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1. (WO2019030392) DEVICE AND METHOD FOR THE FRICTION WELDING OF WARM METALLIC PRODUCTS
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Vorrichtung und Verfahren zum Reibschweißen warmer metallischer Produkte

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reibschweißen warmer metallischer Produkte wie Vorbänder, nachfolgend auch nur Bänder genannt, und/oder Brammen, insbesondere Dünnbrammen, wie sie in sogenannten CSP-Anlagen gefertigt werden.

Derartige CSP-Anlagen walzen vorab gegossene Dünnbrammen im Wesentlichen unter Ausnutzung der Gießhitze direkt entweder im Batch-Betrieb, im Semi-Endlos-Betrieb oder im Endlos-Betrieb direkt zum Warmband aus.

2. Stand der Technik

Einrichtungen zum Verbinden von Vorbändern oder Knüppeln vor einer Fertigstraße zum Endloswalzen sind bekannt. Beispiele für den Stand der Technik sind die DE 2 742 151 C2, die DE 2 844 354 A1 , die EP 0 201 744 A2, die EP 0 492 368 B1 , die EP 0 495 124 B1 , die EP 0 691 163 A1 , die EP 0 661 1 12 B1 und die DE 10 062 193 B4.

Als Verbindungstechnologien sind dem Fachmann prinzipiell das mechanische Verbinden bekannt, beispielsweise durch Nieten und anschließendes Zusammenwalzen, durch Pressschweißen, bevorzugt nach induktivem Vorwärmen der Verbindungsstelle, durch formschlüssiges Verbinden, Lichtbogenschweißen und Überlappen der Vorbänder sowie anschließendes Schneiden und gleichzeitiges Festpressen.

Insbesondere in CSP-Anlagen muss die Walzgeschwindigkeit im Wesentlichen auf die Gießgeschwindigkeit der vorgeschalteten Gießanlage abgestimmt werden, um entweder einen Direkteinsatz ohne Schneiden der gegossenen Dünnbramme zu ermöglichen oder aber die Fertigwalzstraße in einer betriebswirtschaftlich sinnvollen Weise nutzen zu können. In den Patentanmeldungen DE 10 2009 037 278 A1 und EP

0 889 762 B1 ist beispielhaft beschrieben, in einer Ein-Strang-Gießanlage eine Dünnbramme endlos zu vergießen und direkt ohne Unterbrechung anschließend in einer Walzstraße auf die gewünschte Enddicke herunter zu walzen.

Nachteilig ist hierbei, dass mit dem Massenfluss der Gießanlage auch gewalzt werden muss und sich deshalb oft eine relativ niedrige Endwalztemperatur einstellt und/oder zusätzlich innerhalb der Walzstraße das Vorband aufwändig nachgeheizt werden muss. Weiterhin ist die Produktivität der Gesamtanlage betriebswirtschaftlich vergleichsweise niedrig, da nur eine Gießmaschine mit der Walzstraße beim Endlos-Gieß-Walzen verbunden werden kann, die Walzstraße aber prinzipiell einen deutlich höheren Massenfluss erlaubt als eine einzelne Gießmaschine.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, mit denen einer oder mehrere der oben genannten Nachteile überwunden werden können.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zum Reibschweißen warmer metallischer Produkte wie Bänder und/oder Brammen, insbesondere Dünnbrammen, eine Fördereinrichtung für mindestens zwei hintereinander angeordnete Bänder und/oder Brammen sowie eine Andrückvorrichtung zum Andrücken des Kopfes des nacheilenden Bandes und/oder der Bramme an das Ende des voreilenden Bandes und/oder der Bramme auf. Die Andrückvorrichtung kann zwei Klemmeinrichtungen aufweisen, die zum Klemmen bzw. Einspannen der beiden zu verbindendenden Band- oder Brammenenden eingerichtet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass zwischen den beiden Kontaktflächen ein Konturelement, das weiter unten

beschrieben ist, vorgesehen sein kann. Die Formulierung "Andrücken" impliziert daher nicht notwendigerweise einen direkten Kontakt zwischen den beiden Kontaktflächen der zu verbindenden Bänder bzw. Brammen, auch wenn dies gemäß bestimmter Ausführungsformen der Fall ist. Die Andrückvorrichtung weist erfindungsgemäß ein Losteil und ein sogenanntes Festteil auf, um die Kontaktflächen der Bänder und/oder Brammen zueinander zu fixieren, wobei das Losteil gegenüber dem Festteil so in Vibrationen versetzt werden kann, dass die zwei hintereinander angeordneten Bänder und/oder Brammen miteinander unter Einfluss der Reibenergie zwischen den Kontaktflächen verschweißbar sind. Die Reibenergie kann ein plastisches Fließen an den Kontaktflächen bewirken. Alternativ können zu diesem Zweck zwei Losteile, ohne Festteil, vorgesehen sein. Die Kontaktflächen sind so beschaffen und/oder ausgerichtet, dass zu Beginn des Reibschweißprozesses die Kontaktflächen eine Punkt- oder Linienberührung oder einen Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche, vorzugsweise von weniger als 20% in Bezug auf die gesamte zugehörige Kontaktfläche, aufweisen.

Wenn im Weiteren von "Dünnbrammen" oder "Brammen" die Rede ist, sind Bänder oder bandförmige Produkte mitumfasst. Sie sind nur zur Verbesserung der Lesbarkeit nicht immer explizit genannt. Es sei darauf hingewiesen, dass die zu verschweißenden Stirnflächen der Brammen als Kontaktflächen bezeichnet werden, auch wenn sie zu Beginn des Verschweißens nur teilweise - etwa punkt- oder linienförmig oder entlang einer Teilkontaktfläche - miteinander in Kontakt stehen. Die prozentuale Angabe einer Teilkontaktfläche bezieht sich auf die gesamte zugehörige Stirnfläche, die während des Reibschweißens mehr und mehr mit der gegenüberliegenden Stirnfläche in Kontakt kommt, bis schließlich im Wesentlich die gesamte Stirnfläche reibverschweißbar ist. Die einseitige (die Kontaktfläche nur einer Bramme ist konturiert) oder beidseitige (die Kontaktflächen beider Brammen sind konturiert) Konturierung ist so eingerichtet, dass sich unmittelbar vor dem Verschweißen eine Punkt- oder Linienberührung oder ein Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche von vorzugsweise weniger als 20% der Kontaktfläche ergibt. Dies umfasst eine zeitweise Punkt- oder Linienberührung oder einen zeitweisen Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche zu Beginn des

Reibschweißprozesses. In anderen Worten: Es ist möglich und zulässig, dass an einer bestimmten Position während der Oszillationsbewegung zu Beginn des Reibschweißprozesses ein hoher flächiger Kontakt auftritt, sofern an einer anderen Position bzw. zu einem anderen Zeitpunkt die besagte Punkt- oder Linienberührung oder der Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche vorliegt. Dadurch werden eine hohe lokale Pressung und ein hoher lokaler Wärmeenergieeintrag erzielt. Weiterhin kann dadurch ein eventuell vorhandener Zunder während der Vibrationsbewegung besser nach außen verdrängt werden. Mit zunehmender Reibdauer unter einem definierten Druck oder einer definierten Kraft entsteht ein zunehmend flächiger Kontakt zwischen den Kontaktflächen bis vorzugsweise die gesamte Kontaktfläche zur Anlage kommt und sich nach einem abschließenden Druck eine gute Reibschweißverbindung einstellt. Das neue Verbindungsverfahren und der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reibschweißen stellen somit eine schnelle, zuverlässige und wenig aufwändige Verbindungstechnologie bereit.

Die erfindungsgemäße Verbindungstechnologie nutzt das Reibschweißen bzw. Vibrationsschweißen. Im Gegensatz zum Reibschweißen von kalten Bauteilen, wie dies beispielsweise in der US 5,165, 589 A beschrieben ist, liegen die Bänder und/oder Brammen, insbesondere Dünnbrammen und Vorbänder, vor der Fertigstraße vorzugsweise auf einem Temperaturniveau von mehr als 900°C bis über 1.100°C. Der Fachmann spricht hierbei von Warmprodukten, die sich dadurch

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auszeichnen, dass sie eine Temperatur oberhalb von Li^dus aufweisen. Die

Temperatur TLiqUidus ist material- bzw. legierungsabhängig, liegt bei den von CSP-Anlagen vergossenen Güten jedoch regelmäßig oberhalb von 900°C, insbesondere bei ungefähr 1550°C. Somit reduziert sich durch das Reibschweißen warmer metallischer Produkte im oben beschriebenen Sinne die Aufwärmzeit der Oberflächen und damit die Verbindungszeit beim Reibschweißen selbst. Darüber hinaus ist des denkbar, die Ofentemperatur und damit die Produkttemperatur gezielt anzuheben oder abzusenken. Beim Reibschweißen wird zielgerichtet durch Vibration und Druck sehr energieeffizient an der Fügeebene und oberflächennah, üblicherweise in einem Bereich < 50 mm (gemessen von der Kontaktfläche), die zum Zusammenschweißen

erforderliche Temperatur erzeugt. Weiterhin kann bei der Anwendung des Reibschweißens gegebenenfalls auf Zusatzmedien, wie etwa Schweißmittel, oder andere Verbindungselemente, wie z. B. Nieten usw., verzichtet werden. Der Kraftaufwand für das Zusammenfügen ist gering im Vergleich zu anderen bekannten Technologien. Besonders gut können auch Stähle mit einem höheren Kohlenstoffgehalt, bei denen andere Verbindungsverfahren entweder versagen oder zumindest besonders aufwändig sind, miteinander verschweißt werden.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Konturierungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, um eine oder beide Kontaktflächen so zu bearbeiten oder zu konditionieren, vorzugsweise durch Schneiden, Fräsen, Biegen, Pressen, Deformieren und/oder (das "und/oder" bezieht sich stets auf alle Elemente der Aufzählung, wodurch alle möglichen Kombinationen umfasst sind) Flämmen und/oder gezieltes Erwärmen oder Abkühlen, dass zu Beginn des Reibschweißprozesses zwischen den Kontaktflächen eine Punkt- oder Linienberührung oder ein Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche, vorzugsweise von weniger als 20%, vorliegt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vor dem Reibschwei ßprozess ein Konturelement, etwa ein Draht, Drahtgeflecht oder Profilstab, zwischen die Kontaktflächen gebracht werden, so dass zu Beginn des Reibschweißprozesses die Kontaktflächen mit dem Konturelement eine Punkt- oder Linienberührung oder einen Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche, vorzugsweise von weniger als 20%, aufweisen.

Ziel der mechanischen oder auch thermischen Konturierung ist es, dass die beiden benachbarten Kontaktflächen in einem Winkel zueinander stehen, unterschiedliche Formen oder Profilierungen haben, erhabene Stellen oder Vertiefungen vorhanden sind, so dass zu Beginn des Verschweißens eine Punkt- oder Linienformige oder teilflächige Anlage der oben beschriebenen Art erzielt wird. Weiterhin kann die Konturierung derart vorgenommen werden, dass der Wulst beim Fügen minimiert und/oder die Kontur im Hinblick auf die Spannungsverteilung beim anschließenden Walzen optimiert wird. Die Bearbeitung der Kontaktfläche(n) kann hierbei unmittelbar vor der Verbindungseinrichtung durchgeführt werden. Alternativ kann die Bearbeitung der Kontaktfläche(n) funktional und/oder örtlich getrennt, so beispielsweise vor einem Rollenherdofen, durchgeführt werden. Um ein punkt- oder linienförmiges Anschweißen auch im Fall nicht konturierter Kontaktflächen zu ermöglichen, kann alternativ oder zusätzlich ein Konturelement zwischen den Kontaktflächen vorgesehen sein. Das Konturelement kann in Breitenrichtung und/oder Dickenrichtung der Bramme(n) verlaufen. Vorzugsweise ist das Konturelement vor der Kontaktfläche der Bramme der Festseite F fixiert oder eingespannt. Das Konturelement dient der Erzeugung einer Punkt- oder Linienberührung oder Teilflächenberührung, wodurch die oben dargelegten technischen Wirkungen erhalten werden. Das Konturelement kann kalt angewendet werden, vorzugsweise jedoch vorgewärmt auf Brammentemperatur. Ferner wird das Konturelement vorzugsweise zunderfrei angewendet.

Vorzugsweise ist die Andrückvorrichtung entlang zumindest einer Teilstrecke der Fördereinrichtung beweglich angeordnet. Hierdurch wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der das Verbinden zweier aufeinanderfolgender Bänder und/oder Brammen flexibel und gegebenenfalls auch im Takt der Förderung der einzelnen Bänder und/oder Brammen hin zur Walzstraße umgesetzt werden kann. Besonders bevorzugt ist Bewegbarkeit der Andrückvorrichtung mit der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung synchronisierbar.

Die Konturierungseinrichtung ist ein Beispiel für ein Mittel zum Bearbeiten des Endes des vorauseilenden Bandes und/oder der Bramme und/oder des Kopfs des nacheilenden Bandes und/oder der Bramme. Zusätzlich dazu oder alternativ kann ein solches Mittel zum Bearbeiten eine Stanzschere umfassen, die eingerichtet ist, um das Ende des vorauseilenden Bandes und/oder der Bramme und den Kopf des nacheilenden Bandes und/oder der Bramme zeitgleich zu beschneiden. Hierdurch wird Zeit gespart. Ferner sind die Kontaktflächen bereits parallel ausgerichtet und passen beim anschließenden Verbindungsprozess gut, insbesondere keilfrei, zusammen.

Aufgrund des Umstands, dass auf warmen metallischen Produkten Zunder anhaftet, ist die Vorrichtung vorzugsweise so ausgelegt, dass der Zunder vor dem

Reibschweißen von den Kontaktflächen entfernt wird. Dies kann beispielsweise durch Bewegung der Band- oder Brammenenden vertikal in Dickenrichtung und/oder horizontal in Breitenrichtung zueinander, vorzugsweise bei niedriger Anpresskraft und vergleichsweise großer Amplitude, erfolgen, wodurch der Zunder zum großen Teil abgeschabt oder weggeschoben werden kann. Alternativ lässt sich ein Großteil des Zunders seitlich an den Kopfseiten unmittelbar vor dem Zusammenfügen auch durch mechanisches Bürsten, Fräsen, Hobeln oder Feilen, Entzundern der Stirnseitenflächen mittels eines Wasserstrahls, Abschneiden von Kopf und Ende oder kurzzeitiges Zusammendrücken der Brammen und/oder Bänder im Kopf-Enden-Bereich von der Seite oder von Oben mit Stempeln oder Quetschrollen oder Stauchwalzen im Zunderbrecherprinzip beseitigen. Letztes ist besonders vorteilhaft, da gleichzeitig die Brammenenden gerichtet und von eventuellen Querwölbungen befreit werden. Auch ein Entzundern durch Flämmen der Kontaktflächen oder Anlegen von Strom zwischen den beiden Brammenenden ist möglich.

Vorzugsweise weist die Andrückvorrichtung und/oder die Transportstrecke vor der Andrückvorrichtung Mittel zum Zentrieren und/oder Ausrichten der Bänder und/oder Brammen auf der Fördereinrichtung auf, wobei diese Mittel vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb eines Rollenherdofens vorgesehen sind. Indem zumindest ein Teil der Zentrierarbeit in den Rollenherdofen verlegt wird, kann Platz eingespart werden. Teile oder die Gesamtheit der ofeninneren Zentriermittel können in den Rollenherdofen einfahrbar und aus diesem ausfahrbar eingerichtet sein.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Einrichtung auf, durch welche eine oder beide Kontaktflächen der Brammen und/oder Bänder - vorzugsweise im Bereich der Andrückvorrichtung, zwischen einer Vorrichtung zur Bearbeitung der Kontaktflächen und der Andrückvorrichtung oder im Wesentlichen im gesamten Bereich der Verbindungseinrichtung - unter Schutzgas oder nahezu Vakuum oder reduzierendes Gas gesetzt werden kann, wobei die Einrichtung im letzteren Fall vorzugsweise so eingerichtet ist, dass der Bereich unter einem reduzierenden Gas mit einem Wasserstoffanteil von weniger als 30%, besonders bevorzugt zwischen größer 0% und 10%, gehalten wird. Dadurch können die Kontaktflächen der Brammen nach dem

Schneiden bzw. Bearbeiten bis zum Beginn des Reibschweißprozesses frei von Zunder gehalten werden, falls dies gewünscht wird.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise zwischen Gießmaschinen und einer Walzstraße einer CSP-Anlage und/oder hinter einem Ofen angeordnet und zum Reibschweißen der Bänder und/oder Brammen aus den Gießmaschinen zur Zufuhr in die Walzstraße ausgelegt. So werden vorzugsweise Bänder und/oder Brammen, insbesondere Dünnbrammen, aus wenigstens zwei Gießmaschinen einer CSP-Anlage mit einer Walzstraße verbunden.

Das Reibschweißen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt im Detail wie folgt: Die Andrückvorrichtung erfasst und fixiert vorzugsweise zunächst das Ende des Vorbandes bzw. der Bramme. Dieser sogenannte Festteil F der Andrückvorrichtung folgt vorzugsweise der Einzugsgeschwindigkeit des Bandes oder der Bramme in die Walzstraße hinein. Das nacheilende Band oder die Bramme wird mittels der Andrückvorrichtung vor das Ende der vorauseilenden Bramme oder des Bandes bewegt. Die sogenannte Losseite der Andrückvorrichtung fixiert dann das Ende und bewegt den Kopf der nacheilenden Bramme oder des Bandes gegen das Ende des vorauseilenden Bandes oder der Bramme. Die Losseite der Andrückvorrichtung wird, nachdem Kopf und Ende der aufeinanderfolgenden Bänder oder Brammen aneinander liegen, bei einem gleichzeitig aufgebrachten Druck, einer Kraft und/oder einem zeitlich variablen Druck- oder Kraftverlauf in Vibrationsbewegung versetzt. Die Losseite wird also gegenüber der Festseite bewegt, so dass infolge der Reibenergie an der Kontaktfläche eine Oberflächenerwärmung der beiden Kontaktflächen der miteinander zu verbindenden Bänder oder Brammen entsteht. Der aufzubringende Druck bzw. die aufzubringende Kraft kann unter Berücksichtigung der angenommenen Kontaktfläche errechnet werden.

Vorzugsweise wird dabei der Anpressdruck im Niveau etwas kleiner als die Fließfestigkeit des Materials gewählt und von einem Modell gesteuert. Bei bestimmten Schopfbedingungen - etwa der oben dargelegten Punkt-, Linien- oder Teilflächenberührung - kann es dabei zu einem Rauigkeitsabtrag und einer

plastischen Deformation an den Kopfseiten kommen, so dass die Reibflächen zunehmend vergrößert werden. Die Oszillationsfrequenz beträgt vorzugsweise < 250 Hz und besonders bevorzugt < 50 Hz. Nach Einstellung einer ausreichend hohen Fügezonentemperatur, vorzugsweise 65 % der Solidustemperatur bis etwas unterhalb der Liquidustemperatur, erfolgt zur Beendigung des Verschweißprozesses vorzugsweise ein Abbremsen des Vibrationsantriebs und ein Zusammendrücken der beiden Enden gegeneinander, vorzugsweise unter einem Druck, der höher als die Fließfestigkeit des Materials eingestellt ist, wodurch der eigentliche Verbindungsvorgang bzw. Schweißvorgang stattfindet.

Vorzugsweise beträgt die Schwingungsamplitude an den Kontaktflächen der Bramme oder des Bandes während der Vibrationsbewegung in Dickenrichtung < 80%, besonders bevorzugt < 30%, der Dicke des Produktes und/oder in Breitenrichtung < 50mm, besonders bevorzugt < 20mm.

Vorzugsweise wird der Druck vom Kopf gegenüber dem Ende solange aufrechterhalten oder ein Zug zwischen Kopf und Ende wird solange vermieden, bis der Schweißvorgang bzw. der Abkühlvorgang an der Fügestelle abgeschlossen ist.

Vorzugsweise werden, bevor Kopf und Ende der nacheinander angeordneten Brammen oder Bänder zum Verschweißen endgültig gegeneinander bewegt werden, die Enden bearbeitet, vorzugsweise beschnitten oder in Gänze abgeschnitten, oder erst beschnitten und anschließend konturiert, damit sich eine saubere Anlage der beiden Fügeenden ergibt, wobei hierdurch auch eine gleichzeitige Entzunderung erfolgt. Dies kann beispielsweise mittels einer Stanzschere erfolgen, welche vorzugsweise synchron mit den beiden Brammen und/oder Bändern bewegt wird, wenn die Enden geschnitten werden. Vor und hinter dem Scherenstempel können zusätzlich Brammen- oder Band-Niederhalter angeordnet sein, um den Beschneidoder Schneidvorgang zu unterstützen.

Vorzugsweise werden auch die jeweiligen nachfolgenden Brammen oder Bänder, bevor sie in den Bereich der Vorrichtung zum Reibschweißen einlaufen und/oder bevor sie an den Enden geschnitten werden, seitlich ausgerichtet, so dass sie mittig und im Mittel gerade passend zu den vorauseilenden Brammen oder Bändern positioniert sind.

Durch den Klemmvorgang wird der Band- oder Brammenoberfläche Temperatur entzogen. Vorzugsweise kann daher durch Aktivierung einer Induktionsheizung hinter der Verbindungseinrichtung dieser Band- oder Brammenbereich wieder lokal nacherwärmt werden. Die Rollgangsrollen der Fördereinrichtung in der Verbindungsstrecke werden vorzugsweise während des Reibschweißprozesses teilweise aus dem Wirkbereich der Andrückvorrichtung bewegt. Vorteilhaft werden überdies Wärmedämmungen in den Transportbereich geschwenkt oder geschoben, um die Temperaturverluste des Bandes oder der Bramme zu minimieren.

Die Vibrationsbewegung der Andrückvorrichtung auf der Losseite L kann während des Erwärmungsprozesses in Breitenrichtung oder alternativ in Dickenrichtung oder in beide Richtungen kombiniert einer Ellipsenbahn folgend und/oder mit einer kreisförmigen Bewegung um den Mittelpunkt der Brammen- oder Bandkontaktfläche durchgeführt werden.

Vorzugsweise können auch bei einem Erwärmungsprozess beide Klemmeinrichtungen der Andrückvorrichtung am Kopf und Ende gegeneinander relativ vibrierend bewegt werden. In anderen Worten, die Andrückvorrichtung weist zwei Losseiten auf, wobei die beiden Enden beispielsweise in Dickenrichtung gegeneinander schwingend zueinander bewegt werden können. Hierdurch kann die Schwingungsamplitude der jeweiligen Seite innerhalb der Andrückvorrichtung reduziert werden, wodurch gegebenenfalls auch auf die Umgebung übertragene Schwingungen reduziert werden können.

Die Schwingungsaufbringung kann mechanisch durch einen Kurbelantrieb oder mittels Hydraulik- und Servoventiltechnik oder durch elektromagnetische Antriebe erfolgen.

Der Kopf und das Ende der miteinander zu verbindenden Brammen und/oder Bänder weisen beim Verbindungsprozess vorzugsweise ungefähr dieselbe Temperatur auf, wobei ein Temperaturunterschied von maximal 50°C besonders bevorzugt ist. Dies kann durch entsprechende Temperaturführung und Durchlaufgeschwindigkeit innerhalb eines vorgeschalteten Ofens, vorzugsweise eines CSP-Ofens, eine Kühlung der wärmeren Brammenseite beispielsweise mit Wasser oder eine induktive Aufheizung vor der Verbindungsstrecke und lokales Aufheizen des kälteren Endes erreicht werden.

Vorzugsweise wird die Andrückvorrichtung oder zumindest Teile derselben, beispielsweise die Klemmbacken, vorzugsweise zusammen mit weiteren Aggregaten, wie beispielsweise einer Schere, Rollen und/oder Dämmhauben usw., während des Verbindungsprozesses in Materialtransportrichtung der Fördereinrichtung vorbewegt und linear geführt.

Zum Abfangen bzw. zur Dämpfung von Vibrationen und Verhinderung der Übertragung von Vibrationen auf die Umgebung der Brammen bzw. Bänder in Breiten- und/oder Dickenrichtung sind vorzugsweise Treiber und/oder seitliche Führungsrollen unter einem vorab festgelegten Abstand zur Verbindungsstelle vorgesehen.

Die Klemmung mittels der Andrückvorrichtung kann sowohl an der Ober- und Unterseite als auch alternativ an den Seitenflächen der Brammen und/oder Bänder durchgeführt werden. Auch ein kombiniertes Klemmen an den Seitenflächen und lokal im z. B. mittleren Bereich an der Ober- und Unterseite ist möglich. Die Auflagefläche zwischen der Andrückvorrichtung und der Bramme und/oder dem Band kann als eine vollflächige Auflage oder alternativ mit erhabenen Formen ausgeführt werden, um die Klemmung sicherer zu fixieren. Beim Klemmen zwischen Ober- und Unterseite werden vorzugsweise gleichzeitig die Bramme bzw. das Band gerade gedrückt und eventuelle Wölbungen oder Wellen eliminiert. Die Warmseite der Andrückvorrichtung kann aus einem wärmebeständigen Stahl oder einem wärmeisolierenden oder

wärmeverlustreduzierenden Material ausgeführt sein. Vor dem Klemmen können auch diese Bereiche entzundert werden.

Um den Verbindungsprozess optimal steuern und überwachen zu können und die Erwärmungsdauer beim Reibschweißen zu minimieren, wird vorzugsweise die Oberflächentemperatur an oder dicht neben der Fügestelle gemessen. Aus der gemessenen Maximaltemperatur wird dann bevorzugt über ein Rechenmodell, etwa abhängig von dem Brammen- oder Bandmaterial, der Dicke des Bands bzw. der Bramme und/oder vom Abstand Messstelle/Fügestelle, die Temperatur im mittleren Bereich der Fügefläche ermittelt. Nach Erreichen der erforderlichen Brammen- oder Bandtemperatur und unter Berücksichtigung der Reibzeit bei der entsprechenden Temperatur wird dann vorzugsweise der Erwärmungsprozess durch Abbremsen des Vibrationsprozesses beendet. Anschließend können die beiden Enden gegeneinander gedrückt werden, wodurch der eigentliche Verbindungsvorgang bzw. Schweißvorgang stattfindet.

Die Kontakttemperatur bzw. der Zeitpunkt des eigentlichen Verbindungsvorgangs kann auch alternativ oder ergänzend durch Berechnung der Reibwärme theoretisch unter Berücksichtigung der mittleren Relativgeschwindigkeit der Reibflächen zueinander, des mittleren Anpressdruckes, der Amplitude oder des mittleren Reibwegs und der Anzahl der Oszillationen abgeschätzt werden.

Die zeitlichen Abläufe des Reibschweißprozesses und die Aktivierung der oben erwähnten Einrichtungen und Einstellwerte (spezifischer Druck, Oszillationshub, Relativgeschwindigkeit der Kontaktflächen zueinander, Oszillationszeiten, Anpresszeiten usw.) auch in Abhängigkeit der zu verbindenden Materialien, Eingangstemperaturen und Produktdicken können von einem Prozessmodell vorgegeben und gesteuert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient wie die Vorrichtung zum Reibschweißen warmer metallischer Produkte. Die technischen Wirkungen, bevorzugten

Ausführungsbeispiele und Beiträge zum Stand der Technik, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten auf analoge Weise für das Verfahren.

Ein Reibschweißen nach der obigen Beschreibung ist nicht nur für Warmbänder oder warme Brammen sondern auch für Knüppel, Träger, Platten usw. anwendbar. Das Reibschweißen findet vorzugsweise vor einer Walzstraße, etwa einer konventionellen Warmbandstraße oder einer Walzstraße einer CSP-Anlage, insbesondere vor einer Fertigstraße, statt.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.

4. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren näher erläutert:

Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum

Reibschweißen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 ist eine schematische Seiten- und Draufsicht einer Andrückvorrichtung als Bestandteil einer Vorrichtung zum Reibschweißen gemäß der Ausführungsform der Erfindung,

Figur 3 ist eine schematische Draufsicht der Andrückvorrichtung als Bestandteil einer Vorrichtung zum Reibschweißen warmer metallischer Produkte während des Schritts des relativen Bewegens der Kontaktflächen zueinander,

Figur 4 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Ausschnitt Andrückvorrichtung auf eine vergrößerte Weise zeigt,

Figur 5 zeigt Ausführungsformen konturierter Kontaktflächen (Figuren 5a bis

5c), sowie eine Ausführungsform, in der ein Konturelement (Figur 5d) angewendet wird,

Figur 6 ist eine schematische Draufsicht eines Abschnitts der Vorrichtung zum

Reibschweißen gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Figur 7 ist eine schematische Draufsicht eines Abschnitts der Vorrichtung zum

Reibschweißen gemäß einer weiteren Ausführungsform.

5. Ausführliche Beschreibung einzelner Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Reibschweißen, im Folgenden auch als Verbindungseinrichtung bezeichnet, warmer metallischer Produkte, insbesondere Dünnbrammen i, i+1 , die aus mehreren (nicht dargestellten) Gießmaschinen einer CSP-Anlage zu einer (nicht dargestellten) Fertigwalzstraße gefördert werden. Um die CSP-Anlage vom Batch-Betrieb in einen Semi-Endlos-Walzbetrieb oder einen Endlos-Walzbetrieb umschalten zu können, werden mehrere von einer Fördereinrichtung 2 geförderte Dünnbrammen i, i+1 miteinander verbunden. Die Fördereinrichtung 2 weist einen Rollgang auf, der mehrere Rollen 2a-2d umfasst.

Wenn im Weiteren von "Dünnbrammen" oder "Brammen" die Rede ist, sind Bänder oder bandförmige Produkte mitumfasst. Sie sind nur zur Verbesserung der Lesbarkeit nicht immer explizit genannt.

Sowohl das Ende der vorauseilenden Bramme i als auch der Kopf der nacheilenden Dünnbramme i+1 werden innerhalb eines Mittels zum Bearbeiten, hier einer Stanzschere 3, abgeschnitten, um einerseits Zunder an den einander

gegenüberliegenden Stirnseiten zu entfernen und andererseits Kontaktflächen der Dünnbrammen i, i+1 zu schaffen. Die Stanzschere 3 kann so eingerichtet sein, dass das Ende der Bramme i und der Kopf der Bramme i+1 zeitgleich geschnitten werden können. Hierdurch wird Zeit gespart. Ferner sind die Kontaktflächen bereits parallel ausgerichtet und passen beim anschließenden Verbindungsprozess gut, insbesondere keilfrei, zusammen.

Der Stanzschere 3 nachgeschaltet laufen die Dünnbrammen i, i+1 durch Treib- oder Richtrollen 4 und anschließend durch eine Entzunderungsvorrichtung 5 in die Andrückvorrichtung 6 hinein. Alternativ oder zusätzlich zur Entzunderung der Stirnflächen kann nach dem Schneiden der Bereich der beiden Stirnflächen der Brammen i, i+1 - so etwa von der Schere 3 bis zum Beginn des Reibschweißprozesses, im gesamten Bereich der Verbindungseinrichtung 1 und/oder nur an den Stirnflächen der Brammen i, i+1 - unter Schutzgas gesetzt werden. Es kann dort nahezu ein Vakuum oder ein lokales Vakuum herrschen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Bereich unter einem reduzierenden Gas mit einem Wasserstoffanteil von weniger als 30%, besonders bevorzugt zwischen größer 0% und 10% Wasserstoffanteil gehalten, in Abhängigkeit des Schutzgastyps, beispielsweise Stickstoff oder Argon, mit dem es gemischt wird. Speziell mit dem reduzierenden Gas kann die Bildung von neuem Zunder verhindert und vorhandener Zunder abgebaut werden.

Die Andrückvorrichtung 6 weist zwei Klemmeinrichtungen 6a, 6b auf, die eine Losseite L am Kopf der nacheilenden Dünnbramme i+1 und eine Festseite F am Ende der voreilenden Dünnbramme i umfassen. Die Losseite L und die Festseite F umfassen jeweils zumindest eine Klemmbacke zum Greifen und Einspannen der Bramme i, i+1. Die gesamte Andrückvorrichtung 6 kann zumindest über eine Teilstrecke der Fördereinrichtung 2 bewegt werden. Zudem können die Klemmeinrichtungen 6a, 6b so zueinander bewegt werden, dass einerseits das Ende der voreilenden Dünnbramme i mit dem Kopf der nacheilenden Dünnbramme i+1 in Kontakt gebracht werden kann und andererseits ein gewünschter Anpressdruck bzw. eine gewünschte Anpresskraft auf die Kontaktfläche der beiden Dünnbrammen i, i+1 aufgebracht werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann mittels der Losseite L der Klemmeinrichtung 6a die für den Reibschweißvorgang erforderliche Vibration auf den Kopf der nacheilenden Dünnbramme i+1 aufgebracht werden.

Über eine Teillänge der Fördereinrichtung 2 sind gemäß der Ausführungsform der Figur 1 oberhalb der Dünnbrammen i, i+1 sowohl in Förderrichtung vor als auch nach der Andrückvorrichtung 6 eine Reihe von Dämmhauben 7 vorgesehen, um die Reduzierung der Temperatur der warmen Dünnbrammen i, i+1 bevorzugt so einzuschränken, dass keine nochmalige Erwärmung der miteinander verschweißten Dünnbrammen i, i+1 vor dem Einsatz in die (nicht dargestellte) Fertigwalzstraße erforderlich ist.

Der Andrückvorrichtung 6 ist zudem auch eine Entbartungseinrichtung 8 zum Entfernen gegebenenfalls beim Reibschweißvorgang erzeugter Pressbarte vorgesehen. Schließlich können die im Bereich der Andrückvorrichtung 6 angeordneten Rollen der Fördereinrichtung 2 von den Dünnbrammen i, i+1 wegbewegt werden, um das Wirken der Andrückvorrichtung 6 nicht zu beeinflussen. Vorzugsweise sind sämtliche Rollgangsrollen der Fördereinrichtung 2 im Bereich der beweglich in Förderrichtung angeordneten Andrückvorrichtung 6 vertikal von den Dünnbrammen i, i+1 wegbewegbar.

Figur 2 (unten) zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Andrückvorrichtung 6 einer Vorrichtung zum Reibschweißen. Die Figur 2 (oben) zeigt schematisch eine Seitenansicht entlang des Schnitts AA aus der Figur 2 (unten). Die Andrückvorrichtung 6 weist zwei Klemmeinrichtungen 6a, 6b auf, wobei die Klemmeinrichtung 6b als Festteil F der vorauseilenden Bramme i folgend ausgestaltet ist und die Klemmeinrichtung 6a als Losteil der nachfolgenden Bramme i+1 zugeordnet ist. Die Klemmeinrichtungen 6a, 6b können so aufeinander zubewegt werden, dass die Kontaktflächen der Brammen i, i+1 unter einem vorab festgelegten Druck bzw. einer vorab festgelegten Kraft aufeinander angelegt werden können. Zumindest die unteren Sättel bzw. Backen der jeweiligen Klemmeinrichtungen 6a, 6b weisen in diesem Ausführungsbeispiel zum sicheren Fixieren der Brammen i, i+1

erhabene Vorsprünge 10 auf, die mit der Unterseite der Brammen i, i+1 in Kontakt stehen. Die erhabenen Vorsprünge 10 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Klemmeinrichtungen 6a, 6b, zumindest jedoch über die gesamte Breite B der Brammen i, i+1.

Figur 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Andrückvorrichtung 6 als Bestandteil der Vorrichtung zum Reibschweißen warmer metallischer Produkte. Sowohl die Bramme i als auch die Bramme i+1 werden von den jeweiligen Klemmeinrichtungen 6a, 6b gehalten. Die Kontaktflächen der Brammen i, i+1 sind beispielsweise komplementär zueinander gestaltet. Allerdings sind nicht-komplementäre Geometrien möglich und können für das Verschweißen förderlich sein, wie es weiter unten anhand besonderer Ausführungsformen dargelegt wird.

Auf die Klemmeinrichtung 6a an der Losseite wird mit geeigneten Mitteln eine Vibrationsbewegung in Breitenrichtung der Bramme angelegt, wodurch die mit Pfeilen 9 dargestellten Bewegungen des Kopfes der nacheilenden Dünnbramme i+1 relativ zum feststehenden Ende der voreilenden Bramme i induziert wird. Die Bewegung der Bramme i+1 kann in Breitenrichtung einer geraden Bahn oder wie hier dargestellt einer gekrümmten Bewegungsbahn (entsprechend der Stirnflächenform) folgen. Die Festseite der Klemmeinrichtung hält das Brammenende i bezüglich der Breitenrichtung in Position. Gegebenenfalls unter einem vorgegebenen Druck bzw. einer vorgegebenen Kraft auf die Kontaktflächen und vorzugsweise unter einer geeigneten Temperaturmessung erfolgt dann das Reibschweißen der Bramme i mit der Bramme i+1.

Demnach wird das Kontaktende zumindest einer der beiden Brammen i, i+1 unter einem definierten Anpressdruck bzw. einer definierten Anpresskraft in Vibration versetzt, wodurch die beiden Enden unter einem definierten Druck bzw. einer definierten Kraft verschweißt werden. Hierbei wird die entsprechende Bramme i+1 selbst in Vibration versetzt, und es erfolgt ein direkter Kontakt der beiden Enden miteinander. Vorzugsweise wird vor dem Verbindungsprozess mindestens eine Kontaktfläche bearbeitet, etwa mechanisch bearbeitet (beispielsweise gefräst oder geschnitten) oder schmelztechnisch bearbeitet (beispielsweise geflammt). Die Bearbeitung kann mittels einer Schopf- oder Stanzschere erfolgen und/oder eine Deformierung umfassen, wie etwa Verbiegen, Verwinden, Stauchen, Pressen oder/und Quetschen. Die Bearbeitung kann der Konturierung einer oder beider Kontaktflächen dienen, wie weiter unten im Detail ausgeführt wird.

Die Figur 4 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Ausschnitt der Andrückvorrichtung 6 auf eine vergrößerte Weise zeigt. Die Klemmeinrichtungen 6a, 6b umfassen Klemmbacken, welche die zu verschweißenden Brammen i, i+1 greifen. Als Klemmbackenvorderkanten 6a-1 , 6b-1 der Klemmeinrichtungen 6a, 6b werden jene Kanten oder Flächen der Klemmbacken bezeichnet, die im Greifzustand einander zugewandt sind. Die Kontaktflächen der Brammen i, i+1 befinden sich somit unmittelbar vor dem Schweißen zwischen den Klemmbackenvorderkanten 6a-1 , 6b-1. In der Figur 4 ist der Abstand zwischen den Kontaktflächen und den Klemmbackenvorderkanten 6a-1 , 6b-1 mit s bezeichnet. Auch wenn die Figur 4 eine Anordnung zeigt, bei welcher der Abstand s in Bezug auf die Klemmbackenvorderkante 6a-1 ungefähr gleich dem in Bezug auf die Klemmbackenvorderkannte 6b-1 ist, ist eine solche symmetrische Anordnung nicht unbedingt erforderlich, sofern ein schnelles und zuverlässiges Verschweißen der beiden Brammen i, i+1 möglich ist.

Um eine optimale Übertragung der Vibration auf die Brammen i, i+1 insbesondere bei hohen Temperaturen zu gewährleisten, werden die Brammenenden möglichst nahe an den Kontaktflächen geklemmt. Die überstehenden Brammenabschnitte zwischen den Klemmbackenvorderkanten 6a-1 , 6b-1 und den Kontaktflächen sollten miniert werden. So ist s vorzugsweise kleiner als die Brammendicke. Als geeigneter Einspannwert kann s=20mm oder weniger herangezogen werden. Allgemein kann die Einspannlänge so gewählt sein, dass eine Pressung zur Beendigung des Reibschweißvorgangs gerade noch möglich ist.

Für eine optimale Bewegungsumsetzung sollte der Abstand zwischen der Kontaktfläche der in Schwingung versetzten Bramme i+1 bzw. der zugehörigen

Klemmeinrichtung 6a und den benachbarten Treib- oder Richtrollen 4 und/oder den benachbarten Rollenseitenführungen so bemessen sein, dass einerseits eine ungehinderte Vibration stattfinden kann und andererseits die Treib- oder Richtrollen 4 und/oder die Rollenseitenführungen die Schwingung zum Rest der Bramme i+1 und zu Einrichtungen außerhalb der Verbindungseinrichtung 1 dämpfen. Zu diesem Zweck können eine, mehrere oder alle Rollen des Rollgangs absenkbar oder verfahrbar eingerichtet sein, um während des Verschweißens von der Bramme i+1 entkoppelt zu werden. Der Abstand zwischen den Treib- oder Richtrollen 4 bzw. Rollenseitenführungen und der Kontaktfläche der Bramme i+1 beträgt bei initiierter Vibration in Breitenrichtung vorzugsweise n x Brammenbreite, wobei n>2, und bei einer Vibration in Dickenrichtung vorzugsweise m x Brammendicke, wobei m>15.

Da es sich beim Verschweißen um warme Brammen i, i+1 handelt, sollte während der Vibrationsphase ein Pressen in horizontaler Richtung der Brammenenden gegeneinander oberhalb der Fließfestigkeit des Materials vermieden werden. Dies gilt in dem Bereich zwischen den Klemmbackenvorderkanten 6a-1 , 6b-1 und den Kontaktflächen, d.h. in der Nähe der Kontaktflächen, jedoch nicht an den reiberhitzten Kontaktflächen selbst. Es wird somit normalerweise eine hohe Schwingungsfrequenz bei niedriger Anpresskraft gewählt, um die Reibarbeit optimal einzubringen.

Die Kontaktflächen der Brammen i, i+1 können vor dem Reibschweißvorgang mit einer Induktionsheizung erwärmt werden. Die Frequenz wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass ein oberflächennahes Erwärmen der Kontaktflächen erfolgt. Während dieses Prozesses kann die Oberflächentemperatur im Wirkbereich der Induktionsheizung bzw. im Bereich der Kontaktflächen gemessen werden, um den Vorgang zu überwachen.

Um die Güte der Reibschweißverbindung überwachen und/oder den Reibschwei ßprozess steuern zu können, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, die Anpresskräfte und die Kraft in Bewegungsrichtung, d.h. im Wesentlichen senkrecht zur Anpresskraft, zum Aufbringen der Reibenergie während des Verbindungsprozesses zu messen. Hierbei sollten Beschleunigungskräfte

herausgerechnet werden. Befindet sich die ermittelte Reibungskraft, Leistung, Arbeit und/oder der daraus ermittelte Reibungswert in einem definierten Prozessfenster, kann von einer optimalen Reibbedingung und damit Reibschweißverbindung ausgegangen werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Pressweg für die Bewertung und/oder Steuerung der Reibschweißverbindung herangezogen werden.

Während des Reibprozesses und/oder des anschließenden Pressprozesses zum Abschluss des Reibschweißvorgangs kann die Beschaffenheit der Schweißverbindung, etwa die Form der Wulst an der Oberfläche im Bereich der Kontaktflächen, geprüft werden. Wird die Reibschweißverbindung als unzureichend bewertet, so kann auf das finale Zusammenpressen verzichtet werden, oder die unzureichend verbundenen Brammen i, i+1 können mit einer Schere (Notschere) vor der Walzstraße getrennt werden. Auch ein Wegschneiden des Verbindungsbereiches, d.h. ein zweimaliges Schneiden, ist durchführbar. Die folgende Bramme wird dann in einer Batch-Betriebsart statt einer Endlos-Betriebsart gewalzt.

Figur 5 zeigt verschiedene Ausführungsformen konturierter Kontaktflächen. Die Darstellung der Figur 5a ähnelt der der Figur 4, wobei aus der Seitenansicht eine konvexe Krümmung der Kontaktflächen entlang der Richtung der Dicke D der Brammen i, i+1 hervorgeht. Die Krümmung kann gleichförmig, etwa entlang eines definierten Krümmungsradius, oder unregelmäßig gestaltet sein. Durch die konvexe Krümmung ergibt sich zu Beginn des Reibschweißprozesses zwischen den Kontaktflächen eine Punkt- oder Linienberührung oder ein Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche. Je nach Krümmungsform können die Kontaktflächen an einem Punkt, einer Linie, mehreren Punkten oder mehreren Linien Kontakt erlangen. Eine Konturierung entlang einer Schnittebene parallel zur Brammenebene geht aus der Figur 5c hervor. Hierbei weist die Bramme i beispielhaft eine ebene Kontaktfläche auf, die mit einer gewellten Kontaktfläche der Bramme i+1 in Kontakt kommt. Dadurch findet ebenfalls eine Punkt- oder Linienberührung statt. Eine unregelmäßige Konturierung durch eine deformierte Kontaktfläche der Bramme i geht aus der Figur 5b hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Konturierungsformen kombiniert werden können. Insbesondere ist es möglich eine

Konturierung entlang der Breiten richtung der Bramme(n) i, i+1 mit einer Konturierung entlang der Dickenrichtung zu kombinieren.

Zur Terminologie sei darauf hingewiesen, dass die zu verschweißenden Stirnflächen der Brammen i, i+1 insgesamt als Kontaktflächen bezeichnet werden, auch wenn sie zu Beginn des Verschweißens nur teilweise - etwa punkt- oder linienförmig oder entlang einer Teilkontaktfläche - miteinander in Kontakt stehen. Die Angabe einer Teilkontaktfläche bezieht sich auf die gesamte zugehörige Stirnfläche, die während des Reibschweißens mehr und mehr mit der gegenüberliegenden Stirnfläche in Kontakt kommt, bis schließlich im Wesentlich die gesamte Stirnfläche reibverschweißbar ist. Die einseitige (die Kontaktfläche nur einer Bramme ist konturiert) oder beidseitige (die Kontaktflächen beider Brammen sind konturiert) Konturierung ist so eingerichtet, dass sich unmittelbar vor dem Verschweißen eine Punkt- oder Linienberührung oder ein Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche von vorzugsweise weniger als 20% der Kontaktfläche ergibt. Dies umfasst eine zeitweise Punkt- oder Linienberührung oder einen zeitweisen Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche zu Beginn des Reibschweißprozesses. In anderen Worten: Es ist möglich und zulässig, dass an einer bestimmten Position während der Oszillationsbewegung zu Beginn des Reibschweißprozesses ein hoher flächiger Kontakt auftritt, sofern an einer anderen Position bzw. zu einem anderen Zeitpunkt die besagte Punkt- oder Linienberührung oder der Kontakt entlang einer verringerten Teilkontaktfläche vorliegt. Dadurch werden eine hohe lokale Pressung und ein hoher lokaler Wärmeenergieeintrag erzielt. Weiterhin kann dadurch eventuell vorhandener Zunder während der Vibrationsbewegung besser nach außen verdrängt werden. Mit zunehmender Reibdauer unter einem definierten Druck oder einer definierten Kraft entsteht ein zunehmend flächiger Kontakt zwischen den Kontaktflächen bis vorzugsweise die gesamte Kontaktfläche zur Anlage kommt und sich nach einem abschließenden Druck eine gute Reibschweißverbindung einstellt.

Zur Herstellung einer oder mehrerer konturierter Kontaktflächen kann auf dem Transportweg eine Konturierungseinrichtung zum Bearbeiten der Kontaktfläche(n) vorgesehen sein. Die Bearbeitung kann mechanisch erfolgen, etwa durch Fräsern

oder Deformieren der entsprechenden Kontaktfläche. Die Konturierung kann beispielsweise mittels einer Presse, eines Stauchers, einer Schere, einer Biegeeinrichtung oder eines Walzgerüsts erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist eine schmelztechnische Bearbeitung, etwa eine Konturierung durch Flämmen, möglich. Ziel der Konturierung ist es, dass die beiden benachbarten Kontaktflächen in einem Winkel zueinander stehen, unterschiedliche Formen oder Profilierungen haben, erhabene Stellen oder Vertiefungen vorhanden sind, so dass zu Beginn des Verschweißens eine Punkt- oder Linienförmige oder teilflächige Anlage der oben beschriebenen Art erzielt wird. Die Bearbeitung der Kontaktfläche(n) kann hierbei unmittelbar vor der Verbindungseinrichtung 1 durchgeführt werden. Alternativ kann die Bearbeitung der Kontaktfläche(n) funktional und/oder örtlich getrennt, so beispielsweise vor einem Rollenherdofen, durchgeführt werden.

Um ein punkt- oder linienförmiges Anschweißen auch im Fall nicht konturierter Kontaktflächen zu ermöglichen, kann alternativ oder zusätzlich zu den oben dargelegten Ausführungsformen ein Konturelement 1 1 , wie in Figur 5d dargestellt, zwischen den Kontaktflächen vorgesehen sein. Das Konturelement 1 1 ist vorzugsweise ein Draht, Drahtgeflecht oder Profilstab. Der Draht oder Profilstab kann in Breitenrichtung und/oder Dickenrichtung der Bramme(n) i, i+1 verlaufen. Vorzugsweise ist das Konturelement 1 1 vor oder an der Kontaktfläche der Bramme i der Festseite F fixiert oder eingespannt. Das Konturelement 1 1 dient der Erzeugung einer Punkt- oder Linienberührung oder Teilflächenberührung, vorzugsweise von weniger als 20% relativ zur gesamten Kontaktfläche, wodurch die oben dargelegten technischen Wirkungen erzielt werden.

Gegebenenfalls müssen die Brammen i, i+1 vor dem Verschweißen relativ zueinander ausgerichtet werden. Eine solche Ausrichtung kann im Bereich des Rollgangs erfolgen, welcher der Verbindungseinrichtung 1 vorausgeht. Ist die Verbindungseinrichtung 1 unmittelbar hinter einem Rollenherdofen positioniert, wie beispielsweise bei einer CSP-Anlage, ist die Ausrichtung bzw. Zentrierung der Brammen i, i+1 schwieriger.

Gemäß der Ausführungsform der Figur 6 ist mindestens eine Zentriereinrichtung 12a zumindest teilweise innerhalb eines Rollenherdofens 13 und eine weitere Zentriereinrichtung 12b hinter dem Rollenherdofen 13 und außerhalb desselben vorgesehen, um die Bramme i+1 kurz vor dem Verbinden vorübergehend am Kopf zu führen, zu zentrieren und/oder auszurichten. Die Zentriereinrichtungen 12a, 12b können zu diesem Zweck Rollen umfassen, deren Positionen durch Bewegungsorgane einstellbar sind. Die Verstellung der Rollen kann beispielweise hydraulisch und/oder elektrisch erfolgen.

Indem zumindest ein Teil der Zentrierarbeit in den Rollenherdofen 13 verlegt wird, kann Platz eingespart werden. Die ofeninnere Zentriereinrichtung 12a kann teilweise oder vollständig in den Rollenherdofen 13 einfahrbar und daraus ausfahrbar eingerichtet sein. Vorzugsweise wird die Zentriereinrichtung 12a, wenn sie in den Rollenherdofen 13 hineingefahren wird, nicht gekühlt, um eine Wasserbelastung des Rollenherdofens 13 auszuschließen. Die Verweildauer der Zentriereinrichtung 12a, insbesondere der Rollen mit den zugehörigen Bewegungsorganen, im Rollenherdofen ist vorzugsweise kurz, beispielsweise weniger als 20 Sekunden, um ein Überhitzen zu unterbinden. Eine Kühlung der Zentriereinrichtung 12a, insbesondere der Rollen, Rollenführungen usw., kann während einer längeren Zentrierpause außerhalb des Rollenherdofens 13 erfolgen, beispielsweise mittels Wasser und/oder Luft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erlaubt die Vorrichtung zum Reibschweißen ein Umschalten zwischen einer Endlosbetriebsart und Batch-Betriebsart. Eine Endloswalzung, beispielsweise bei der Herstellung dünner Bänder, kann zeitweise stattfinden, während weniger kritische Bänder oder Brammen i, i+1 in der Batch-Betriebsart hergestellt werden.

Um Temperaturverluste im Bereich der Verbindungseinrichtung 1 zu minimieren, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform ein verfahrbarer, gedämmter Rollgang vorgesehen, der bei Bedarf in die Haupttransportlinie hineingeschoben werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil 13a des Rollenherdofens 13 verfahrbar vorgesehen sein, wie es in Figur 7 gezeigt ist. Der verfahrbare Teil 13a des

Rollenherdofens 13 kann aus der oder in die Haupttransportlinie gefahren werden, um diesen oder die Verbindungseinrichtung 1 zu warten. Dieses Prinzip der Querverschiebung kann auch für andere Komponenten, wie etwa die Verbindungseinrichtung 1 selbst, realisiert werden.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zum Reibschweißen

2 Fördereinrichtung

2a-2d Rollen der Fördereinrichtung

3 Stanzschere

4 Treib- oder Richtrollen

5 Entzunderungsvorrichtung

6 Andrückvorrichtung

6a, 6b Klemmeinrichtung

6a-1 , 6b-1 Klemmbackenvorderkante

7 Dämmhaube

8 Entbartungseinrichtung

9 Vibrationsbewegung

10 Vorsprünge

1 1 Konturelement

12a, 12b Zentriereinrichtung

13, 13a Rollenherdofen

i, i+1 Dünnbramme/Band

B Breite der Bramme

D Dicke der Bramme

F Festseite, Festteil

L Losseite, Losteil

s Abstand zwischen Kontaktfläche und Klemmbackenvorderkante