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X-PRO® LASER WELDERLaserschweißtechnik für Bandanlagen

Bandanlagen

SMS SIEMAG

HÜTTEN- und WALZWERKSTECHNIK

X-Pro® Laser Welder SMS SIEMAG

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- Hocheffiziente Tiefenwärmebehandlung derSchweißnaht- Automatische Berechnung der Schweißparameter - Zukunftssicher durch freie Wahl der Schweißquelle- Selbstheilendes Maschinenkonzept -Werkzeugfreie Lochstanzung

X-PRO® LASER WELDER

NEUE BAUREIHEVERBESSERTE LEISTUNG

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Inhalt 3

Merkmale 4

Konzeptvergleich 6

Prozessbeschreibung 8

Services 10

Referenzen 12

Salzgitter Flachstahl 12

Tokyo Steel 13

ThyssenKrupp USA 14

Jindal South West 15

Hyundai Hysco 16

Technische Daten 18


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HOCHEFFIZIENTE TIEFENWÄRME-

BEHANDLUNG DER SCHWEISSNAHT

Die hocheffiziente Tiefenwärmebehandlung durcheine mittelfrequente Induktion ermöglicht eineDurchwärmung des Materials in kürzester Zeit undverhindert so die Aufhärtung der Schweißnaht undsomit Bandrisse. Das Spektrum der möglichen Mate-rialpaarungen wird stark erweitert. Die spezielle Induktorkonstruktion reduziert die Halte-zeit gegenüber bekannten Systemen deutlich. Außer-dem kann die Starttemperatur für das Nachwärmenfrei gewählt werden.

WERKZEUGFREIE

LOCHSTANZUNG

Das für die Schweißnahtverfolgung benötigte Lochwird mit Hilfe eines Plasmabrenners erzeugt. Diesonst üblichen Stanzwerkzeuge werden nicht benö-tigt und die Kalibrierung sowie Wartung der Werkzeu-ge entfallen. Ebenso ist die Stanzqualität konstantund hängt nicht von dem Verschleiß eines Werk-zeugs ab.Einzig die Düse des Plasmabrenners wird alle 1000Löcher gewechselt, um eventuelle Qualitätseinbußenzu vermeiden. Der Wechsel ist sehr einfach und kannzwischen zwei Schweißungen bei laufender Bandan-lage durchgeführt werden.

SELBSTHEILENDES

MASCHINENKONZEPT

Bevor die Bandenden verschweißt werden, wird dieLage und Geometrie des Schweißspalts vermessen.Falls sich die Lage oder Geometrie durch Verschleißoder falsche Ausrichtung von Maschinenteilen ver -ändert, passt sich das Schweißfahrwerk den neuenGegebenheiten an und positioniert den Schweißkopfautomatisch entsprechend.So wird die Naht immer genau auf dem Stoß gezo-gen, wodurch Schweißnahtrisse verhindert werden. Ferner lassen sich Reparaturen herauszögern und in

Wartungsstill-stände legen, da Fehler durchdas Schweiß-fahrwerk korri-giert werdenkönnen.

MERKMALE

Ein Plasmabrenner erzeugt die zur Schweißnahtverfolgungnotwendigen Löcher.

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Die separate Konstruktion des Schweißfahrwerkserlaubt den flexiblen Einsatz diverser Schweißquellen.

AUTOMATISCHE BERECHNUNG

DER SCHWEISSPARAMETER

Durch die automatische Berechnung der Schweiß -parameter für jede individuelle Materialpaarung wird speziell das Verschweißen von unbekanntenStahlbandkombinationen sehr einfach. Ohne vor -geschal tete Schweißversuche und langwierigerSuche in Datenbänken werden die korrekten Schweiß -para meter für die zu schweißende Paarung schnellund sicher ermittelt. Für die Berechnung werden diegeometrischen Banddaten und die Analyse der Stahl-schmelze der beiden Stahlbänder benötigt. DieseDaten sind üblicherweise im Produktionsrechner hinterlegt und werden an den Rechner der Schweiß-maschine weitergegeben. Schweißversuche an derProduktionsanlage oder Probleme beim Schweißenvon neuen Materialpaarungen sind somit Geschichte.

ZUKUNFTSSICHER DURCH FREIE

WAHL DER SCHWEISSQUELLE

Der modulare Aufbau der Schweißmaschine und diekonsequente Trennung der Schweißnahtvorbereitungund des Schweißprozesses ermöglicht einen einfa-chen Austausch der vorhandenen Schweißquelle. Die eigentlichen Schweißnahtvorbereitungen, wiedas Ausrichten, der Feinschnitt und das Fügen derbeiden Bandenden erfolgt durch separate Maschi-nenmodule. Anschließend wird die Schweißquellemittels eines Fahrwerks über den Stoß der beidenBandenden geführt. Dabei lässt sich die räumlichePosition und die Verfahrgeschwindigkeit der Schweiß -quelle individuell einstellen. Somit ist eine wichtigeVoraussetzung gegeben, auch andere zukünftigeSchweißquellen zu verwenden. Auch Kombinationverschiedener Schweißverfahren sind möglich.

Diese extreme Flexibilität der Schweißmaschine istdie Garantie, dass auch zukünftige neue Verfahrenzur Verbindung der Stahlbänder ohne größereUmbauten genutzt werden können.

Einfache Anpassung der Schweißparameter an neue Werk-stoffpaarungen durch schmelzanalytische Ermittlung.


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Die optimalen Schweißparameter für neue Materialverbindungen werden basierend auf der Schmelzanalyse automatisch voreingestellt.

KONZEPTVERGLEICH

Induktoren zur Wärmebehandlung vor und nac

X-Pro® Laser Welder

Spezielles Induktordesign ermöglicht durch eine individuelle und längere Haltezeit eine homogene Rekristallisation

Extrem flexible Wärmebehandlung durch Anpassung der Zeitspanne zwischen Vorwärmung und Nachwärmung sowie frei wählbare Starttemperatur der Nacherwärmung

Automatische Berechnung der Schweißparameter für jede Werkstoffpaarung basierend auf der Schmelzanalyse

Automatische Positionierung des Schweißkopfs gemäß der Schweißspaltposition und -geometrie – Positionierungsfehler werden somit ausgeglichen

Zukunftssicher durch die Möglichkeit diverse Schweißquellen auf das separate Schweißfahrwerk zu montieren

Werkzeugfreie Lochstanzung zur Schweißnahterkennung mittels Plasmabrenner

Kurze Zykluszeiten auch bei Doppelschnitten durch schnelle Präzisionsschere

Erschütterungsfreie Montage der Schweißquelle auf separaten Maschinenrahmen

Sehr einfacher Messerbau und Messer-Kassetten-Schnellwechselvorrichtung

Schnittschrottabtransport mittels Kassette vermeidet Schrottstaus in der Maschine

Perfekte Schweißnahtvorbereitung durch Fügen der beiden Schnittkanten mit hohen Druck

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h dem Schweißen. Die Unter- und Obermesser sind in feste Kassetten eingeschraubt und müssen beim Wechsel nicht kalibriert werden.

Konventionelle Laserschweißmaschine

Konventionelles Induktordesign benötigt langsamere Schweißgeschwindigkeiten zur homogenen Rekristallisation

Eingeschränkte Möglichkeiten der Wärmebehandlung durch festen Abstand von Vorwärmung und Nachwärmung

Entnehmen der Schweißparameter aus einer Datenbank und Erweiterung der Datenbank durch weitereSchweißversuche / Umfangreiche Versuche beim Anlagenhochlauf notwendig

Positionsfehler des Schweißspalts können nicht ausgeglichen werden, da der Schweißkopf fixiert ist und Schweißspaltposition sowie -geometrie erst während des Schweißprozesses vermessen werden

Maschinenkonzept basiert auf einer gewählten Schweißquelle (meist CO2-Laser)

Lochstanzung mittels Stanzwerkzeug (erfordert Werkzeugwechsel und Kalibrierung)

Lange Zykluszeiten bei Doppelschnitten durch Laserschnitt

Erschütterung der Schweißquelle durch Montage auf dem Scherenrahmen

Komplexer Messerbau erfordert sehr gut ausgebildete Mechaniker

Schnittschrottabtransport mittels Förderband begünstigt Schrottstaus in der Maschine

Konzeptionell ist ein spaltfreies Fügen nicht möglich


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PROZESSBESCHREIBUNG

Einfädeln

Bandanfang und -ende der zu verschweißendenBunde werden durch die Treibaggregate in dieSchweißmaschine gebracht.

Positionieren

Die Enden werden durch die ein- und auslaufseitigenBandzentrierungen mittig zueinander ausgerichtet.

Schrottabfuhr

Der Schnittschrott wird in einer Schrottkassette aufgefangen, mit der Kassette aus der Maschinegezogen und auf einem Förderband abtransportiert.

Ausrichten

Die vorbereiteten Bandköpfe werden in Höhe undAbstand zueinander ausgerichtet, sodass sich diegewünschte Schweißspaltgeometrie ergibt.

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Kontrolle der Banddicke

und Berechnen der Parameter

Automatische Banddickenkontrolle bei der Klem-mung der Bandenden. Parallel werden die erfor -der lichen Schweißparameter basierend auf derSchmelzanalyse berechnet.

Schneiden

Eine Doppelschnittschere ermöglicht durch dengleichzeitigen Schnitt beider Bandenden eine schnelle und optimale Schweißnaht-Vorbereitung.

Schweißspaltvermessung

Während das Schweißfahrwerk in Schweißpositionfährt, wird die Lage und Geometrie des Schweiß-spalts vermessen und die Position des Schweißkop-fes angepasst, so können Ungenauigkeiten derSchweißspaltposition ausgeglichen werden.

Schweißen und Wärmebehandlung

Beim Zurückfahren des Schweißfahrwerks ver-schweißt der Laserstrahl die Bandenden miteinander.Falls erforderlich, wird die Schweißnaht mittelsInduktion wärmebehandelt (Vor- und Nachbehand-lung), um einen homogenen Härteverlauf durch dieSchweißnaht zu erreichen.

Seitenstanzen

Nach erfolgtem Schweißprozess werden die Eckenin einer Seitenstanze entfernt, um einen sicherenBandlauf zu gewährleisten und das Einfahren derBesäumschere in das kontinuierliche Band zu ermög-lichen. Zudem können die Ausstanzungen als Mate -rialproben genutzt werden.

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SERVICES

Werkstattmontage und Vor-Inbetriebnahme

Der X-Pro® Laser Welder wird in der Werkstatt von SMSSiemag komplett montiert und in Betrieb genommen.Dabei werden bereits alle Funktionen getestet, wozuschon Stahlbleche der Kunden genutzt werden.

Verpackung und Verschiffung

Die Maschine wird als gesamte Anlage inklusive Verrohrungund Verdrahtung seemäßig verpackt. Die hochwertige Ver-packung schützt die Maschine vor Beschädigungen und Kor-rosion während Transport und Lagerung.

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Schulung

Die Inbetriebnahme in der SMS-Werk-statt wird genutzt, um das spätere War-tungs- und Bedienpersonal des Kundenan der realen Maschine zu schulen.Somit wird die spätere Inbetriebnahmein der Linie vereinfacht und die Verfüg-barkeit erhöht.Da die vielfach sehr komplexen Funktio-nen und schnellen Bewegungsabläufeteilweise an der Maschine nicht vollstän-dig einsehbar sind, werden in der Schu-lung unterstützend dreidimensionale Animationen der wichtigsten Anlagen -funktionen eingesetzt. Zudem werdenUnterlagen zur Verfügung gestellt,anhand derer weitere Mitarbeiter derBetreibermannschaft geschult werdenkönnen.

Transport

Die gesamte Maschine lässt sich aufgrund der kompaktenAbmaße leicht transportieren. So kann die Maschine ohneDemontage zum Kunden geliefert werden.

Montage und Inbetriebnahme-

Unterstützung

Unsere erfahrenen Experten unterstützendie Montage und Inbetriebnahme derAnlage vor Ort, sodass die Montage- undInbetriebnahmezeit auf ein Minimumbegrenzt wird. Ebenso kann die Bedien-mannschaft vor Ort noch weiter geschultwerden.

Teleservice und After-Sales

Mit dem Teleservice haben unsere Experten die Möglichkeit,online das HMI der Maschine einzusehen und bei ProblemenHilfestellung zu geben. Ferner garantieren Wartungsverträgeüber viele Jahre eine zuverlässige Funktion der Maschine.Ebenso informieren wir kontinuierlich über Neuerungen undmögliche Updates der Anlage.


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REFERENZEN

SALZGITTER FLACHSTAHL GMBH, DEUTSCHLAND

An die Technik und das Leistungsprofil der neuen kontinuierlichen Beizlinie hatte Salzgitter Flachstahl ganz besondere Anforderungen. Zu den Highlights zählt unter anderem die hohe Kapazität von 2,5 Mio Tonnen im Jahr,wobei ein sehr großes Produktspektrum inklusive neu entwickelter Stähle mit hohen Festigkeiten und Streckgren-zen bearbeitet wird. Mit dem von SMS Siemag neu entwickelten X-Pro® Laser Welder der ersten Generation istdie Linie in der Lage, diesen schweißtechnisch sehr anspruchsvollen Produktmix zu verarbeiten. Unter anderemwerden auf der Anlage Stahlgüten wie z.B. C60 und C67 produziert. Die Schweißmaschine ist mit induktiver Wärmebehandlung von SMS Elotherm und einem 12 KW – CO2-Laserresonator von Trumpf ausgerüstet.

Technische Daten

Inbetriebnahme: 2008Laserquelle: 12 kW CO2

Kapazität 2.500.000 t/aStahlgüten CQ, DQ, DDQ, EDDQ,

SEDDQ, HSS-CQ, HSS-DQ,BH-HSS, DP

BandabmessungenDicke 1,5 – 6,0 mmBreite 800 – 1.900 mm

BandgeschwindigkeitEinlauf 650 m/minProzess 250 m/minAuslauf 500 m/min

Mit der Maschine der ersten Generation werden bei Salzgitter schweißtechnisch sehr anspruchsvolle Stahlgüten wie C60 und C67 geschweißt.

Die Beizlinie bei Salzgitter ist für die jährliche Produktion von 2,5 Mio. t Stahband ausgelegt.

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TOKYO STEEL, JAPAN

Bei Tokyo Steel wurde die erste Maschine der zweiten Generation installiert. Bei der Weiterentwicklungwurde viel Wert auf eine vereinfachte Montage und gesteigerte Wartungsfreundlichkeit gelegt. Aus diesemGrund wurde ein Modulkonzept gewählt. Der X-Pro® Laser Welder ist in einer kontinuierlichen Beizlinie instal-liert, die in einer zweiten Stufe mit einer Tandemstraße gekoppelt werden kann. Im Zuge der Inbetriebnahmeder Laserschweißmaschine in der neuen kontinuierliche Beizlinie bei Tokyo Steel wurden bereits nach kurzerZeit alle vertraglich festgelegten Materialpaarungen erfolgreich miteinander verbunden. Dabei konnten auchBänder mit Dickenunterschieden bis zu 1,5 mm aneinandergeschweißt werden.

Technische Daten


Kapazität 1.800.000 t/aStahlgüten CQ, DQ, DDQ, EDDQ, IF,

HSS, TRIP, I-StahlBandabmessungen

Dicke 1,5 – 6,0 mmBreite 780 – 1.630 mm


X-Pro® Laser Welder im Einlauf der kontinuierlichen Beizlinie.

Bereits während der Inbetriebnahme wurden auf der Schweißmaschine bei Tokyo SteelBänder mit Dickenunterschieden von bis zu 1,5 mm aneinandergeschweißt.


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REFERENZEN

THYSSENKRUPP STEEL, USA

1,1 Mio. t Warmband können jährlich in der neu errichteten kontinuierlichen Beizlinie von ThyssenKruppSteel USA in Alabama verarbeitet werden. Die zu verarbeitenden Coils werden vom Warmbundlager in denEinlaufteil der Beize transportiert, wo die 1,5 bis 6,0 mm dicken Bänder abgewickelt und anschließend miteinem X-Pro® Laser Welder zu einem Endlosband verbunden werden. Da der lokale amerikanische Marktdirekt bedient wird, muss die Produktionsplanung entsprechend flexibel sein. Dieser Anforderung wird durchdie vollautomatische Berechnung der Schweißparameter für jede Materialpaarung Rechnung getragen. Ebenso konnte durch die bewährte vollautomatische Schweißparameterberechnung eine schnelle Hochlauf-kurve realisiert werden. Das Layout der Konti-Beizlinie berücksichtigt bereits eine Kapazitätserweiterung auf1,6 Mio. t/Jahr und die Integration eines Inline-Quarto-Dressiergerüsts.

Technische Daten


Kapazität 1.100.000 t/aStahlgüten IF, HSLA, HSS, DPBandabmessungen



Um die Stahlbänder flexibel zu verbinden, werden dieSchweißparameter automatisch berechnet.

Für das neue Werk von ThyssenKrupp Steel USA in Calvert, Alabama, errichtete SMS Siemageine Beiz-Tandemstraße (2,5 Mio t/a) und eine kontinuierliche Beizlinie (1,1 Mio. t/a).

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JINDAL SOUTH WEST, INDIEN

Anfang Februar 2011 erteilte JSW Steel Limited SMS Siemag einen Auftrag zur Lieferung einer Beiz-Tandemstraße, die am Standort Toranagallu Vidyanagar (Bellary) in Indien errichtet wird. Den Kundenhatten insbesondere die niedrigen Betriebs- und Wartungskosten des Anlagenkonzeptes überzeugt.SMS Siemag liefert JSW Steel Limited eine komplette Beiz-Tandemstraße. Dazu gehört der Einlaufbe-reich, der über zwei Abhaspelgruppen und einen X-Pro® Laser Welder verfügt, mit dem auch schwierigschweißbare Bänder miteinander verbunden werden können. Mit der Linie wird ab 2013 hochwertigesKaltband für die Automobilindustrie produziert.

Technische Daten

Inbetriebnahme: 2013 (geplant) Laserquelle: 12 kW CO2

Kapazität 2.300.000 t/aStahlgüten Carbon steel, HSS, BH, DP,

TRIP, CPBandabmessungen


BandgeschwindigkeitEinlauf 750 m/minProzess 300 m/minAuslauf 1.450 m/min

Der vormontierte X-Pro® Laser Welder. Bei einem Werkstattbesuch überzeugte sich JSW von der Leistungsfähigkeit der Laserschweißmaschine.


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REFERENZEN

HYUNDAI HYSCO, SÜDKOREA

In der neuen Beiz-Tandemstraße von Hyundai Hysco in Dangjin, Südkorea, ist ein X-Pro® Laser Welder vonSMS Siemag integriert. Die Beiz-Tandemstraße wurde im April 2013 in Betrieb genommen und seitdem verbin-det die Laserschweißmaschine die Stahlbänder im Einlauf der Anlage zu einem Endlosband, das anschließendsicher durch den Beizteil und auch durch die anschließende Tandemstraße läuft. Weder beim Beizen noch beimKaltwalzen kam es bei über 3000 Verbindungen in den ersten zwei Monaten zu einem Riss der Schweißnaht,was die Qualität der Naht eindrucksvoll belegt. Dabei umfasste das Materialspektrum auch schweißtechnischsehr anspruchsvolle Materialien. Zum Beispiel wurde eine Serie von MS-W1200 Bändern miteinander verbun-den und mit 45 Prozent Reduktion ausgewalzt. Auch Bänder mit einem Siliziumgehalt von 1,2 Prozent wurdenbereits mehrfach ohne Probleme verarbeitet.

Technische Daten

Inbetriebnahme: 2013 Laserquelle: 12 kW CO2

Kapazität 1.500.000 t/aStahlgüten CQ, DQ, DDQ, EDDQ,

SEDDQ, MA, DP, TRIP, CPBandabmessungen


BandgeschwindigkeitEinlauf 700 m/minProzess 270 m/minAuslauf 1.400 m/min

X-Pro® Laser Welder integriet in die HyscoBeiz-Tandemstraße.

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Die Hysco-Delegation und das Laserschweißmaschinen-Team von SMS Siemagvor der Maschine bei der Kundenschulung in Hilchenbach, Deutschland.

Die erste Schweißnaht, mit der zwei martensitischeStähle verbunden und ausgewalzt wurden.


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STEUERUNGSKONZEPT

EINFACHES UND EFFIZIENTES

STEUERUNGSKONZEPT

Die Steuerung des X-Pro® Laser Welders wurde vonSMS Siemag entwickelt. So wird sichergestellt, dassim Zusammenspiel von Hydraulik, Elektrik und Mecha-

Perfektes Zusammenspiel von Mechanik,Hydraulik sowie Elektrik und Automation.

Automationslayout.

nik optimale Ergebnisse erreicht und die Schnittstellenzur Linienautomation perfekt integriert sind. UnsereAutomatisierungsingenieure sind nicht nur Spezialistenauf dem Gebiet der Schweißmaschinen sondern auchfür die gesamte Einlaufkonzeption von kontinuierlichbetriebenen Bandbehandlungsanlagen.

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ERGONOMISCHE BEDIENPANELE UND

LOGISCHE HMI ZUR ANZEIGE UND STEUERUNG VON:

- Status der Schweißmaschine

- Fehlende Vorbedingungen und Schrittkettendiagnose

- Betriebs- und Fehlerdiagnose

- Korrekturmaßnahmen

- Anzeige der Schweiß-Parameter (Soll- und Ist-Daten)

Technische Daten: X-Pro® Laser Welder

Bandbreite 500 – 2.500 mm Banddicke 1,0 – 8,0 mm Hydraulikanschlußwert 400 l/h, 160 bar Pneumatikanschlußwert 200 Nm³/h, 6 bar Elektrische Anschlußleistung 400 – 450 KVA Messerstandzeit > 10.000 Schnitte Wechselzeit Messerkassette < 1 Stunde Durchmesser des Schweißnahterkennungslochs 20 mm Düsenstandzeit der Lochbrenner > 1.000 Brenner Wechselzeit Stanzdüse < 2 Minuten Anzahl der gespeicherten Schweißhistorien > 5.000 Schweißquelle CO2-/Festkörper-Laserresonator Banddurchlaufbreite 1.800 – 2.800 mm Banddurchlaufhöhe 200 mm Gewicht des schwersten Bauteils 50.000 – 70.000 kg

Überwachung der Gasversorgungdes Resonators am HMI.

SMS SIEMAG AG

Geschäftsbereich Bandanlagen

Walder Straße 5340724 Hilden, Deutschland

Telefon: +49 211 881-5100Telefax: +49 211 881-4212

E-Mail: [email protected]: www.sms-siemag.com

MEETING your EXPECTATIONS

W7/318D

1000/06/13 .Ky . Printed in Germany

„Die in dieser Druckschrift enthaltenen Informationen beschreiben Leistungseigenschaften von Produkten im Allgemeinen. Die Leistungseigenschaften von gelieferten Produkten können vonden in der Broschüre beschriebenen Eigenschaften abweichen. Insbesondere können sich diese Eigenschaften durch Weiterentwicklung von Produkten ändern. Die in dieser Druckschrift ent-haltenen Informationen entfalten keine Rechtswirkung. Zur Lieferung von Produkten mit spezifischen Eigenschaften sind wir nur verpflichtet, wenn dies ausdrücklich vereinbart ist.”

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