專利名稱：適合對接焊縫的感應熱處理的鋼帶材對接機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1，8和10的前序部分所述的適于鋼帶材對接焊縫的感應熱處理的對接機。
背景技術：
本發明尤其涉及冷軋設備或例如表面擦銹，連續退火，電解質鍍膜或淬火等處理設備中的連續行進的鋼帶材的對接焊縫，尤其是通過激光束實現的焊縫，且更特別地，涉及在實現所述焊縫之前和/或之后立即進行的熱處理。在以下本說明書中，“處理設備”的表述將用于指代軋制設備或上文提到的設備。為了提高鋼帶處理設備的生產率，尤其避免所述帶材在一卷接一卷地傳輸，現代大容量處理設備能通過對接鋼帶的端部而連續地運行，所述鋼帶在處理設備入口處呈卷狀被連續供應，完成處理后的帶材尾部被連接于插入處理設備入口中的新的帶材的頭部。 在所述對接操作中，在處理設備中所述待焊帶材的兩端部，例如，完成處理的帶材尾部以及應被處理的新帶材頭部的移動被停止，且處理設備的下游部分(即沿帶材行進方向位于所述帶材尾部之后的部分)，在將兩次相繼對接分開的間歇期間，由被預先裝滿的帶材堆積裝置供料。本領域技術人員對所述對接操作已十分熟悉，因此其努力的方向是對接操作的速度，目的在于減小帶材端部的停頓時間，并因此減小堆積裝置的容量和成本。對接操作由對焊機或焊機實現，除了包括所述焊接裝置，所述對焊機和焊接機還包括用于使帶材在其對焊接合過程中固定的兩對夾爪，所述兩對夾爪分別是用于使位于帶材行進方向下游的處理設備的部分內所接合的帶材尾部固定的第一對夾爪，以及用于使對接機上游所引入的新帶材的頭部固定的第二對夾爪。由不同的焊接裝置實施的不同焊接方法為本領域技術人員已知。其例如包括閃光對焊，電阻縫焊，MIG焊，TIG焊，或者激光焊或混合激光焊。對焊機應能制造出優質的焊縫。實際上，帶材在處理設備中行進時劣質焊縫的斷裂，甚至需要對不合格或劣質焊縫重新焊接，會損失較大的生產率。焊縫質量的決定元素基本如下-焊接接頭的冶金質量，特別是鋼可能在受焊接操作熱影響的區域發生冶金變化，-焊接截面的幾何形狀，其理想地應相對于帶材截面沒有厚度余量和/或厚度不足，-焊接接頭的連續性和緊密性。焊接接頭或焊縫的冶金質量，基本取決于所使用的焊接方法及其在焊接影響區的熱循環，以及各種預先和后期的加熱處理或局部實施在焊縫本身或在實施在焊機緊下游的退火。焊接部分的幾何形狀取決于焊接方法以及焊接之后實施的焊縫的精加工手段。例如，閃光對焊產生焊道，該焊道必須進行刨平，且“閃光對接”焊機通常設有與焊機形成一體的刨平單元。電阻縫焊由于待焊的板材的搭接，還會產生厚度余量，且所述厚度余量通常應被與焊機結合的滾壓裝置壓平。激光焊能對焊接部分進行精細處理，該焊接部分還與受熱影響的很小的區域相關聯。焊接接頭的連續性和緊密性基本取決于所使用的焊接參數。所述焊接參數主要是電參數，所述電參數可以方便且可靠地進行管理。但是，為了保證焊接接頭的連續性和緊密性，另一參數更為重要。其涉及焊接邊緣的直度及其在焊接過程中的相對定位。焊接邊緣是指完成處理的帶材尾端，其面對接合至處理設備中的新帶材端部。為了保證對接焊縫的質量，必須使待焊的帶材端部排列得完全對齊且平直。為此，焊機通常包括用于使需由焊接接合的帶材端部保持固定的所述兩對夾爪。通常，所述帶材端部在夾爪內保持固定，并超出所述夾爪微小的懸伸部，所述懸伸部源于焊機內加入的剪切機所實現的精確且恰當的剪切，或在某種情況下，是源于通過激光束的剪切。此外，并入或聯至焊機內的定中心裝置在帶材端部固定于夾爪內之前，能使帶材端部對齊。處理裝置中被處理鋼帶材的等級和厚度范圍的逐漸擴大，以及對生產率不斷提高的要求，已經導致越來越頻繁的使用實施激光焊接方法的焊機。所述激光方法實際上能擴 大可被焊接的產品范圍，直到厚度十分小的產品。其也能限制由十分多樣的鋼的等級的受熱區域，特別是為汽車工業開發的特種冶金鋼也可被算在內。但是，由于激光束較小的厚度，待焊接邊緣相互的定位必須十分精確，正如申請人提出的申請EP1591190中所描述的那樣。盡管激光焊接方法，由于焊接能量極為集中，會導致減小受影響區域，但是很多級別的高性能的鋼依然可能會硬化，并相關聯地發生脆化。為了避免所述脆化和硬化，必須進行焊縫熱處理。可以使用焊縫的不同類型的熱處理方式，其可通過焊接之后的“退火”，目的在于通過冶金方面恢復焊縫允許的延展性，或者通過能降低焊縫冷卻速度的預加熱，并因此限制其硬化。特別地，通過電磁感應的熱處理完成的對接焊縫的退火已被本領域技術人員已知。為此，電磁感應熱處理裝置被設置在焊機的下游。一旦完成接頭焊接，將帶材端部保持就位的夾爪被打開，且焊接好的接頭沿帶材行進方向移動，直到到達電磁感應熱處理裝置，其中，所述焊接好的接頭被退火處理。通過位于焊機下游的電磁感應熱處理裝置進行的對接焊縫的退火，不幸意味著焊接時間的較大延長，這使得堆積裝置的下游降低行進速度，或者增大堆積的容量。此外，在焊接接頭完成和通過電磁感應熱處理裝置進行退火開始之間的時間間隔，可能會有損焊縫的質量。電磁感應熱處理也在用于由帶材連續生產焊接金屬管的專利一例如專利文獻JP08-174254描述。在所述情況下，電磁感應熱處理裝置跟隨激光焊接頭的移動，從而在焊接頭完成焊接后立即對焊縫進行退火處理。但是，這種使用跟隨焊機焊接頭的所述電磁感應熱處理裝置的方法，不能使用在由帶材焊接對接機完成的帶材頭尾焊縫對接上。實際上，帶材對接取決于所述夾爪的使用，而在焊接管道的情況下不存在夾爪。必須使用所述夾爪對待焊接帶材端部進行精確定位，從而保證焊縫質量。此外，為了使兩個待焊接邊緣彼此之間能夠最佳定位，尤其在帶材較薄的情況下(例如厚度小于I毫米)，待焊接邊緣的懸伸部，-即其相對于夾爪的突出部，且因此所述夾爪對相互之間的間距，或夾爪之間的空間，必須盡可能減小。由于夾爪之間空間的最小化，因此很難的是靠近焊縫定位電磁感應熱處理裝置來保證焊縫被加熱，而不會導致由電磁場引起的電流循環(即渦電流/Foucault電流)引起夾爪發熱以及因而對加熱焊縫的干擾的較大風險，或不會減少待焊帶材端部定位的精確度。實際上，在對接較薄帶材的情況下，為了限制夾爪的所述加熱，或僅僅為感應處理裝置的定位而釋放出通道而選擇的夾爪之間的空間，可能導致待焊接邊緣的懸伸尺寸過大，因而不再能保證所述待焊接邊緣被正確相互定位。特別地，當對接極其薄的帶材時，例如該帶材的厚度可介于0. 1-0. 4毫米之間，待焊帶材的端部，需通過激光，而非通過剪切機完成切害I]。因而導致(即定位在待對接帶材下方的)下夾爪之間未布置任何空間來使得用于切割所述端部的剪切刀片從中通過。因此，如果不使夾爪遠離焊縫定位為所述熱處理裝置釋放空間，就不能實現將電磁感應熱處理裝置定位在帶材下方，這將會對待焊接邊緣的定位質量產生災難性后果，或者如果焊接后不將夾爪打開或間隔開，那么結果會影響焊接和退火的整體循環時間，且在該情況下，不能對待焊區域實現預加熱。
發明內容
本發明的目的在于提出一種帶材對接機，其適于對帶材一端部與另一帶材的另一 端部的焊縫進行感應熱處理且能允許所述端部的精確定位，從而保證焊縫的質量，并同時避免上述提到的可能有損所述焊縫質量的問題。特別地，所述對接機應能限制用于在焊接之前或之后對所述對接機的部分進行熱處理的磁場與可能與所述磁場相互作用的所述對接機的部分之間的電磁互相影響，從而產生可有損對接機夾爪且干擾所述焊縫處理的渦電流。為此，由權利要求1，8和10的內容提出一種對接機，所述對接機的夾爪和所述對接機的感應熱處理裝置。一組從屬權利要求也闡述了本發明的優點。因此，本發明的目的在于提出一種帶材焊接對接機的能夠夾緊帶材的夾爪，所述帶材適于通過帶材處理設備的所述對接機來相繼相互焊接，其特征在于，所述夾爪的至少一部分能與被焊接在帶材另一端部上的帶材一端部接觸，尤其能與所述帶材端部的懸伸部接觸，其特征在于-幾何形狀，特別適于所述焊縫的感應熱處理裝置的感應頭，以及-至少一種構成材料，上述分別使得，即所述幾何形狀與所述構成材料分別使得能夠降低在所述夾爪內因電磁感應產生的渦電流的強度，或換言之，所述部分的所述幾何形狀和所述構成材料，能限制所述夾爪在感應熱處理裝置的磁場作用下的發熱。夾爪的所述部分因此是與磁場幾乎不相互影響的部分。本發明還提出一種帶材焊接對接機的感應熱處理裝置，所述感應熱處理裝置適于在形成焊縫之前或之后通過電磁感應對連接兩個相繼帶材端部的焊縫進行熱處理，所述熱處理裝置還能適用于所述帶材的對接機，所述對接機包括能焊接所述相繼帶材端部的焊接裝置，能使所述帶材端部保持固定的兩對夾爪，其中，所述兩對夾爪中的至少兩夾爪的特征在于所述夾爪的至少一部分，所述部分能夠與用于與另一帶材端部相焊接的帶材端部相接觸，其特征在于-幾何形狀，特別適于所述焊縫的感應熱處理裝置的感應頭，以及-至少一種構成材料，
上述分別使得，即所述幾何形狀與所述構成材料分別使得能夠降低在所述夾爪內因所述熱處理裝置的電磁感應產生的渦電流的強度，所述熱處理裝置的特征在于感應頭，所述感應頭的幾何形狀與所述兩夾爪的每一個的所述部分的幾何形狀互補。最后，本發明的另一目的是提出一種用于對接帶材處理設備的相繼的帶材端部的對接機，所述對接機包括第一帶材端部與另一帶材的第二帶材端部的焊接裝置，以及對稱設置的兩對夾爪，分別是包括第一上夾爪與第一下夾爪的能在其間擠壓、即緊密地夾緊所述第一帶材端部的第一對夾爪，以及包括第二上夾爪和第二下夾爪的能擠壓所述第二帶材端部的第二對夾爪，所述夾爪被用于使所述第一帶材端部相對于所述第二帶材端部保持與定位，從而將帶材的所述端部相互焊接，其特征在于，所述兩對夾爪的至少兩個夾爪的特征在于所述夾爪的至少一部分，所述部分能夠與用于與另一帶材端部相焊接的帶材端部相接觸，其特征在于-幾何形狀，特別適于所述焊縫的感應熱處理裝置的感應頭，以及-至少一種構成材料， 上述分別使得，即所述幾何形狀與所述構成材料分別使得能夠降低在所述夾爪內因所述熱處理裝置的電磁感應產生的渦電流的強度，所述熱處理裝置的特征在于感應頭，所述感應頭的幾何形狀與所述兩夾爪的每一個的所述部分的幾何形狀互補。特別地，所述對接機的特征在于其包括所述熱處理裝置并且所述熱處理裝置適用于所述夾爪的所述部分。本發明因此提出一種對接機的結構設置，所述結構設置能保證所述熱處理裝置與所述對接機的夾爪之間不存在機械干涉，并同時保證所述對接機的所述夾爪以及能由感應熱處理裝置而生成磁場之間幾乎沒有電磁交互作用。此外，其還允許在焊接和熱處理操作之前與過程中，夾緊保持或維持待焊帶材的端部。換言之，根據本發明的對接機的結構設置(即所述夾爪的所述部分的幾何形狀與構成材料，熱處理裝置的感應頭的幾何形狀)，能允許解決所述夾爪對必須至少在焊接和熱處理過程中保持靠近的問題，從而保持待焊帶材端部或邊緣的正確定位，所述定位的精確性控制焊縫的質量。特別地，根據本發明，包含在夾爪內的所述部分能降低渦電流的強度，所述渦電流可能在所述夾爪內由所述熱處理過程中的所述熱處理裝置生成的電磁感應產生。實際上，由于其幾何形狀及其構成材料，例如不導電的絕緣材料，所述部分一方面需要在靠近所述帶材端部的由熱處理裝置引起的磁場源與可能有損和/或干擾焊縫經感應(例如，在夾爪的金屬部分內的渦電流的感應)被加熱處理的夾爪另一部分之間有一分開距離，另一方面，在所述夾爪內確定一區域，該區域能免于可能有損所述焊縫質量的感應加熱。特別地，所述部分構成能在帶材端部方向延伸的突出部，并沿第一長度覆蓋夾爪的全部寬度，以及所述夾爪的厚度以及垂直于第一長度的長度，其能根據感應頭的至少一尺寸被確定。換言之，根據本發明的夾爪包括至少兩部分，一方面是根據上文要求保護的部分，該部分的特征在于其構成材料與全部磁場之間幾乎沒有相互作用，以及另一部分，該部分可能與感應磁場相互作用，尤其有被強烈加熱以及會有損靠近所述另一部分的焊縫的風險。由于構成材料與磁場幾乎不相互作用，顯然由焊縫的感應熱處理裝置生成的磁場，不會對所述構成材料帶來過度的加熱，不會使構成材料損壞和/或干擾焊縫的熱處理。此外，夾爪的所述部分還適于與應被焊接的所述帶材端部接觸，其也是夾爪可以最靠近感應熱處理裝置的部分，尤其在進行感應熱處理的過程中。因此，特別地，夾爪的所述另一部分與熱處理裝置被分開一段距離，該距離取決于所述部分幾何形狀。所述分開距離保證所述另一部分內比所述部分具有更小的磁場，這是因為當一點距磁場源的距離增力口，磁場在該點上的作用將減小。由于所述部分被所述感應熱處理裝置的磁場影響很少或根本沒有影響，因此其不會被過于加熱而破壞或干擾焊縫的處理。優選地，所述部分的構成材料是絕緣材料，從而能避免被感應電流加熱，例如一種材料的特征在于，在對接機運行的最大工作溫度 條件下，特別是因靠近焊縫以及被磁感應處理的焊縫區而產生的加熱效應下，溫度例如介于20° C和800° C之間時，電阻系數大于IO9 Q-cm,或更特別地大于IO12 Q .cm。此外，特別地，根據本發明的夾爪的特征在于，所述材料具有小于5，優選地等于I的相對透磁率。另一方面，為了釋放因焊接與熱處理形成的熱量，所述材料的熱導率優選地大于IOW ^nT1 .K'此外，所述構成材料優選地具有有限的熱膨脹性，從而避免熱沖擊效應。為此，特別地，所述材料的特征在于具有介于2-10X 10_6 K-1之間的熱膨脹系數。特別地，所述材料例如從屬于例如Si3N4，Al2O3, AIN的技術陶瓷類。鑒于所述類型的陶瓷材料的成本，所述部分的幾何形狀適于保證所述部分具有最小的體積和復雜性，并允許所述夾爪的感應加熱最小化。所述部分例如是被設在夾爪一端部的楔形幾何形狀，夾爪的其余部分的特征例如是傳統的金屬構造。特別地，所述部分的所述幾何形狀與所述電磁感應熱處理裝置的幾何形狀互補，尤其與所述感應熱處理裝置的感應頭的幾何形狀互補，此外，特別地，所述熱處理裝置適于連接在所述對接機的焊接裝置。此外，所述幾何形狀一方面能減少在所述夾爪內可能由電磁感應熱處理裝置引起的磁感應流/通量，且另一方面允許在將一帶材端部焊接在另一帶材端部之前或之后，進行電磁感應熱處理，而無需所述夾爪相對于所述帶材端部的任何移動。所述夾爪的所述部分的尺寸尤其取決于感應熱處理裝置在垂直于對接焊縫方向上的外形尺寸，以及所述熱處理裝置的感應頭和帶材之間為保證良好加熱所容許的空隙。特別地，所述熱處理裝置的感應頭包括適于對帶材對接焊縫感應熱處理的線圈和電裝置。舉例而言，將一帶材端部與另一帶材端部的焊縫加熱至300° C至800° C的溫度，所述帶材具有的厚度例如介于0. l_4mm之間，且感應頭平行于焊縫的移動速度介于例如5-15m/mm,可通過寬度(垂直于焊縫的尺寸)介于5_10mm之間的感應線圈實現,所述電感應線圈被頻率為10-500kHz且功率為50-100kW的感應電流通過，且容許與帶材之間的空隙例如是6_12mm。此外，特別地，根據本發明的熱處理裝置的特征在于，其包括所述感應頭的移動裝置，該移動裝置能使所述感應頭的移動與所述焊接裝置，或更確切地，與所述焊接裝置的焊接頭的移動相互關聯。特別地，且尤其在漸進式焊接的情況下，其特征在于，焊接頭沿帶材的待焊接邊緣移動，熱處理裝置的特征在于，其包括至少一個活動的感應頭，所述感應頭例如位于焊接頭的上游且用于進行退火，或者位于焊接頭的下游且用于進行預加熱。特別地，熱處理裝置適于包括兩個感應頭，第一活動感應頭位于焊接頭上游且用于退火，而第二感應頭位于焊接頭下游且用于預加熱。特別地，當焊機被設計用于在兩個移動方向上焊接時，活動感應頭根據其校準而能保證預加熱或者保證退火。更好地，所述感應頭或者特別適于通過聯接裝置被聯接在焊接頭的移動裝置上，或者適于通過所述移動裝置被移動。無論哪種情況下，感應頭的移動都可以與所述焊接頭的移動保持同步或異步。本發明還提出，對接機的所述第一和第二上夾爪和/或所述第一和第二下夾爪，特別地是具有如下特征的夾爪各夾爪至少包括與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分，即所述夾爪的至少一部分，所述部分能接觸待焊接在另一帶材端部的帶材一端部，其特征在于，幾何形狀和至少一種構成材料能分別使得減少可能由電磁感應在所述夾爪內產生的渦電流的強度。此外，更好地，感應熱處理裝置的感應頭能特別地在待焊帶材的端部，或所述焊縫的上方或下方移動。優選地，如果需要的話，在整個焊接過程中，可以保留一支撐件，用于填充由切割機下刀片抽出所產生的空間，確保待被焊接的邊緣的合適的相對定位，所述感應頭因此能在對接機的上夾爪之間移動，所述上夾爪分別包括與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分。在相反的情況下，所述感應頭能在對接機的上夾爪和下夾爪之間移動。在任何情況下，靠近所述感應頭(例如，有可能因感應被太過加熱而破壞焊縫)的夾爪，包括與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分。此外，根據本發明的對接機的特征在于，其包括一支撐件，該支撐件至少局部由與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分的所述構成材料構成，且所述 支撐件在焊接過程中，可在用于被焊接的帶材的所述第一和第二端部下方被定位，所述支撐件被用于與所述夾爪協作，所述夾爪包括與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分，從而保證所述第一和第二帶材端部的夾緊。
本發明的實施和應用的示例參考以下附圖給出圖I根據現有技術的對接機，其具有在焊接之前切割帶材端部的構造；圖2根據現有技術的對接機，其具有根據焊接帶材的構造的第一變型；圖3根據現有技術的對接機，其具有根據焊接帶材的構造的第二變型；圖4根據現有技術的對接機，其包括熱處理裝置；圖5根據本發明的對接機的實施示例；圖6激光對接焊縫的感應加熱循環示例。
具體實施例方式圖I示出根據現有技術的對接機的實施示例，其具有帶材切割機的結構。一帶材端部，更確切的是第一帶材的尾部11被夾緊在對接機出口的第一對夾爪內，所述第一對夾爪分別是第一上夾爪21和第一下夾爪31。另一帶材的另一端部，更確切的是跟隨第一帶材的第二帶材的頭部12，被夾緊在對接機入口的第二對夾爪內，所述第二對夾爪分別是第二上夾爪22和第二下夾爪32。特別地，對接機的構造，特別地具有就位于切割兩個帶材的兩端部的位置上的所述夾爪。為此，對接機的切割單元包括能保持上刀片41，42的上刀片架4，以及能保持下刀片51，52的下刀片架5。在能切割所述尾部的上刀片41和下刀片51之間，實現對第一帶材的尾部11的切割，并與對第二帶材的頭部12的切割保持同步，所述對第二帶材頭部的切割在用于切割帶材同一端部的上刀片42和下刀片52之間實現。兩個下刀片51，52相對于上刀片41和42的位置，要求下夾爪31，32相對于上夾爪21，22縮回。圖2示出圖I所描述的同一帶材對接機，但具有根據焊接帶材端部的構造的第一變型。夾爪21，31，22，32處于焊接靠近位置。可移動的支撐件81，與上夾爪21，22協作，保證了第二帶材頭部12和第一帶材的尾部11的夾緊。激光束7保證了第二帶材頭部12與第一帶材的尾部11經由焊縫的接合。圖3示出如圖2所描述的同一帶材對接機，但具有根據帶材端部焊接的構造的第二變型。根據所述第二變型，上述描述的可移動的支撐件81被兩個壓輥82取代，所述壓輥與上夾爪21，22協作，保證第二帶材的頭部12與第一帶材的尾部11的夾緊。圖4示出根據現有技術的感應熱處理裝置的實施示例，其被包含在例如上述圖I描述的對接機中。所述感應熱處理裝置的感應頭9被設置在第二帶材的頭部12和第一帶材的尾部11下方，處于下夾爪31，32之間的由下切割刀片51，52通過所需的空間中，如圖I所示。帶材端部與感應頭9之間存在小空隙。感應頭的設置使支撐件81不能有助于夾緊，所述夾緊對第二帶材的頭部12相對于第一帶材的尾部11正確的相對定 位而言是需要的。圖5示出根據本發明的對接機的實施示例。所述對接機被用于帶材處理裝置的相繼帶材端部的對接。所述對接機尤其包括第一帶材端部12，例如第一帶材的頭部，與另一第二帶材端部11，例如第二帶材的尾部之間的焊接裝置(未示出)，兩對夾爪被對稱設置，所述兩對夾爪分別是包括第一上夾爪22和第一下夾爪32的第一對夾爪，其能例如在其之間緊緊夾住所述第一帶材端部12，以及包括第二上夾爪21和第二下夾爪31的第二對夾爪，其能夾住所述第二帶材端部11。特別地，所述夾爪對被用于使所述第一和第二帶材端部彼此面對面地保持與定位，以用于將所述帶材端部彼此焊接在一起。特別地，至少一個夾爪的特征在于其包括至少一部分322，333，312，212，所述部分的特征在于其幾何形狀和至少一種構成材料，其分別，即所述幾何形狀和所述構成材料，允許降低可能在所述夾爪內由熱處理裝置的電磁感應產生的渦電流的強度，所述熱處理裝置的特征在于，感應頭9的幾何形狀與所述夾爪的所述部分的幾何形狀互補。所述部分是與感應磁場幾乎不產生相互作用的部分，此外能與待焊帶材端部接觸。例如，第一上夾爪22的部分222能與第二帶材的頭部12的第一表面接觸，而第一下夾爪32的部分322能與第二帶材的頭部12的第二表面接觸。同樣，第二上夾爪21的部分212能與第一帶材的尾部
11的第一表面接觸，而第二下夾爪31的部分312能與第一帶材的尾部11的第二表面接觸。特別地，所述對接機的特征在于，其包括被用于在實現兩個帶材端部焊縫對接之前或之后進行感應熱處理的感應熱處理裝置，并且，所述感應熱處理裝置能適用于所述夾爪的所述部分222，322，212，312上。所述部分的幾何形狀特別適于所述焊縫的感應熱處理裝置的感應頭9。優選地，所述對接機包括所述兩對夾爪的至少兩個夾爪，也就是包括與感應磁場幾乎不產生相互作用的所述部分的夾爪。特別地，所述對接機可以接合至用于成卷的帶材的處理裝置中，其中，在所述處理裝置中的開卷的帶材末端(即第一帶材的尾部11)被停止在被稱為對接機的“出口”的夾爪之間(即第二上夾爪21和第二下夾爪31 )，此時，新帶材的頭部(例如第二帶材的頭部12)被引導至被稱為對接機的“入口”的夾爪之間(即第一上夾爪22和第一下夾爪32)，由此被夾緊在夾爪內的帶材兩端部能被切割，從而具有適合激光焊接的幾何形狀特征，且通過將夾爪靠近而被傳輸至焊接位置，帶有最小的懸伸部，隨后通過沿待焊接邊緣移動的激光束被相互焊接。特別地，根據本發明的對接機的特征在于，當帶材端部被夾緊在各對呈靠近構型的夾爪內，處于焊接位置，允許所述帶材端部在分開所述夾爪對的間距內具有較小的懸伸部時，可執行磁感應熱處理。此外，如圖5所示的對接機特別適合對接十分薄的帶材，所述帶材的頭部和尾部，在焊接完成之前被用于以激光切割。因此，分開第一和第二上夾爪的空間可以與分開下第一和第二下夾爪的空間相同。如果帶材端部的切割，要求使用切割機，分開第一和第二下夾爪的空間可以大于分開的第一和第二上夾爪的空間，從而使各下夾爪可以比上夾爪相對于其能接觸的帶材端部更縮后。在將進入處理設備的開卷的第一帶材與可在處理設備入口開卷的第二帶材相焊接之前，根據本發明的對接機能分別在第一和第二對夾爪21，22，31，32中夾緊第二帶材的頭部12與第一帶材的尾部11，且使所述夾爪對彼此相對靠近至帶材端部的焊接位置上。特別地，所述對接機能定位所述帶材端部，從而保證所述帶材端部從夾爪伸出較小的懸伸部，目的是保證待焊帶材的邊緣更好的相對定位。特別地，特別地當夾爪處于靠攏位置時，分開位于帶材同一側的所述夾爪的空間，例如上夾爪之間的間距2122，與用于對帶材對接焊縫的感應熱處理的感應頭的感應線圈的寬度相關。此外，與磁場幾乎不產生相互作用的各個部分222，212，322，312，能與其所屬的 夾爪的另一部分221，321，211，311——其特別是金屬的——相連。因此，根據本發明的各夾爪由至少兩部分構成，一方面是以構成材料與全部磁場幾乎不產生相互作用為特征的所述部分，另一方面是能與感應磁場相互作用的另一部分，兩者可被連接在一起。特別地，當所述夾爪處于靠攏位置時，第一上夾爪22 (或分別的下夾爪32)的所述另一部分222 (或分別地321)，以及第二上夾爪21 (或分別的下夾爪31)的所述另一部分211 (或分別地311)，與感應頭9的至少一個尺寸相關，目的在于使所述感應頭9能自由通過。特別地，所述感應頭9適于包括至少一個所述感應線圈92，其寬度921與所述部分222，212的所述部分222，212之間的間隙2122相關，當夾爪處于靠攏位置時，即當其具有用于實現焊縫或熱處理的空間構造時，所述部分222，212與磁場幾乎不產生相互作用，以及寬度為911的結構91。特別地，所述與磁場幾乎不產生相互作用的部分的幾何形狀，能允許后者突出至夾爪之外的長度等于所述間隙2122和所述間距2111之間差值的一半，并沿著所述夾爪的全部寬度。此外，所述部分212，222的突出部的厚度2121，能在熱處理之前和期間，適合所述帶材夾緊的機械和熱條件，并確定出感應頭9和帶材之間的空隙。所述空隙，即待焊接帶材的平面和感應頭之間的距離，因此等于所述突出部的厚度加上所述感應頭9和所述突出部的表面之間的小的間隙2123，所述突出部指向所述感應頭9方向，例如所述突出部的上表面。特別地，第一和第二下夾爪31，32，正如第一和第二上夾爪22，21，可分別包括由所述部分322，312構成的突出部，此外，所述下夾爪的各突出部之間的距離具有的值最多等于間隙2122的值。因此，根據本發明的夾爪包括至少一突出部，即能超過帶材端部一側并包含在與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分中的一部分。換言之，所述與磁場幾乎不產生相互作用的部分能形成一突出部，所述突出部能在帶材的端部的方向上，即在焊接區的方向上超出夾爪之外，且其在帶材行進方向上的長度，由將兩個上或下夾爪的可生成感應電流的部分以及與磁場幾乎不產生相互作用的部分分開的距離差值的一半決定。舉例而言，間隙2122大于或等于3mm,感應頭的線圈寬度921介于4_15mm之間，感應頭的寬度911介于15-30mm之間，間距2111至少等于感應頭的寬度911加上1mm，所述突出部的厚度2121介于4-10mm之間，且介于所述感應頭9和朝向所述感應頭9的所述突出部的表面之間的間隙2123介于0. 5_5mm之間。最終，根據本發明的所述夾爪的相同設計特別可被應用于如圖I所示的包括機械剪切機構的焊機上。特別地，如圖3所示的所述支撐件81的至少一部分可以由所述構成材料構成。更好地，所述構成材料可耐受機械沖擊和熱沖擊。舉例而言，所述材料是例如Si3N4, Al2O3, Al N 的技術陶瓷。圖6示出激光對接焊縫的感應加熱循環示例。為了保證將帶材第一端部與另一帶材第二端部對接，在沿由箭頭所指方向移動的激光束7下，熱循環Cl具有熔浴B前的加熱階段C11，與熔化待焊接端部和構成熔浴的成分對應的最大溫度階段C12，以及在熔浴之后的冷卻階段C12。在根據上述本發明的感應熱處理裝置的第一感應頭93的感應作用下，激光束7展開預加熱循環C2，其作用在于減緩冷卻速度C13，直到行進速度C’ 13。所述冷卻速度的降低，對受焊縫影響區域的材料結構有直接的影響。例如，所述降低允許避免在C13下形成馬 氏體結構，且有利于在C13’下形成貝氏體或珠光體的結構。在根據本發明的熱處理裝置的第二感應頭94的感應作用下，能跟隨激光束7移動的所述第二感應頭94，展開再加熱熱循環C3，所述循環包括再加熱階段C31，溫度保持階段C32以及冷卻階段C33，目的在于實現對受焊縫影響區材料結構的軟化處理，例如對馬氏體結構的回火。各感應頭93，94可分開或協作使用，從而獲得目標的冶金結構。總之，可以包含在根據本發明的對接機的一個或多個夾爪內的與磁場幾乎不產生相互作用的所述部分的電，磁，幾何與物理特征，及其與感應熱處理裝置的協作，使得解決夾爪與感應熱處理裝置之間的所有機械和電磁干擾問題，并同時保留使所述夾爪靠攏的可能，正如在未配備感應熱處理裝置的機器中一樣，且因此能繼續保證待焊接邊緣十分精確的定位以及高質量的焊縫。
權利要求
1.一種通過焊接進行帶材對接的帶材對接機的夾爪(22，32，31，21 )，其特征在于，能與待被焊接在另ー個帶材端部(12)上的一個帶材端部(11)接觸的所述夾爪的至少一部分(222，212，312，322)的特征是所述部分的幾何形狀與至少ー種構成材料分別允許降低會在所述夾爪內由于電磁感應產生的渦電流的強度。
2.根據權利要求I所述的夾爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料是絕緣材料。
3.根據權利要求I或2中任一項所述的夾爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料的特征是相對透磁率小于5。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的夾爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料具有大于IO9Q cm的電阻系數。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的夾爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述材料的特征是熱導率大于IOW HT1 r1以及熱膨脹系數介于2-10X 10_6 K-1之間。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的夾爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述部分(222,212,312,322)的所述幾何形狀是與電磁感應熱處理裝置(9)的幾何形狀互補的幾何形狀，所述幾何形狀一方面能減少會在所述夾爪(22，32，31，21)內由于電磁感應熱處理裝置(9)引起的磁感應流，且另一方面允許在將一個帶材端部(11)焊接在另ー個帶材端部(12)之前或之后進行電磁感應熱處理而無需所述夾爪(22，32，31，21)相對于所述帶材端部(11，12)的任何移動。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的夾爪(22，32，31，21)，其特征在于，所述部分(222，212，312，322)構成能在帶材端部(11，12)方向延伸的突出部，所述突出部沿第一長度覆蓋夾爪(22，32，31，21)的全部寬度，并且所述突出部的垂直于所述第一長度的長度和厚度能根據感應頭的至少ー個尺寸被確定。
8.ー種熱處理裝置(9)，其適于在形成所述焊縫之前或之后通過電磁感應對兩個相繼的帶材端部(11，12)的對接焊縫進行熱處理，所述感應熱處理裝置還能適用于對接所述帶材的對接機，所述對接機包括能焊接所述相繼的帶材端部的焊接裝置、能使所述帶材端部(11，12)保持固定的兩對夾爪(22，32，31，21)，其中，所述兩對夾爪(22，32，31，21)中的至少兩個夾爪(22，32，31，21)是根據權利要求I所述的夾爪，所述熱處理裝置(9)的特征在于感應頭(91 )，所述感應頭的幾何形狀與所述兩個根據權利要求I所述的夾爪(22，32，31，21)的每ー個的所述部分(222，212，312，322)的幾何形狀互補。
9.根據權利要求8所述的熱處理裝置，其特征在于，其包括用于移動所述感應頭(91)的移動裝置，該移動裝置能使所述感應頭(91)的移動與所述焊接裝置的移動相互關聯。
10.一種用于將帶材處理設備的相繼的帶材端部(11，12)進行對接的對接機，所述對接機包括用于焊接第一帶材端部(11)與另ー第二帶材端部(12)的焊接裝置、以及對稱設置的兩對夾爪(22，32，31，21)，所述兩對夾爪分別是第一對夾爪(21，31)和第二對夾爪(22,32),所述第一對夾爪包括能夾緊所述第一帶材端部(11)的第一上夾爪(21)與第一下夾爪(31)，所述第二對夾爪(22，32)包括能夾緊所述第二帶材端部(12)的第二上夾爪(22)和第二下夾爪(32)，所述兩對夾爪(22，32，31，21)被用于將所述第一帶材端部(11)與所述第二帶材端部(12)彼此面對地保持與定位，以便將所述帶材端部(11，12)相互焊接，其特征在于，所述兩對夾爪的至少兩個夾爪(22，32，31，21)是根據權利要求I所述的夾爪。
11.根據權利要求10所述的對接機，其特征在于，所述第一上夾爪和第二上夾爪(21，22)是根據權利要求I所述的夾爪。
12.根據權利要求10或11中任一項所述的對接機，其特征在于，所述第一下夾爪和第二下夾爪(31，32)是根據權利要求I所述的夾爪。
13.根據權利要求10至12中任一項所述的對接機，其特征在于，其包括支撐件，該支撐件至少局部由根據權利要求I所述的夾爪的所述構成材料構成，且所述支撐件在焊接過程中，能夠在待被焊接的所述第一和第二帶材端部(11，12)下方被定位，所述支撐件被用于與根據權利要求I所述的夾爪(21，22)協作，從而保證所述第一和第二帶材端部(11，12)的夾緊。
14.根據權利要求10至13中任一項所述的對接機，其特征在于，其包括根據權利要求7所述的熱處理裝置(9)。
15.根據權利要求14所述的對接機，其特征在于，所述熱處理裝置(9)能被聯接在所述 焊接裝置上。
全文摘要
本發明描述了一種用于對接帶材處理設備的相繼帶材端部(11，12)的對接機，所述對接機包括第一帶材端部(11)與另一帶材的第二帶材端部(12)的焊接裝置，以及對稱設置的兩對夾爪(21，22，31，32)，分別是包括第一上夾爪(21)與第一下夾爪(31)的能夾緊所述第一帶材端部(11)的第一對夾爪(21，31)，以及包括第二上夾爪(22)和第二下夾爪(32)的能夾緊所述第二帶材端部(12)的第二對夾爪(22，32)，所述夾爪(21，22，31，32)被用于使所述第一帶材端部(11)相對于所述第二帶材端部(12)保持與定位，從而將所述帶材端部(11，12)相互焊接，其特征在于，所述兩對夾爪的至少兩個夾爪(21，22，31，32)分別包括能與帶材端部(11)之一接觸的部分(222，322，212，312)，所述部分被焊接在另一帶材端部(12)之上，所述部分(222，322，212，312)的特征在于其幾何形狀以及至少一種構成材料能分別減少可能在所述夾爪中由于電磁感應而產生的渦電流的強度。
文檔編號C21D1/42GK102858488SQ201080066404
公開日2013年1月2日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年4月23日
發明者埃爾維·托馬森, 法比安·博萊格 申請人:西門子奧鋼聯冶金技術有限公司