
Düsenmund 17 einer Strahldüse 16 ausgebracht wird, entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung
X, d. h. in einem Spritzwinkel β von etwa 170° - 190° zur Bewegungsrichtung X ausgerichtet.
Dies führt dazu, dass die Spritzrichtung S der Flüssigkeit 18, wenn diese permanent
unter Hochdruck auf das Werkstück 12 gespritzt wird, keinen Anteil oder nur einen
geringfügigen Anteil aufweist, der in Richtung eines seitlichen Randes des Werkstücks
12 weist. Diese Wirkweise unterstützt besonders zweckmäßig die Wirkung der Erfindung.
[0037] Eine besonders gute Wirkung der Erfindung ergibt sich daraus, dass die vorstehend
erläuterte Ausrichtung der Spritzrichtung S, ausweislich der Darstellungen gemäß Fig.
3a, Fig. 3b und Fig. 3c, während einer Drehung des Rotorkopfes 14 um seine Rotationsachse
R unverändert bzw. konstant bleibt. Gleiches gilt auch für den Anstellwinkel a.
[0038] Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die Fig. 4 eine mögliche Anordnung von Rotorköpfen
14 gezeigt und erläutert, die bei der Ausführungsform von Fig. 2 zum Einsatz kommen
kann.
[0039] Fig. 4 zeigt eine Frontalansicht von Rotormodulen, wobei ein Rotormodul 30.1 oberhalb
und ein Rotormodul 30.2 unterhalb des Werkstücks 12 vorgesehen ist und hierdurch ein
Rotormodul-Paar 32 gebildet wird. Im Einzelnen bestehen die Rotormodule 30.1 und 30.2
jeweils aus einer Mehrzahl von Rotorköpfen 14, die nebeneinander und quer (d.h. in
der Fig. 4 in Richtung der y-Achse) zur Bewegungsrichtung X des Werkstücks angeordnet
sind. Für einen gleichmäßigen spezifischen Energieeintrag muss der Abstand der einzelnen
Rotoren derart festgelegt werden, dass sich die Spritzspuren der äußeren Strahldüsen
im Spritzbild überlappen; der Strahl zweier solcher Düsen jedoch nicht zeitgleich
auf dieselbe Stelle des Werkstücks auftrifft. Abweichend von der Darstellung in der
Fig. 4 können auch weniger oder mehr als drei Rotorköpfe 14 zu einem Rotormodul 30.1,
30.2 zusammengefasst sein.
[0040] Bezüglich der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen
Rotorköpfe 14 an eine gemeinsame Druckwasserleitung D angeschlossen sind, die mit
der Hochdruckpumpeneinheit 24 verbunden ist. Hierdurch ist eine Versorgung der an
den Rotorköpfen 14 angebrachten Strahldüsen 16 mit Hochdruck-Wasser gewährleistet.
[0041] Fig. 5 symbolisiert eine Anbringung von mehreren Strahldüsen 16 an einer unteren
Stirnseite eines Rotorkopfes 14. Bei dem Beispiel von Fig. 5 sind drei Strahldüsen
16.1, 16.2 und 16.3 vorgesehen, die jeweils einen unterschiedlichen Abstand s zur
Rotationsachse R des Rotorkopfes 14 aufweisen. Bei der Darstellung von Fig. 5 verläuft
die Rotationsachse R senkrecht zur Zeichnungsebene.
[0042] Die unterschiedlichen Abstände der jeweiligen Strahldüsen 16.1, 16.2 und 16.3 sind
in Fig. 5 jeweils mit S
1, S
2, und S
3 bezeichnet, mit der Maßgabe: S
1 > S
2 > S
3. Bei einer solchen Anordnung von Strahldüsen mit jeweils unterschiedlichem radialen
Abstand zur Rotationsachse R ist vorgesehen, dass aus einer Strahldüse, die einen
größeren radialen Abstand zur Rotationsachse R aufweist, ein größerer Volumenstrom
an Flüssigkeit ausgespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen kleineren
Abstand zur Rotationsachse aufweist. In Bezug auf die drei Düsen 16.1, 16.2 und 16.3
gemäß Fig. 5 gilt dann für den aus diesen Düsen ausgebrachten Volumenstrom die Beziehung:
V̇
1 > V̇
2 > V̇
3. Hierbei wird der Volumenstrom V̇
1 aus der Strahldüse 16.1, der Volumenstrom V̇
2 aus der Strahldüse 16.2, und der Volumenstrom V̇
3 aus der Strahldüse 16.3 ausgetragen bzw. gespritzt. Hierdurch wird für die aus den
Strahldüsen 16.1, 16.2 und 16.3 ausgebrachte Flüssigkeit ein gleichmäßiger Energieeintrag
auf der Oberfläche 20 des Werkstücks 12 quer zu seiner Bewegungsrichtung X erzielt.
[0043] Die soeben in Bezug zur Darstellung von Fig. 5 erläuterten Zusammenhänge verstehen
sich auch für eine Anzahl von Strahldüsen von größer oder kleiner drei, nämlich jedenfalls
für mehrere Strahldüsen, die jeweils einen unterschiedlichen Abstand zur Rotationsachse
R des Rotorkopfes 14 aufweisen. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass das Beispiel
von Fig. 5 auch für alle Rotorköpfe 14 gilt, die in den Fig. 1-4 gezeigt und erläutert
sind.
[0044] Bei allen der vorstehend genannten Ausführungsformen wird das Werkstück 12 an der
Vorrichtung 10 vorbeibewegt, nämlich mit einer Vorschubgeschwindigkeit, die in den
entsprechenden Figuren jeweils mit "v" symbolisiert ist.
[0045] Durch das Aufspritzen von Wasser unter Hochdruck werden die Oberflächen 20 des Werkstücks
12 mit einem spezifischen Energieeintrag E (bzw. "Spray Energy") beaufschlagt, der
sich wie folgt bestimmt:
[0046] Hierin bedeuten:
- E:
- Spezifischer Energieeintrag [kJ/m2]
- I:
- Aufpralldruck [N/mm2]
- V̇spez:
- Spezifischer Volumenstrom pro m Breite des Werkstücks [l/s•m]
- v:
- Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks [m/s]
[0047] Hierbei ist der Aufpralldruck [engl.: Impact], mit dem die Flüssigkeit 18 auf die
Oberfläche 20 des Werkstücks 12 auftrifft, abhängig sowohl von dem Druck und dem Volumen,
mit dem die Flüssigkeit aus den Strahldüsen 16 ausgespritzt wird, als auch von dem
Abstand der Strahldüsen 16 von der Oberfläche 20 des Werkstücks.
[0048] Ohne Berücksichtigung der Vorschubgeschwindigkeit v erfolgt lediglich eine stationäre
Betrachtung des Aufpralldrucks I, der für eine Regelung des Entzunderungsergebnisses
unzureichend ist.
[0049] Des Weiteren bestimmt sich der spezifische Volumenstrom V̇
spez zu:
[0050] Hierin bedeuten:
- V̇spez:
- Spezifischer Volumenstrom pro m Breite des Werkstücks [l/s•m]
- V:
- Volumenstrom der ausgespritzen Flüssigkeit [l/s]
- b:
- Spritzbreite quer zur Bewegungsrichtung X [m]
[0051] Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Für ein gewünschtes Entzundern der Oberflächen 20 des Werkstücks 12 wird dieses relativ
zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in der Bewegungsrichtung X bewegt. Hierbei wird
aus den Strahldüsen 16 die Flüssigkeit 18 unter Hochdruck auf die Oberflächen 20 des
Werkstücks 12 gespritzt, nämlich sowohl an dessen Oberseite als auch an dessen Unterseite.
[0052] Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm, zur Veranschaulichung einer Betriebsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 bzw. einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0053] Während sich das Werkstück 12 an der Vorrichtung 10 in der Bewegungsrichtung X vorbeibewegt
und dabei entzundert wird, wird die Entzunderungsqualität fortwährend mittels der
Oberflächeninspektionseinrichtung 26 überwacht. Hierdurch kann ortsnah und/oder unmittelbar
angrenzend an eine Strahldüsen-Anordnung festgestellt werden, ob die gewünschte Oberflächenqualität
für das Werkstück 12 einen vorbestimmten Sollwert erreicht. Sollte dies nicht der
Fall sein, so stehen verschiedene Stellglieder zur Anpassung zur Verfügung, um die
gewünschte Oberflächenqualität mit möglichst geringem spezifischen Energieeintrag
zu erreichen, bzw. bei erreichter Qualität den spezifischen Energieeintrag sukzessive
zu reduzieren, um eine akzeptable Qualität zum niedrigst möglichen Energieeintrag
zu erzielen.
[0054] Entsprechend kann durch eine geeignete Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit 24
bzw. des/der dafür vorgesehenen Frequenzregler/s 25 mittels der Steuereinrichtung
22 der Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, erhöht
werden, wobei ggf. auch eine weitere Pumpe der Hochdruckpumpeneinheit 24 zugeschaltet
wird.
[0055] Ergänzend oder alternativ zu der bereits genannten Anpassung des Drucks ist es auch
möglich, eine zusätzliche Strahldüsen-Anordnung zuzuschalten oder abzuschalten. Bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 2 handelt es sich hierbei um die Strahldüsen-Anordnung
14.2, beispielsweise in Form eines Rotorkopf-Paars 28 oder eines Rotormodul-Paars
32, welches stromabwärts von der Strahldüsen-Anordnung 14.1 vorgesehen ist. Dies bedeutet,
dass bei Einhaltung der gewünschten Oberflächenqualität für das Werkstück 12 - gemäß
einem Normalbetrieb der vorliegenden Erfindung - lediglich eine einzige Strahldüsen-Anordnung
zum Einsatz kommt. Lediglich für den Fall, dass die Oberflächenqualität für das Werkstück
12 den vorbestimmten Sollwert unterschreiten sollte, wird dann - gemäß einem Sonderbetrieb
der vorliegenden Erfindung - eine zweite Strahldüsen-Anordnung (vgl. 14.2 in Fig.
2) zugeschaltet, wobei dann aus den Strahldüsen 16 dieser zugeschalteten zweiten Strahldüsen-Anordnung
ebenfalls Flüssigkeit 18 unter Hochdruck auf die Oberflächen 20 des Werkstücks gespritzt
wird. Sobald nicht mehr erforderlich, wird die Zuschaltung der zweiten Strahldüsen-Anordnung
14.2 wieder rückgängig gemacht. Die Tatsache, dass in einem Normalbetrieb der Erfindung
lediglich eine einzige Strahldüsen-Anordnung zum Einsatz kommt, leistet einen Beitrag
zur Einsparung von Energie und Hochdruck-Wasser.
[0056] Gemäß dem Ablaufdiagramm von Fig. 6 kann auch eine Anpassung der Betriebsparameter
der Vorrichtung 10 vorgenommen werden: Durch eine geeignete Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit
24 mittels der Steuereinrichtung 22 kann der Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den
Strahldüsen 16 zugeführt wird, solange gesenkt werden, bis erkennbarer Restzunder
das Unterschreiten eines minimalen spezifischen Energieeintrags anzeigt und dann dieser
Druck wieder leicht erhöht werden muss. Hierbei wird der Druck für die den Strahldüsen
16 zugeführten Flüssigkeit 18 auf einen hinreichend großen Wert eingestellt, mit dem
die Oberflächenqualität den vorbestimmten Sollwert erreicht. Anders ausgedrückt, wird
der Druck, mit dem die Flüssigkeit 18 den Strahldüsen 16 zugeführt wird, solange vermindert,
solange die Oberflächen- bzw. Entzunderungsqualität des Werkstücks 12 einen vorbestimmten
Sollwert einhält.
[0057] Ergänzend und/oder alternativ kann die Veränderung des Aufpralldrucks bzw. des Entzunderungsdrucks
durch eine Höhenverstellung der Rotorkopf-Anordnung erfolgen. Diese Höhenverstellung
ist in der Fig. 1 durch den Pfeil "H" symbolisiert, und wird erreicht, indem der Stellantrieb
der höhenverstellbaren Halterung H, an der die Strahldüsen-Anordnung angebracht ist,
von der Steuereinrichtung 22 geeignet angesteuert wird.
[0058] Das Ablaufdiagramm gemäß Fig. 6 veranschaulicht einen Regelkreis, um damit den gewünschten
spezifischen Energieeintrag E, mit dem das Werkstück 12 entzundert wird, festzulegen
bzw. einzustellen. Hierbei werden die vorstehend genannten Möglichkeiten solange durchgeführt
bzw. angewendet, bis die Oberflächenqualität für das Werkstück einen vorbestimmten
Sollwert (in Fig. 6 als "Sollergebnis" bezeichnet) erreicht.
[0059] Es sind (nicht gezeigte) Mittel vorgesehen, durch die die Steuereinrichtung 22 eine
Information bezüglich der aktuellen Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 in
seiner Bewegungsrichtung X erhält. Gleiches gilt für den Fall, dass die Vorschubgeschwindigkeit
v angepasst bzw. verändert worden ist, was durch die genannten Mittel dann ebenfalls
an die Steuereinrichtung 22 signalisiert wird. Auf Grundlage dessen kann mittels der
Steuereinrichtung 22 eine gewünschte Drehzahl für einen Rotorkopf 14 eingestellt werden,
nämlich in Anpassung an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 12. Eine solche
Anpassung ist auch im laufenden Produktionsbetrieb möglich, falls es zu Schwankungen
bei der Vorschubgeschwindigkeit v für das Werkstück 12 kommt oder diese Vorschubgeschwindigkeit
als notwendiges Stellglied zur Anpassung der Entzunderungsqualität verändert wird.
Die Steuereinrichtung 22 kann programmtechnisch derart eingerichtet sein, dass eine
solche Anpassung der Drehzahl eines Rotorkopfes 14 auch geregelt erfolgt.
[0060] Mittels der soeben genannten Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfs 14 an die Vorschubgeschwindigkeit
v des Werkstücks 12 in seiner Bewegungsrichtung X wird ein optimaler Energieeintrag
für die auf die Oberfläche 20 des Werkstücks 12 gespritzte Flüssigkeit 18 erzielt,
nämlich längs der Bewegungsrichtung X. Eine solch optimale Anpassung der Drehzahl
des Rotorkopfes 14 an die Vorschubgeschwindigkeit v des Werkstücks 12 ist in dem Spritzbild
gemäß Fig. 7a dargestellt, die einen Ausschnitt von einer Oberfläche 20 des Werkstücks
12 in einer Draufsicht zeigt. Demgegenüber veranschaulicht die Darstellung von Fig.
7b eine nicht optimale Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes 14 an die Vorschubgeschwindigkeit
v des Werkstücks 12. Mittels der Erfindung ist es möglich, ein Spritzbild gemäß der
Darstellung von Fig. 7b zu vermeiden.
[0061] Wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert, wird dadurch, dass aus
den Strahldüsen 16, die bezogen auf die Rotationsachse R einen größeren radialen Abstand
aufweisen, ein größerer Volumenstrom V an Flüssigkeit 18 auf das Werkstück 12 ausgespritzt
wird, eine Optimierung des Energieeintrags quer zur Bewegungsrichtung X des Werkstücks
12, d.h. in y-Richtung, erzielt. Eine solche Einstellung von unterschiedlich großen
Volumenströmen V für Strahldüsen 16, die jeweils einen unterschiedlich großen Abstand
zur Rotationsachse R aufweisen, wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
10 durch eine geeignete Auswahl von verschiedenen Düsentypen sichergestellt.
[0062] Ergänzend und/oder alternativ kann auch die Vorschubgeschwindigkeit v, mit dem das
Werkstück in seiner Bewegungsrichtung X bewegt wird, gesteuert, vorzugsweise geregelt
eingestellt werden, z.B. in Abhängigkeit der ermittelten Oberflächen - bzw. Entzunderungsqualität
des Werkstücks 12 und/oder nach Maßgabe der Steuereinrichtung 22.
Bezugszeichenliste
[0063]
- 10
- Vorrichtung
- 12
- Werkstück
- 14
- Rotorkopf
- 14.1
- Rotorkopfanordnung
- 14.2
- Rotorkopfanordnung
- 16
- Strahldüsen
- 16.1
- Strahldüsen
- 16.2
- Strahldüsen
- 16.3
- Strahldüsen
- 18
- Flüssigkeit
- 20
- Oberfläche
- 22
- Steuereinrichtung
- 24
- Hochdruckpumpeneinheit
- 26
- Oberflächeninspektionseinrichtung
- 29
- Rotorkopf-Paar
- 32
- Zunderdetektionseinrichtung
- α
- Anstellwinkel
- β
- Spritzwinkel
- M
- Antriebsmittel
- R
- Rotationsachse
- S
- Spritzrichtung
- S1
- Abstand
- S2
- Abstand
- S3
- Abstand
- V1
- Volumenstrom
- V2
- Volumenstrom
- V3
- Volumenstrom
- v
- Vorschubgeschwindigkeit
- X
- Bewegungsrichtung
1. Vorrichtung (10) zum Entzundern eines relativ zur Vorrichtung (10) in einer Bewegungsrichtung
(X) bewegten Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, umfassend
zumindest einen um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotorkopf (14), an dem mehrere
Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen (16;
16.1, 16.2, 16.3) eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, auf das Werkstück (12)
in einem Anstellwinkel (a) schräg bezüglich einer Orthogonalen auf eine Oberfläche
(20) des Werkstücks (12) ausbringbar ist, eine Steuereinrichtung (22)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (22) mit Antriebsmitteln (M) des Rotorkopfs (14) signaltechnisch
verbunden und programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Drehzahl, mit welcher
der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, an eine Vorschubgeschwindigkeit,
mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird, anpassbar ist,
vorzugsweise, dass die Steuereinrichtung (22) einen Regelkreis umfasst und damit die
Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks
(12) geregelt erfolgt.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) an dem Rotorkopf (14) in einem
unterschiedlich großen radialen Abstand (s1; s2; s3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse (16; 16.1,
16.2, 16.3), die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist,
ein größerer Volumenstrom (V̇1; V̇2; V̇3) an Flüssigkeit (18) ausbringbar ist als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen
kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.
3. Vorrichtung (10) zum Entzundern eines relativ zur Vorrichtung (10) in einer Bewegungsrichtung
(X) bewegten Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, umfassend
zumindest einen um eine Rotationsachse (R) drehbaren Rotorkopf (14), an dem mehrere
Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) angebracht sind, wobei aus den Strahldüsen (16;
16.1, 16.2, 16.3) eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, auf das Werkstück (12)
in einem Anstellwinkel (a) schräg bezüglich einer Orthogonalen auf eine Oberfläche
(20) des Werkstücks (12) ausbringbar ist, eine Steuereinrichtung (22)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mehrzahl der Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) an dem Rotorkopf (14) in einem
unterschiedlich großen radialen Abstand (s1; s2; s3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, wobei aus einer Strahldüse (16; 16.1,
16.2, 16.3), die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist,
ein größerer Volumenstrom (V̇1; V̇2; V̇3) an Flüssigkeit (18) ausbringbar ist als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen
kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.
4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (22) mit Antriebsmitteln (M) des Rotorkopfs (14) signaltechnisch
verbunden und programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass die Drehzahl, mit welcher
der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, an eine Vorschubgeschwindigkeit,
mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung bewegt wird, anpassbar ist,
vorzugsweise, dass die Steuereinrichtung (22) einen Regelkreis umfasst und damit die
Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks
(12) geregelt erfolgt.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubgeschwindigkeit (v) des Werkstücks (12) mittels der Steuereinrichtung
(22) gesteuert, vorzugsweise geregelt, einstellbar ist.
6. Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, das
relativ zu einer Vorrichtung (10) mit zumindest einem um eine Rotationsachse (R) drehbaren
Rotorkopf (14), an dem mehrere Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) angebracht sind,
in einer Bewegungsrichtung (X) bewegt wird, wobei eine Flüssigkeit (18), insbesondere
Wasser, aus den Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3), während der Rotorkopf (14) um
seine Rotationsachse (R) gedreht wird, auf das Werkstück (12) in einem Anstellwinkel
(a) schräg zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12) ausgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehzahl, mit welcher der zumindest eine Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse
(R) gedreht wird, mittels einer Steuereinrichtung (22) an eine Vorschubgeschwindigkeit
angepasst wird, mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung (X) bewegt
wird, vorzugsweise, dass die Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstücks (12) geregelt erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Mehrzahl von Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3), die an dem Rotorkopf (14)
jeweils in einem unterschiedlich großen radialen Abstand (s1; s2; s3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, verschieden große Volumenströme (V̇1; V̇2; V̇3) an Flüssigkeit (18) ausgespritzt werden, wobei aus einer Strahldüse (16; 16.1; 16.2;
16.3), die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer
Volumenstrom (V̇1; V̇2; V̇3) an Flüssigkeit (18) gespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen
kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.
8. Verfahren zum Entzundern eines Werkstücks (12), vorzugsweise eines Warmwalzguts, das
relativ zu einer Vorrichtung (10) mit zumindest einem um eine Rotationsachse (R) drehbaren
Rotorkopf (14), an dem mehrere Strahldüsen (16) angebracht sind, in einer Bewegungsrichtung
(X) bewegt wird, wobei eine Flüssigkeit (18), insbesondere Wasser, aus den Strahldüsen
(16), während der Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse (R) gedreht wird, auf das
Werkstück (12) in einem Anstellwinkel (a) schräg zur Oberfläche (20) des Werkstücks
(12) ausgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass aus einer Mehrzahl von Strahldüsen (16.1, 16.2, 16.3), die an dem Rotorkopf (14)
jeweils in einem unterschiedlich großen radialen Abstand (s1; s2; s3) zu dessen Rotationsachse (R) angebracht sind, verschieden große Volumenströme an
Flüssigkeit (18) ausgespritzt werden, wobei aus einer Strahldüse (16.1; 16.2; 16.3),
die einen größeren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist, ein größerer
Volumenstrom (V̇1; V̇2; V̇3) an Flüssigkeit (18) gespritzt wird als im Vergleich zu einer Strahldüse, die einen
kleineren radialen Abstand zur Rotationsachse (R) aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl, mit welcher der zumindest eine Rotorkopf (14) um seine Rotationsachse
(R) gedreht wird, mittels einer Steuereinrichtung (22) an eine Vorschubgeschwindigkeit
angepasst wird, mit der das Werkstück (12) in seiner Bewegungsrichtung (X) bewegt
wird, vorzugsweise, dass die Anpassung der Drehzahl des Rotorkopfes (14) an die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstücks (12) geregelt erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehung des Rotorkopfes (14) um seine Rotationsachse (R) die Spritzrichtung (S)
der aus den Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) ausgebrachten Flüssigkeit (18), bezogen
auf eine Projektion in eine Ebene parallel zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12),
permanent entgegengesetzt, d.h. in einem Spritzwinkel (β) zwischen 170° und 190°,
und insbesondere in einem Spritzwinkel (β) von genau 180°, zur Bewegungsrichtung (X)
des Werkstücks (12) ausgerichtet bleibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine, Rotorkopf- Anordnung (14.1) und eine Strahldüsen-Anordnung (14.2) vorgesehen
sind, die in Bezug auf die Bewegungsrichtung (X) des Werkstücks (12) hintereinander
und insbesondere angrenzend zueinander angeordnet sind, wobei in einem Normalbetrieb
Flüssigkeit (18) nur aus den Strahldüsen (16) der Rotorkopf- Anordnung (14.1) auf
das Werkstück (12) ausgebracht wird, wobei in einem Sonderbetrieb die Strahldüsen
(16) der Strahldüsen-Anordnung (14.2) zugeschaltet werden, so dass Flüssigkeit (18)
auch aus den Strahldüsen (16) der Strahldüsen-Anordnung (14.2) auf das Werkstück (12)
ausgebracht wird und entsprechend zum Entzundern des Werkstücks (12) dann sowohl die
Rotorkopf- Anordnung (14.1) als auch die Strahldüsen-Anordnung (14.2) zum Einsatz
kommen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Bezug auf die Bewegungsrichtung (X) des Werkstücks (12) stromabwärts von
dem Rotorkopf (14) angeordnete Oberflächeninspektionseinrichtung (26) vorgesehen ist,
die mit der Steuereinrichtung (22) signaltechnisch verbunden ist, wobei mit der Oberflächeninspektionseinrichtung
(26) verbleibender Zunder auf der Oberfläche (20) des Werkstücks (12) detektiert wird,
wobei die Steuereinrichtung (22) programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass auf
Grundlage der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung (26) die Entzunderungsqualität
des Werkstücks (12) mit einer vorbestimmten Sollvorgabe verglichen wird und in Abhängigkeit
hiervon eine Hochdruckpumpeneinheit (24), die in Fluidverbindung den Strahldüsen (16;
16.1, 16.2, 16.3) des Rotorkopfes (14) steht, gesteuert, vorzugsweise geregelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahldüsen (16) der zuschaltbaren Strahldüsen-Anordnung (14.2) in Abhängigkeit
von den Signalen einer Zunderdetektionseinrichtung (32) in Betrieb gesetzt werden,
nämlich in dem Sonderbetrieb.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Ansteuerung der Hochdruckpumpeneinheit (24) ein Druck, mit dem die
Flüssigkeit (18) aus den Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) ausgespritzt wird, in
Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung (26) einstellbar ist
bzw. eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) des Rotorkopfs zur Oberfläche (20) des Werkstücks (12) verstellt
wird, nämlich in Abhängigkeit der Signale der Oberflächeninspektionseinrichtung (26).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubgeschwindigkeit (v) des Werkstücks (12) in seiner Bewegungsrichtung
(X) vermindert wird, falls die Entzunderungsqualität des Werkstücks (12) die vorbestimmte
Sollvorgabe unterschreitet, oder dass eine Vorschubgeschwindigkeit (v) des Werkstücks
in seiner Bewegungsrichtung (X) solange erhöht wird, solange die Entzunderungsqualität
des Werkstücks (12) die vorbestimmte Sollvorgabe einhält.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 16, gekennzeichnet durch ein Rotorkopf-Paar (29) oder ein Rotormodul-Paar (31), bei dem zumindest ein Rotorkopf
(14) jeweils oberhalb und unterhalb des bewegten Werkstücks (12) angeordnet ist, wobei
der Druck, mit dem eine Flüssigkeit (18) auf das Werkstück (12) durch die Strahldüsen
(16; 16.1, 16.2, 16.3) des unterhalb des Werkstücks (12) angeordneten Rotorkopfs ausgebracht
wird, größer ist als bei den Strahldüsen (16; 16.1, 16.2, 16.3) des oberhalb des Werkstücks
(12) angeordneten Rotorkopfs.
1. Device (10) for descaling a workpiece (12), preferably hot-rolled material, moved
in a movement direction (X) relative to the device (10), comprising
at least one rotor head (14), which is rotatable about an axis (R) of rotation and
on which a plurality of jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) is mounted, wherein a liquid
(18), particularly water, can be applied to the workpiece (12) at an angle (a) of
incidence inclined with respect to an orthogonal to a surface (20) of the workpiece
(12) and a control device (22),
characterised in that
the control device (22) is in signal connection with drive means (M) of the rotor
head (14) and is so arranged in terms of program that the rotational speed at which
the rotor head (14) is rotated about its axis (R) of rotation is adaptable to a rate
of advance at which the workpiece (12) is moved in its direction of movement, preferably
in that the control device (22) comprises a regulating circuit and thus the adaptation of
the rotational speed of the rotor head (14) to the rate of advance of the workpiece
(12) is carried out in regulated manner.
2. Device (10) according to claim 1, characterised in that the jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) of the plurality are mounted on the rotor
head (14) at different radial spacings (s1; s2; s3) from the axis (R) of rotation thereof, wherein a larger volume flow (V1; V̇2; V̇3) of liquid (18) can be applied from a jet nozzle (16; 16.1, 16.2, 16.3), which has
a larger radial spacing from the axis (R) of rotation, than by comparison with a jet
nozzle having a smaller radial spacing from the axis (R) of rotation.
3. Device (10) for descaling a workpiece (12), preferably hot-rolled material, moved
in a movement direction (X) relative to the device (10), comprising
at least one rotor head (14), which is rotatable about an axis (R) of rotation and
on which a plurality of jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) is mounted, wherein a liquid
(18), particularly water, can be applied to the workpiece (12) at an angle (α) of
incidence inclined with respect to an orthogonal to a surface (20) of the workpiece
(12) and a control device (22),
characterised in that
the jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) of the plurality are mounted on the rotor head
(14) at different radial spacings (s1; s2; s3) from the axis (R) of rotation thereof, wherein a larger volume flow (V̇1; V̇2; V̇3) of liquid (18) can be applied from a jet nozzle (16; 16.1, 16.2, 16.3), which has
a larger radial spacing from the axis (R) of rotation, than by comparison with a jet
nozzle having a smaller radial spacing from the axis (R) of rotation.
4. Device (10) according to claim 3, characterised in that the control device (22) is in signal connection with drive means (M) of the rotor
head (14) and is so arranged in terms of program that the rotational speed at which
the rotor head (14) is rotated about its axis (R) of rotation is adaptable to a rate
of advance at which the workpiece (12) is moved in its direction of movement, preferably
in that the control device (22) comprises a regulating circuit and thus adaptation of the
rotational speed of the rotor head (14) to the rate of advance of the workpiece (12)
is carried out in regulated manner.
5. Device (10) according to any one of the preceding claims, characterised in that a rate (v) of advance of the workpiece (12) is settable in controlled, preferably
regulated, manner by means of the control device (22).
6. Method of descaling a workpiece (12), preferably a hot-rolled material, moved in a
movement direction (X) relative to a device (10), with at least one rotor head (14),
which is rotatable about an axis (R) of rotation and on which a plurality of jet nozzles
(16; 16.1, 16.2, 16.3) is mounted, wherein a liquid (18), particularly water, is applied
from the jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) to the workpiece (12) at an angle (α)
of incidence inclined relative to the surface (20) of the workpiece (12) while the
rotor head (14) is rotated about its axis (R) of rotation,
characterised in that
the rotational speed at which the at least one rotor head (14) is rotated about its
axis (R) of rotation is adapted by means of a control device (22) to a rate of advance
at which the workpiece (12) is moved in its movement direction (X), preferably such
that the adaptation of the rotational speed of the rotor head (14) to the rate of
advance of the workpiece (12) takes place in regulated manner.
7. Method according to claim 6, characterised in that volume flows (V̇1; V̇2; V̇3) of liquid (18) of different size are sprayed from a plurality of jet nozzles (16;
16.1, 16.2, 16.3) mounted on the rotor head (14) at respectively different radial
spacings (s1; s2; s3) from the axis (R) of rotation thereof, wherein a larger volume flow (V̇1; V̇2; V̇3) of liquid (18) is sprayed from a jet nozzle (16; 16.1; 16.2; 16.3), which has a
larger radial spacing from the axis (R) of rotation, than by comparison with a jet
nozzle having a smaller radial spacing from the axis (R) of rotation.
8. Method of descaling a workpiece (12), preferably a hot-rolled material, moved in a
movement direction (X) relative to a device (10), with at least one rotor head (14),
which is rotatable about an axis (R) of rotation and on which a plurality of jet nozzles
(16) is mounted, wherein a liquid (18), particularly water, is applied from jet nozzles
(16) to the workpiece (12) at an angle (a) of incidence inclined relative to the surface
(20) of the workpiece (12) while the rotor head (14) is rotated about its axis (R)
of rotation, characterised in that
volume flows (V̇1; V̇2; V̇3) of liquid (18) of different size are sprayed from a plurality of jet nozzles (16;
16.1, 16.2, 16.3) mounted on the rotor head (14) at respectively different radial
spacings (s1; s2; s3) from the axis (R) of rotation thereof, wherein a larger volume flow (V̇1; V̇2; V̇3) of liquid (18) is sprayed from a jet nozzle (16; 16.1; 16.2; 16.3), which has a
larger radial spacing from the axis (R) of rotation, than by comparison with a jet
nozzle having a smaller radial spacing from the axis (R) of rotation.
9. Method according to claim 8, characterised in that the rotational speed at which the at least one rotor head (14) is rotated about its
axis (R) of rotation is adapted by means of a control device (22) to a rate of advance
at which the workpiece (12) is moved in its movement direction (X), preferably such
that the adaptation of the rotational speed of the rotor head (14) to the rate of
advance of the workpiece (12) takes place in regulated manner.
10. Method according to any one of claims 6 to 9, characterised in that when the rotor head (14) is rotated about its axis (R) of rotation the spray direction
(S) of the liquid (18) issued from the jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) remains
in constant opposition referred to a projection in a plane parallel to the surface
(20) of the workpiece (12), i.e. remains oriented at a spray angle (β) between 170°
and 190°, particularly at a spray angle (β) of exactly 180°, to the direction (X)
of movement of the workpiece (12).
11. Method according to any one of claims 6 to 10, characterised in that a rotor head arrangement (14.1) and a jet nozzle arrangement (14.2) are provided
which with respect to the direction (X) of movement of the workpiece (12) are arranged
one after the other and, in particular, adjacent to one another, wherein in normal
operation liquid (18) is applied to the workpiece (12) only from the jet nozzles (16)
of the rotor head arrangement (14.1), wherein in a special operation the jet nozzles
(16) of the jet nozzle arrangement (14.2) are switched on so that liquid (18) is also
applied to the workpiece (12) from the jet nozzles (16) of the jet nozzle arrangement
(14.2) and correspondingly for descaling of the workpiece (12) not only the rotor
head arrangement (14.1), but also the jet nozzle arrangement (14.2) are then used.
12. Method according to any one of claims 6 to 11, characterised in that a surface inspection device (26) which is arranged downstream of the rotor head (14)
with respect to the direction (X) of movement of the workpiece (12) and which is in
signal connection with the control device (22) is provided, wherein scale remaining
on the surface (20) of the workpiece (12) is detected by the surface inspection device
(26) and wherein the control device (22) is so arranged in terms of program that on
the basis of the signals of the surface inspection device (26) the quality of descaling
of the workpiece (12) is compared with a predetermined target and in dependence thereon
a high-pressure pump unit (24) in fluid connection with the jet nozzles (16; 16.1,
16.2, 16.3) of the rotor head (14) is controlled, preferably regulated.
13. Method according to claim 11 or 12, characterised in that the jet nozzles (16) of the jet nozzle arrangement (14.2), which can be switched
on, is placed in operation, namely in the special operation, in dependence on the
signals of a scale detection device (32).
14. Method according to claim 12 or 13, characterised in that a pressure at which the liquid (18) is sprayed from the jet nozzles (16; 16.1, 16.2,
16.3) is settable or set in dependence on the signals of the surface inspection device
(26) by means of activation of the high-pressure pump unit (24).
15. Method according to any one of claims 12 to 14, characterised in that the spacing (A) of the rotor head from the surface (20) of the workpiece (12) is
adjusted, namely in dependence on the signals of the surface inspection device (26).
16. Method according to any one of claims 12 to 15, characterised in that a rate (v) of advance of the workpiece (12) in its direction (X) of movement is reduced
if the quality of descaling of the workpiece (12) falls below the predetermined target
or a rate (v) of advance of the workpiece in its direction (X) of movement is increased
as long as the quality of descaling of the workpiece (12) adheres to the predetermined
target.
17. Method according to any one of claims 6 to 16, characterised by a rotor head pair (29) or a rotor module pair (31) in which at least one rotor head
(14) is arranged respectively above and below the moved workpiece (12), wherein the
pressure at which a liquid (18) is applied to the workpiece (12) by the jet nozzles
(16; 16.1, 16.2, 16.3) of the rotor head arranged below the workpiece (12) is greater
than in the case of the jet nozzles (16; 16.1, 16.2, 16.3) of the rotor head arranged
above the workpiece (12).
1. Dispositif (10) destiné au décalaminage d'une pièce à usiner (12), de préférence d'un
produit de laminage à chaud, qui est mise en mouvement par rapport au dispositif (10)
dans une direction de déplacement (X), comprenant :
aù moins une tête de rotor (14) qui est apte à effectuer des rotations autour d'un
axe de rotation (R), contre laquelle sont disposées plusieurs buses d'éjection (16
; 16.1, 16.2, 16.3) ; dans lequel, à partir des buses d'éjection (16 ; 16.1, 16.2,
16.3), un liquide (18), en particulier de l'eau, peut venir s'appliquer sur la pièce
à usiner (12) en formant un angle de placement (a) en inclinaison par rapport à une
orthogonale sur une surface (20) de la pièce à usiner (12) ; et
un mécanisme de commande (22) ;
caractérisé
en ce que le mécanisme de commande (22) est relié par l'intermédiaire de signaux à des moyens
d'entraînement (M) de la tête de rotor (14) et est conçu, du point de vue de la technique
de programmation, d'une manière telle que la vitesse de rotation avec laquelle la
tête de rotor (14) est mise en rotation autour de l'axe de rotation (R) de la tête
en question peut être adaptée à une vitesse d'avance avec laquelle la pièce à usiner
(12) est mise en mouvement dans sa direction de déplacement ; de préférence, en ce que le mécanisme de commande (22) comprend un circuit de réglage, tant et si bien que
l'adaptation de la vitesse de rotation de la tête de rotor (14) à la vitesse d'avance
de la pièce à usiner (12) a lieu de manière réglée.
2. Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la multitude des buses d'éjection (16; 16.1, 16.2, 16.3) sont appliquées contre la
tête de rotor (14) à une distance radiale de grandeur différente (s1; s2; s3) par rapport à son axe de rotation (R) ; dans lequel, à partir d'une buse d'éjection
(16; 16.1, 16.2, 16.3), qui présente une distance radiale supérieure par rapport à
l'axe de rotation (R), un plus grand courant volumique (V̇1 ; V̇2 ; V̇3) de liquide (18) peut être appliqué par rapport à celui d'une buse d'éjection qui
présente une distance radiale inférieure par rapport à l'axe de rotation (R).
3. Dispositif (10) destiné au décalaminage d'une pièce à usiner (12), de préférence d'un
produit de laminage à chaud, qui est mise en mouvement par rapport au dispositif (10)
dans une direction de déplacement (X), comprenant :
au moins une tête de rotor (14) qui est apte à effectuer des rotations autour d'un
axe de rotation (R), contre laquelle sont disposées plusieurs buses d'éjection (16
; 16.1, 16.2, 16.3) ; dans lequel, à partir des buses d'éjection (16; 16.1, 16.2,
16.3), un liquide (18), en particulier de l'eau, peut venir s'appliquer sur la pièce
à usiner (12) en formant un angle de placement (a) en inclinaison par rapport à une
orthogonale sur une surface (20) de la pièce à usiner (12) ; et
un mécanisme de commande (22) ;
caractérisé
en ce que la multitude des buses d'éjection (16 ; 16.1, 16.2, 16.3) sont appliquées contre
la tête de rotor (14) à une distance radiale de grandeur différente (s1; s2 ; s3) par rapport à l'axe de rotation (R) de la tête en question ; dans lequel, à partir
d'une buse d'éjection (16; 16.1, 16.2, 16.3), qui présente une distance radiale supérieure
par rapport à l'axe de rotation (R), un plus grand courant volumique (V̇1 ; V̇2 ; V̇3) de liquide (18) peut être appliqué par comparaison à celui d'une buse d'éjection
qui présente une distance radiale inférieure par rapport à l'axe de rotation (R).
4. Dispositif (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme de commande (22) est relié par l'intermédiaire de signaux à des moyens
d'entraînement (M) de la tête de rotor (14) et est conçu, du point de vue de la technique
de programmation, d'une manière telle que la vitesse de rotation avec laquelle la
tête de rotor (14) est mise en rotation autour de son axe de rotation (R) peut être
adaptée à une vitesse d'avance avec laquelle la pièce à usiner (12) est mise en mouvement
dans sa direction de déplacement ; de préférence, en ce que le mécanisme de commande (22) comprend un circuit de réglage, tant et si bien que
l'adaptation de la vitesse de rotation de la tête de rotor (14) à la vitesse d'avance
de la pièce à usiner (12) a lieu de manière réglée.
5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une vitesse d'avance (v) de la pièce à usiner (12) peut être établie de manière commandée,
de préférence de manière réglée, au moyen du mécanisme de commande (22).
6. Procédé destiné au décalaminage d'une pièce à usiner (12), de préférence d'un produit
de laminage à chaud, qui est mise en mouvement dans une direction de déplacement (X),
par rapport à un dispositif (10), comprenant au moins une tête de rotor (14) qui est
apte à effectuer des rotations autour d'un axe de rotation (R), contre laquelle sont
disposées plusieurs buses d'éjection (16; 16.1, 16.2, 16.3) ; dans lequel un liquide
(18), en particulier de l'eau, est évacué, à partir des buses d'éjection (16 ; 16.1,
16.2, 16.3), tandis que la tête de rotor (14) est mis en rotation autour de son axe
de rotation (R), afin de venir s'appliquer sur la pièce à usiner (12) en formant un
angle de placement (a) en inclinaison par rapport à la surface (20) de la pièce à
usiner (12) ;
caractérisé
en ce que la vitesse de rotation, avec laquelle ladite au moins une tête de rotor (14) est
mise en rotation autour de son axe de rotation (R), est adaptée, au moyen du mécanisme
de commande (22), à une vitesse d'avance avec laquelle la pièce à usiner (12) est
mise en mouvement dans sa direction de déplacement (X) ; de préférence, en ce que l'adaptation de la vitesse de rotation de la tête de rotor (14) à la vitesse d'avance
de la pièce à usiner (12) a lieu de manière réglée.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, à partir d'une multitude de buses d'éjection (16; 16.1, 16.2, 16.3), qui sont appliquées
contre la tête de rotor (14), respectivement à une distance radiale de grandeur différente
(s1 ; s2 ; s3) par rapport à l'axe de rotation (R) de la tête en question, sont éjectés des courants
volumiques de liquide (18) de différentes grandeurs (V̇1 ; V̇2 ; V̇3) ; dans lequel, à partir d'une buse d'éjection (16; 16.1, 16.2, 16.3), qui présente
une distance radiale supérieure par rapport à l'axe de rotation (R), un courant volumique
supérieur (V̇1 ; V̇2 ; V̇3) de liquide (18) est éjecté par comparaison à celui d'une buse d'éjection qui présente
une distance radiale inférieure par rapport à l'axe de rotation (R).
8. Procédé destiné au décalaminage d'une pièce à usiner (12), de préférence d'un produit
de laminage à chaud, qui est mise en mouvement dans une direction de déplacement (X),
par rapport à un dispositif (10), comprenant au moins une tête de rotor (14) qui est
apte à effectuer des rotations autour d'un axe de rotation (R), contre laquelle viennent
s'appliquer plusieurs buses d'éjection (16) ; dans lequel un liquide (18), en particulier
de l'eau, est éjecté à partir des buses d'éjection (16), tandis que la tête de rotor
(14) est mis en rotation autour de son axe de rotation (R), afin de venir s'appliquer
sur la pièce à usiner (12) en formant un angle de placement (a) en inclinaison par
rapport à la surface (20) de la pièce à usiner (12) ;
caractérisé
en ce que, à partir d'une multitude de buses d'éjection (16 ; 16.1, 16.2, 16.3), qui sont appliquées
contre la tête de rotor (14) respectivement à une distance radiale de grandeur différente
(s1; s2 ; s3) par rapport à l'axe de rotation (R) de la tête en question, sont éjectés des courants
volumiques de liquide (18) de différentes grandeurs; dans lequel, à partir d'une buse
d'éjection (16.1 ; 16.2 ; 16.3), qui présente une distance radiale supérieure par
rapport à l'axe de rotation (R), un plus grand courant volumique (V̇1 ; V̇2 ; V̇3) de liquide (18) est éjecté par comparaison à celui d'une buse d'éjection qui présente
une distance radiale inférieure par rapport à l'axe de rotation (R).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vitesse de rotation avec laquelle ladite au moins une tête de rotor (14) est mise
en rotation autour de son axe de rotation (R) est adaptée, au moyen d'un mécanisme
de commande (22), à une vitesse d'avance avec laquelle la pièce à usiner (12) est
mise en mouvement dans sa direction de déplacement (X) ; de préférence, en ce que l'adaptation de la vitesse de rotation de la tête de rotor (14) à la vitesse d'avance
de la pièce à usiner (12) a lieu de manière réglée.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que, lors de la rotation de la tête de rotor (14) autour de son axe de rotation (R),
la direction d'éjection (S) du liquide (18) qui s'évacue à partir des buses d'éjection
(16 ; 16.1, 16.2, 16.3), par rapport à une projection dans un plan parallèle à la
surface (20) de la pièce à usiner (12), est opposée en permanence, c'est-à-dire reste
dans une orientation dans laquelle elle forme un angle d'éjection (β) entre 170° et
190°, et en particulier en formant un angle d'éjection (β) de précisément 180°, par
rapport à la direction de déplacement (X) de la pièce à usiner (12).
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'on prévoit un agencement de tête de rotor (14.1) et un agencement de buses d'éjection
(14.2) qui sont disposés, par rapport à la direction de déplacement (X) de la pièce
à usiner (12), l'un derrière l'autre et en particulier en position réciproquement
limitrophe ; dans lequel, dans un fonctionnement normal, du liquide (18) est évacué
uniquement à partir de la buse d'éjection (16) de l'agencement de tête de rotor (14.1)
qui vient s'appliquer sur la pièce à usiner (12) ; dans lequel, dans un fonctionnement
spécial, les buses d'éjection (16) de l'agencement de buses d'éjection (14.2) sont
mises en circuit, d'une manière telle que du liquide (18) est évacué également à partir
des buses d'éjection (16) de l'agencement de buses d'éjection (14.2) afin de venir
s'appliquer sur la pièce à usiner (12) et que, par conséquent, à des fins de décalaminage
de la pièce à usiner (12), on met en oeuvre aussi bien l'agencement de tête de rotor
(14.1) que l'agencement de buses d'éjection (14.2).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que l'on prévoit, un mécanisme d'inspection de la surface (26) disposé, par rapport à
la direction de déplacement (X) de la pièce à usiner (12), en aval de la tête de rotor
(14), qui est relié par l'intermédiaire de signaux au mécanisme de commande (22) ;
dans lequel on détecte, avec le mécanisme d'inspection de la surface (26) de la calamine
qui subsiste sur la surface (20) de la pièce à usiner (12) ; dans lequel le mécanisme
de commande (22) est conçu, du point de vue de la technique de programmation, d'une
manière telle que sur la base des signaux du mécanisme d'inspection de la surface
(26), on compare la qualité de décalaminage de la pièce à usiner (12) à une valeur
de consigne prédéfinie et, en fonction du résultat de ladite comparaison, on commande,
de préférence on règle une unité de pompage sous haute pression (24), qui est mise
en relation par fluide avec les buses d'éjection (16 ; 16.1, 16.2, 16.3) de la tête
de rotor (14).
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner les buses d'éjection (16) de l'agencement de buses d'éjection
(14.2) qui peut être mis en circuit, en fonction des signaux d'un mécanisme de détection
de calamine (32), plus précisément sous la forme d'un fonctionnement séparé.
14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'on peut établir, respectivement l'on établit, au moyen d'une excitation de l'unité
de pompage sous haute pression (24), une pression, avec laquelle le liquide (18) est
éjecté à partir des buses d'éjection (16; 16.1, 16.2, 16.3), en fonction des signaux
du mécanisme d'inspection de la surface (26).
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé l'on ajuste
une distance (A) de la tête de rotor par rapport à la surface (20) de la pièce à usiner
(12), plus précisément en fonction des signaux du mécanisme d'inspection de la surface
(26).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé l'on diminue
une vitesse d'avance (v) de la pièce à usiner (12) dans sa direction de déplacement
(X), au cas où la qualité du décalaminage de la pièce à usiner (12) dépasse vers le
bas la valeur de consigne prédéfinie ; ou bien en ce qu'on augmente une vitesse d'avance
(v) de la pièce à usiner dans sa direction de déplacement (X) jusqu'à ce que la qualité
de décalaminage de la pièce à usiner (12) respecte la valeur de consigne prédéfinie.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 16, caractérisé par une paire de têtes de rotors (29) ou par une paire de modules de rotors (31), dans
laquelle est disposée au moins une tête de rotor (14), respectivement au-dessus et
en dessous de la pièce à usiner mise en mouvement (12) ; dans lequel la pression,
avec laquelle un liquide (18) vient s'appliquer sur la pièce à usiner (12) par l'intermédiaire
des buses d'éjection (16 ; 16.1, 16.2, 16.3) de la tête de rotor disposée en dessous
de la pièce à usiner (12) est supérieure à celle que l'on obtient dans le cas des
buses d'éjection (16 ; 16.1, 16.2, 16.3) de la tête de rotor disposée au-dessus de
la pièce à usiner (12).
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