DE19520541C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines gewalzten, in der Bandebene horizontal gebogenen Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes mit einer Banddicke von 0,5 mm bis 2,0 mm - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines gewalzten, in der Bandebene horizontal gebogenen Metallbandes, insbesondere eines Metallbandes mit einer Banddicke von 0,5 mm bis 2,0 mm

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren eines gewalzten, in der Bandebene horizontal gebogenen Metall­ bandes, insbesondere eines Metallbandes mit einer Banddicke von 0,5 mm bis 2,0 mm, dessen Bandkanten unter Bildung von Horizontalbögen aus der in Bandkantenlängsrichtung verlau­ fenden Geraden abweichen, wonach das Metallband mittels Streckbiegerollen streckbiegegerichtet wird.
Nahezu sämtliche gewalzten Metallbänder weisen keine in Längsrichtung geraden Bandkanten auf. Tatsächlich tritt fast immer ein Horizontalbogen mit Radien von einigen hundert oder tausend Metern auf. Daraus resultiert, daß die äußere Bandkante länger ist als die innere Bandkante. Nach DIN 1016 und Bandbreiten von 600 mm bis 2.200 mm darf die Abweichung aus der Geraden auf 5 m Bandlänge lediglich 25 mm betragen. Das bedeutet auf 1 m Bandlänge 5 mm. Bei Bandlängen von 500 oder 1.000 m würden die Abweichungen 2,5 m bzw. 5 m aus der Geraden betragen. Solche Metall­ bänder verlaufen in Bandbehandlungslinien wie z. B. Beiz­ anlagen, Verzinkungs- und Beschichtungsanlagen usw. und können selbst im Wege einer Gegensteuerung mittels Steuer­ rollen schließlich nicht mehr gefahren werden, weil die Bandkanten an Konstruktionsteilen anlaufen. Je dünner die Metallbänder sind, desto schwieriger wird die Steuerung. Der Bandzug konzentriert sich nur auf die kürze Bandseite, die entsprechend stramm ist, während die längere Bandseite weitgehend zugfrei bleibt und nach unten durchhängt.
Vermutlich sind die Metallbänder aber nicht mit einem konstanten Biegeradius behaftet. Die Bandabschnitte, die z. B. unter Zug gewalzt sind, haben eine kleinere Krümmung; deshalb kann man nicht das ganze Metallband mit einer konstanten Korrekturgröße fahren. Das Besäumen solcher Metallbänder mit einseitig längeren Bandkanten scheitert, weil sich die einseitig überschüssige Bandlänge zusammen­ schiebt, sich faltet und der Saumstreifen schon nach wenigen Metern ausläuft. Folglich müssen häufige Störungen und Stillstände im Zuge der Bandbearbeitung in Kauf genommen werden. Das bringt nicht nur Produktionsausfall, sondern auch erhebliche Unfallgefahren mit sich, insbeson­ dere weil aus Ersparnisgründen die Saumbreiten bis auf etwa 5 bis 8 mm/Seite verringert wurden.
Es sind Verfahren zur Eliminierung von Bandwelligkeiten bekannt, die jeweils auf Basis von Streckrichtvorgängen arbeiten. Vorliegend wird also durch Wechselbiegen die gewünschte Geradheit der Erzeugnisse erzielt, ohne daß der Querschnitt merkbar eine Veränderung durchläuft. Zur Ermittlung der Bandwelligkeiten werden Oberflächen­ detektionsrollen oder die Krümmung bzw. Steilheit ausge­ wertet (vgl. US 38 39 888 bzw. US 46 51 549).
Darüber hinaus ist eine Richtanlage für endliche Bänder, insbesondere Metallbänder bekannt, bei welcher in Bandlauf­ richtung vor und hinter einer Streckbiegevorrichtung jeweils ein Treiber oder ein Dressiergerüst und ein Treiber angeordnet sind. Vorliegend geht es darum, eine Richtanlage für endliche Bänder zu schaffen, welche es in einfacher Weise ermöglicht, ohne zeitraubendes Einfädeln und große Bandverluste Bänder in einer diskontinuierlichen Bandlinie umzuwickeln und zu richten bzw. zu richten und zu dressieren (vgl. DE 41 03 804 A1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich horizontal gebogene Metallbänder kontinuierlich und einwandfrei in Bandlängsrichtung gerade­ richten lassen. Außerdem soll eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung geschaffen werden.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß der Bandkantenverlauf des Metall­ bandes in einem vorgegebenen Abstand nach dem Streckbiege­ richten beidseitig kontinuierlichen gemessen wird und bei Ermittlung einer horizontalen Abweichung zu deren Korrektur mindestens eine Streckbiegerolle in einem durch die jeweilige Abweichung vorgegebenen Maß auf der kurzen Band­ seite in Horizontalebene und/oder Vertikalebene verschwenkt wird, so daß im Zuge des Streckbiegerichtens eine entspre­ chende Längung der horizontalbogenfreien Bandkante und damit die aus dem Horizontalbogen resultierende Längung kompensiert und folglich eine Korrektur des gebogenen Bandes erreicht wird.
Im Rahmen der Erfindung meint "gewalzte Metallbänder" sowohl kaltgewalzte als auch warmgewalzte Metallbänder. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich Metallbänder im Zuge des Streck­ biegerichtens in einem plastischen oder zumindest semi­ plastischen Zustand befinden und dadurch unschwer eine Längung der horizontalbogenfreien Bandkante erreicht werden kann, wenn eine oder mehrere Streckbiegerollen entsprechend angestellt werden. Überraschenderweise genügt bereits ein einseitiges Verschwenken der Streckbiegerollen in Horizontalebene mit einer Schrägstellung, um wenige Grade, um eine hinreichende Längenänderung auf der kürzeren Band­ seite zu erreichen. Aufgrund der daraus resultierenden Längung auf der kürzeren Bandseite, wird die aus dem Horizontalbogen resultierende Längung auf der längeren Bandseite kompensiert und folglich eine Korrektur des gebogenen Bandes erreicht. Das gelingt in kontinuierlicher Weise und mit verhältnismäßig einfachen Maßnahmen. Diese Bandkorrektur, die auf der einen oder anderen Bandseite herbeigeführt werden kann ist nicht nur im Wege einer Horizontalverschwenkung der einen oder auch mehrerer Streckbiegerollen möglich, vielmehr kann die verschwenkbare Streckbiegerolle oder können mehrere verschwenkbare Streck­ biegerollen auch in Vertikalebene verschwenkbar gelagert sein und folglich auf der einen wie auf der anderen Band­ seite heb- und senkbar sein. Darüber hinaus ist jede Zwischenstellung zwischen dem Verschwenken in Horizontal­ ebene und Vertikalebene denkbar.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erbringen die zusätzlichen Biegespannungen an den Streckbiegerollen schon erhebliche Verformungen und Längungen des Metallbandes; durch Veränderungen des Umschlingungswinkels an den Streck­ biegerollen können dadurch bei nahezu gleichem Horizontal­ zug erhebliche Verformungen erzielt werden. Der Umschlin­ gungswinkel ändert sich bei seitlicher Verschwenkung fein­ fühliger als beim vertikalen einseitigen Anheben der Streckbiegerollen. Je nach Größe des Bogenradius können die gewünschten Längungen zunächst grob durch Anheben und dann fein durch seitliches Verschwenken der Streckbiegerollen erzielt werden. Stets wird man die Streckbiegerolle (n) so verschwenken, daß eine hinreichende Längung der kurzen Bandseite erreicht wird.
Dabei wird die Bandkorrektur bzw. das Metallbandkanten- Korrekturstreckbiegen vorzugsweise unmittelbar nach dem Abwickeln des Metallbandes oder hinter einem zwischenge­ schalteten Dressiergerüst vorgenommen, um von vornherein aus Horizontalbögen resultierende Störungen und Stillstände zu vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist und zumindest eine Metallband-Abwickelstation, eine der Metallband-Abwickelstation nachgeordnete Streck­ biegerichtanlage mit mehreren Streckbiegerollen und einen Spanntrommel-Zugantrieb für das gewalzte Metallband aufweist.
Bei Bändern, die eine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen und empflindlich sind gegen die Bildung von Lüders-Linien, wird zweckmäßig der Bremsantrieb für den Aufbau des Bandzuges durch ein Dressiergerüst erbracht, das zwischen dem Abwickler und den Streckbiegerollen angeordnet wird. Neben der Vermeidung von Coilbreaks und Lüders- Markierungen durch plastische Verformung der oberflächen­ nahen Bereiche mit Walzgraden von 0,5 bis 1% können beliebig hohe Bremszüge im Bereich von 10 bis 30 t für das nachfolgende Streckbiegerichten erbracht werden. Dazu ist zur Optimierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Streckbiegerichtanlage zwischen zwei Dressiergerüsten angeordnet. - Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zwischen zwei Spannrollensätzen an jeder beliebigen anderen Stelle angeordnet sein.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, mit zumindest einer Metallband-Abwickelstation, einer der Metallband- Abwickelstation nachgeordneten Streckbiegerichtanlage mit mehreren Streckbiegerollen und mit einem Spanntrommel- Zugantrieb für das Metallband.
Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Streck­ biegerollen an ihren beiden Rollenenden um jeweils einen Gelenkpunkt wahlweise verschwenkbar gelagert ist, daß der Streckbiegerichtanlage in vorgegebenem Abstand eine Meßvor­ richtung zum Ermitteln von horizontalen Abweichungen aus der Geraden beidseitig des jeweils durchlaufenden Metall­ bandes in Bandlaufrichtung nachgeordnet ist, und daß die verschwenkbare Streckbiegerolle in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten auf der einen Bandseite oder auf der anderen Bandseite des Metallbandes verschwenkbar ist, und daß die verschwenkbare Streckbiegerolle in Horizontalebene und/oder Vertikalebene um jeweils einen der beiden Gelenk­ punkte verschwenkbar ist.
Die Meßvorrichtung befindet sich bevorzugt in etwa 5 m bis 20 m Entfernung hinter der Streckbiegerichtanlage. Die von ihr ermittelten Meßwerte wirken kontinuierlich auf die horizontale und/oder vertikale Verschwenkung der betreffenden Streckbiegerolle ein, und zwar entweder auf der einen Bandseite oder auf der anderen Bandseite.
Bei der verschwenkbaren Streckbiegerolle handelt es sich bevorzugt um eine Unterrolle, auf welcher also das durchlaufende Metallband aufliegt. Im Rahmen der Erfindung kann die verschwenkbare Streckbiegerolle aber auch als Oberrolle ausgeführt sein, welche gegen das durchlaufende Metallband zum Erreichen einer vorgegebenen Eintauchtiefe anstellbar ist. Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, daß mehrere bzw. unterschiedliche Streckbiege­ rollen in Horizontalebene und/oder Vertikalebene um end­ seitige Gelenkpunkte schwenkbar gelagert sind.
Vorzugsweise weisen die verschwenkbaren Streckbiegerollen einen Rollendurchmesser von 40 bis 60 mal Metallbanddicke auf, wobei der Rollendurchmesser von der ersten Streck­ biegerolle bis zur in Bandlaufrichtung letzten Streck­ biegerolle auch bis maximal 200 mal zunehmen kann. Im übrigen sieht die Erfindung vor, daß die verschwenkbare Streckbiegerolle mittels eines geregelten Stelltriebes verschwenkbar ist, welcher unter Zwischenschaltung eines Regelkreises und die Meßwerte verarbeitenden Rechners an die Meßvorrichtung angeschlossen ist. Das gilt analog für den Fall, daß mehrere verschwenkbare Streckbiegerollen vorgesehen sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Korrigieren gebogener Bandkanten von Metallbändern in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Streckbiegerichtanlage mit angedeuteter Horizontalverschwenkung der verschwenkbaren Streckbiegerolle,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 2,
Fig. 4 einen zugfreien Bandabschnitt mit einer "langen" Bandseite und einer "kurzen" Bandseite,
Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 4 mit Wellenbildung auf der langen Bandseite und Zugbeanspruchung auf der kurzen Bandseite,
Fig. 6 den Gegenstand nach Fig. 4 nach erfolgter Zugreckung, wobei die kurze Bandseite wegen ihrer stärkeren Rückfederung geringfügig länger gereckt ist und
Fig. 7 den Bandabschnitt nach Fig. 4 im gerichteten und zugfreien Zustand.
In den Figuren ist eine Vorrichtung 1 zur Korrektur von in Bandebene horizontal gebogenen und gewalzten Metallbändern 2 dargestellt, deren Bandkanten unter Bildung von Horizontalbögen 3 aus der in Bandkantenlängsrichtung verlaufenden Geraden abweichen. Diese Vorrichtung weist zumindest eine Metallband-Abwickelstation 4, eine der Metallband-Abwickelstation nachgeordnete Streckbiegericht­ anlage 5 mit mehreren Streckbiegerollen 6 und mit einem Spanntrommel-Zugantrieb 7 für die gewalzten Metallbänder 2 auf. Zumindest eine der Streckbiegerollen 6a ist an ihren beiden Rollenenden um jeweils einen Gelenkpunkt 8 wahlweise verschwenkbar gelagert. Der Streckbiegeanlage 5 ist in vorgegebenem Abstand eine Meßvorrichtung 9 zum Ermitteln von Horizontalbögen 3 beidseitig des jeweils durchlaufenden Metallbandes 2 in Bandlaufrichtung nachgeordnet. Die verschwenkbare Streckbiegerolle 6a wird in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten auf der einen oder anderen Bandseite verschwenkt. Die verschwenkbare Streckbiegerolle 6a ist in Horizontalebene und/oder Vertikalebene um jeweils einen der beiden Gelenkpunkte 8 verschwenkbar und als Unterrolle ausgeführt. Außerdem weist die verschwenkbare Streckbiegerolle 6a einen Rollendurchmesser von 40- bis 60-facher Banddicke auf. Die verschwenkbare Streckbiegerolle 6a ist mittels eines geregelten Stell­ triebes 10 verschwenkbar, der unter Zwischenschaltung eines Regelkreises 11 zur Korrekturvorgabe und die Meßwerte verarbeitenden Rechners 12 an die Meßvorrichtung 9 ange­ schlossen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert:
Hat das Frontende eines gebogenen Metallbandes 2 mit z. B. einem Radius von 2.500 m die Meßvorrichtung 9 erreicht, wird beispielsweise eine Abweichung von 5 mm angezeigt. Jetzt er­ folgt die Korrektur durch entsprechendes Verschwenken und/oder Anheben der Streckbiegerolle 6a oder auch weiterer Streckbiegerollen bis ein Wert 0 ± 1 mm angezeigt wird. Das Metallband 2 ist nun gerade. Die Abweichung im Bereich des Frontendes entspricht dann bei R = 2.500 m immer noch der Forderung nach DIN 1016 bzw. der Euronorm mit 25 mm auf 5 m Länge. Die Rückbiegung des Metallbandes in eine Gerade ent­ spricht einer keilförmigen plastischen Dehnung des Band-Querschnitts, wobei die größere Verformung auf der "kurzen" Bandseite K liegt. Zweckmäßig wird auch die "lange" Bandseite L noch mit etwa 0,3 bis 0,5% plastisch gereckt. Durch die plastische Verformung verfestigt sich das Material auf der kurzen Bandseite K stärker als auf der langen Band­ seite L. Wegen der unterschiedlichen elastischen Schrumpfung der langen und kurzen Bandseite kann sich bei stärker ver­ festigenden Stählen wie z. B. bei IF-Stählen (INTER­ STITIONALFREE) auf der langen Bandseite L wieder eine leich­ te Welligkeit bilden. Diese erschwert bzw. verhindert ein gleichmäiges Besäumen beider Bandseiten. Deshalb wird weiterhin vorgeschlagen, bei der plastischen Längung des Bandquerschnitts unter Zug die kurze Bandseite K ent­ sprechend mehr zu recken, so daß nach Entlastung beide Band­ seiten gleich lang sind.
Desweiteren kann die Streckbiegerichtanlage 5 zwischen zwei Dressiergerüsten 13, 14 angeordnet sein. Das zweite Dres­ siergerüst 14 deckt dann die erforderlichen Züge hinter der Streckbiegerichtanlage 5. Hinter dem zweiten Dressiergerüst 14 folgt eine Schere 15 und in einer Entfernung von etwa 5 m von der Streckbiegerichtanlage 5 die Meßvorrichtung 9 mit der Meßauswertung und Korrekturvorgabe. Tatsächlich liegt der Bogenradius zwischen 1.500 m bis 5.000 m. Im übrigen ist noch eine Schweißstation 16 zum Verbinden der betreffenden Bandenden vorgesehen, die nach ihrer Korrekturbehandlung in der Streckbiegerichtanlage 5 exakt gerade sind und sich daher auch im Wege des Laser-Schweißens einwandfrei mitein­ ander verschweißen lassen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Korrigieren eines gewalzten, in der Bandebene horizontal gebogenen Metallbandes (2), insbeson­ dere eines Metallbandes (2) mit einer Banddicke von 0,5 mm bis 2,0 mm, dessen Bandkanten unter Bildung von Horizontal­ bögen (3) aus der in Bandkantenlängsrichtung verlaufenden Geraden abweichen, wonach das Metallband (2) mittels Streckbiegerollen (6) streckbiegegerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Band­ kantenverlauf des Metallbandes (2) in einem vorgegebener Abstand nach dem Streckbiegerichten beidseitig kontinuier­ lich gemessen wird und bei Ermittlung einer horizontalen Abweichung zu deren Korrektur mindestens eine Streck­ biegerolle (6a) in einem durch die jeweilige Abweichung vorgegebenen Maß auf der kurzen Bandseite in Horizontal­ ebene und/oder Vertikalebene verschwenkt wird, so daß im Zuge des Streckbiegerichtens eine entsprechende Längung der horizontalbogenfreien Bandkante und damit die aus dem Horizontalbogen (3) resultierende Längung kompensiert und folglich eine Korrektur des gebogenen Bandes erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbandkanten-Korrekturstreckbiegen unmittelbar nach dem Abwickeln des Metallbandes (2) vorgenommen wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit zumindest einer Metallband- Abwickelstation (4), einer der Metallband-Abwickelstation (4) nachgeordneten Streckbiegerichtanlage (5) mit mehreren Streckbiegerollen (6) und mit einem Spanntrommel-Zugantrieb (7) für das Metallband (2), dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest eine der Streckbiegerollen (6a) an ihren beiden Rollenenden um jeweils einen Gelenk­ punkt (8) wahlweise verschwenkbar gelagert ist, daß der Streckbiegerichtanlage (5) in vorgegebenem Abstand eine Meßvorrichtung (9) zum Ermitteln von horizontalen Abwei­ chungen aus der Geraden beidseitig des jeweils durch­ laufenden Metallbandes (2) in Bandlaufrichtung nachgeordnet ist, und daß die verschwenkbare Streckbiegerolle (6a) in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten auf der einen Bandseite oder auf der anderen Bandseite des Metallbandes (2) verschwenkbar ist, und daß die verschwenkbare Streck­ biegerolle (6a) in Horizontalebene und/oder Vertikalebene um jeweils einen der beiden Gelenkpunkte (8) verschwenkbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Streckbiegerolle (6a) eine Unter­ rolle ist, auf welcher das Metallband (2) aufliegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Streckbiegerollen (6) in Horizontalebene und/oder Vertikalebene um endseitige Gelenkpunkte (8) verschwenkbar gelagert sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Streckbiegerolle (6a) einen Rollendurchmesser von 40 bis 60 mal Metallbanddicke aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbare Streckbiegerolle (6a) mittels eines geregelten Stelltriebes (10) verschwenkbar ist, der unter Zwischenschaltung eines Regelkreises (11) und die Meßwerte verarbeitenden Rechners (12) an die Meßvorrichtung (9) angeschlossen ist.
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