DE4230243C1 - Rollensatz für die S-förmige Umlenkung zu planierender dünner Metallbänder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollensatz mit zumindest zwei, jeweils aus einem Rollenkern und einem Rollenmantel bestehenden Umlenkrollen für die S-förmige Umlenkung zu planierender dünner Metallbänder, insbesondere von Metallbändern mit einer Banddicke bis zu 1 mm, wobei das jeweilige Metallband um die Umlenkrollen mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel geführt ist.

Zum Planieren von Metallbändern mit Hilfe eines solchen Rollensatzes kennt man Richtverfahren wie das Zugrecken oder das Streckbiegerichten. Obwohl diese Richtverfahren verhältnismäßig weit fortentwickelt sind, müssen heute zuweilen noch leichte Mittenschüsseln oder Radwellen nach dem Planieren in Kauf genommen werden. Diese Restunplanheiten resultieren aus über der Bandbreite ungleichmäßig verteilen Querspannung, welche den Zugspannungen in Bandlängsrichtung überlagert sind. Je geringer die Banddicke und der Elastizitätsmodul des betreffenden Metallbandes sind, um so größer ist das Risiko von Restunplanheiten.

So ist aus der DE-OS 39 12 676 ein Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von dünnen Metallbändern mit einer Banddicke zwischen 0,05 mm und 0,5 mm bekannt, wonach das jeweilige Metallband einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz durchläuft und zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung im plastischen Bereich einem Streckzug unterworfen wird, welcher der Streckgrenze des Bandmaterials entspricht. Dabei wird das Metallband mittels eines zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz zwischengeschalteten Zugreckrollenpaares dem zu seiner Reckung im plastischen Bereich erforderlichen Streckzug unterworfen. Dadurch sollen die bei plastischer Reckung auftretenden Bandqueränderungen auf ein Minimum reduziert und soll folglich die Bildung von Mittenschüsseln sowie von über die Bandbreite ungleichmäßig verteilten Restspannungen nahezu eliminiert werden.

Aus der DE-OS 27 42 661 ist eine Vorrichtung zum Streckbiegerichten von ferromagnetischen Blechbändern mit Richtrollen und diesen vor- und nachgeordneten, vom Blechband umschlungenen Antriebsrollen bekannt. Zumindest eine der den Richtrollen vor- und nachgeordneten Antriebsrollen ist entweder magnetisch oder wenigstens im Bereich des Umschlingungswinkels des Blechbandes magnetisierbar. Mit Hilfe dieser Maßnahmen soll der Einfluß der Reibungskräfte entsprechend herabgesetzt werden, da über das aufgebaute Magnetfeld Kräfte zwischen den Antriebsrollen und dem Band übertragen werden können. Insgesamt lassen sich auf diese Weise jedoch nur ferromagnetische Blechbänder behandeln, so daß beispielsweise Aluminiumbänder hiermit nicht gerichtet werden können; selbst bei geeigneten Blechbändern bestehen nach wie vor Restunplanheiten.

Dies gilt auch für das aus der DE-AS 21 34 405 bekannte Verfahren zum Reduzieren von in Bandstraßen unter Aufrechterhaltung der Zugspannung geführt und angetriebenen Blechbändern durch wechselseitiges Biegen über Biegerollen in mehreren Biegerollensätzen. Dabei wird das Blechband in Laufrichtung mit kleiner werdenden Biegeradien gebogen und nach der letzten Biegung unmittelbar streckgerichtet und nachgewalzt. Dadurch soll mit einem geringen Maschinenaufwand eine kontinuierliche Arbeitsweise und eine Anpassung an beliebige Dicken und Formänderungsfestigkeiten des Blechbandes möglich sein. Restunplanheiten können allerdings auch hierbei nicht ausgeschlossen werden.

Ähnliches gilt auch für das Kaltwalzen, insbesondere für das Nachwalzen bzw. Dressierwalzen. Aufgrund einer Durchbiegung der Walzen infolge der Walzkraft und weil das Eingangsdickenprofil der Metallbänder regelmäßig nicht rechteckförmig ist, kommt es zu ungleichmäßigen Verformungen im Walzspalt über die Bandbreite und damit zu Welligkeiten nach dem Kaltwalzen. Zwar wird häufig eine Korrektur der Walzspaltgeometrie versucht, jedoch lassen sich die angesprochenen Welligkeiten regelmäßig nicht vermeiden. Tatsächlich hängt nämlich die Verformung im Walzspalt nicht nur von der Walzkraftverteilung, sondern auch von der Zugspannungsverteilung über die Bandbreite ab.

So ist auch der DE-OS 19 19 815 ein Verfahren zum kontinuierlichen Kaltwalzen dünner Bänder bekannt, bei dem das heißgewalzte Band einem ersten Dickenregularisierungsdurchgang auf einem Walzwerk ausgesetzt wird, auf dem es nicht möglich ist, konstante Änderungen in der Dicke des Bandes vor und nach dem Walzen einzuhalten, d. h., daß dem Band eine Längung ohne konstanten Wert verliehen wird, wobei sich an den ersten Durchgang mehrere Walzdurchgänge anschließen, die in Walzgerüsten durchgeführt werden, wo die Längung vorgenommen wird. Dazu umfaßt die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ein Walzgerüst, welches zwischen zwei Spannblöcken angeordnet ist, die dem Band eine Längung von nicht-konstantem Wert geben; hieran schließt sich eine Vielzahl von Walzgerüsten an, die dem Band jeweils eine Längung oder Drehung erteilen, die gleichzeitig im Walzspalt von mehreren Walzgerüsten stattfindet, wobei die Längung in jedem der Walzgerüste durch Verwendung von Spannblöcken ausgeübt wird, die zu beiden Seiten jedes Gerüstes angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollensatz der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit dem sich im Zuge des Planierens von Metallbändern Randwellen oder Mittenschüsseln in erheblichem Maße verringern oder ganz eliminieren lassen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Rollensatz dadurch, daß der Rollenmantel zumindest einer der beiden Umlenkrollen zwischen einer konvexen Außenwölbung und einer konkaven Innenwölbung einstellbar ist.

Diese Maßnahme der Erfindung haben zur Folge, daß sich bei einem durchlaufenden Metallband und konvexer Außenwölbung an zumindest einer der beiden Umlenkrollen eine Zugspannungskonzentration in der Bandmitte und bei konkaver Innenwölbung eine Zugspannungskonzentration in den Randzonen einstellt. Aus den Zugspannungskonzentrationen resultieren örtlich höhere plastische Verformungen. Somit können Randwellen oder Mittenschüsseln, die in dem betreffenden Metallband aufgrund von Längenunterschieden einzelner Metallbandstreifen über die Bandbreite bestehen, verringert oder ganz eliminiert werden. Dennn bei konvexer Außenkrümmung der Umlenkrolle wird die Bandmitte überdehnt und werden auf diese Weise Randwellen eliminiert, während bei einer konkaven Innenwölbung der Umlenkrolle die sich sonst von den Bandrändern zur Bandmitte hin aufbauenden Querspannungen kompensiert werden, also der Bandmittenbereich nunmehr wie die Randbereiche gelängt wird, so daß nicht länger Mittenschüsseln auftreten. Stets lassen sich in dem Mittenbereich oder den Randbereichen des jeweiligen Metallbandes höhere Zugspannungen aufbauen und die Bandrandbereiche ebenso wie der Bandmittenbereich mit den zum Planieren jeweils erforderlichen Zugspannungen beaufschlagen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Umlenkrollen als Spannrollensatz ausgebildet sind und zwischen den beiden Umlenkrollen eine Zugreckstrecke aufgebaut ist; so lassen sich besonders oberflächenempfindliche Metallbänder planieren, die beispielsweise für lithographische Zwecke bestimmt sind. Hier ist man bestrebt, auf ein Streckbiegerichten zum Planieren der Metallbänder zu verzichten, um Oberflächenschäden zu vermeiden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß vier Umlenkrollen zwei Spannrollensätze bilden und zwischen den beiden Spannrollensätzen ein Kaltwalzgerüst und/oder Streckbiegerichtgerüst angeordnet ist, wobei zumindest die dem Kaltwalzgerüst bzw. Streckbiegerichtgerüst unmittelbar vorgeordnet und unmittelbar nachgeordnete Umlenkrolle den einstellbaren Rollenmantel aufweist. In diesen Fällen werden ähnliche Effekte beim Kaltwalzen und Streckbiegerichten wie beim Zugrecken erreicht. Durch gezielte Zugspannungskonzentrationen entweder im Bandmittenbereich oder in den Bandrandbereichen werden infolge einer höheren plastischen Verformung größere Streckgrade nicht nur beim Zugrecken, sondern auch beim Streckbiegerichten und eine größere Dickenreduzierung beim Kaltwalzen erzielt, um eben Randwellen oder Mittenschüsseln zu eliminieren.

Die Umlenkrollen sind zweckmäßigerweise paarweise vertikal übereinander und horizontal nebeneinander angeordnet. Um besonders ausgeprägte höhere plastische Verformung im Bandmittenbereich oder in den Bandrandbereichen zu erreichen, beträgt der Rollendurchmesser der den einstellbaren Rollenmantel aufweisenden Umlenkrollen mindestens 250 mm; der Umschlingungswinkel ist mindestens 90° und vorzugsweise größer als 150°.

Weiter wird die Erfindung in vorteilhafter Weise so ausgestaltet, daß die jeweilige den einstellbaren Rollenmantel aufweisende Umlenkrolle eine zwischen dem Rollenmantel und dem Rollenkern angeordnete Druckkammer mit einer Druckmittelzurückführung für ein hydraulisches oder pneumatisches, die konvexe Außenwölbung bewirkendes Druckmittel aufweist, wobei die konkave Innenwölbung - bei druckmittellosem Zustand der Druckkammer - durch einen negativen Vorschliff gebildet ist. Dabei kann die Druckmittelzuführung eine axiale Drehdurchführung in eine der beiden Lagerzapfen der jeweiligen Umlenkrolle und die Druckkammer eine Entlüftungsbohrung aufweisen.

Bei geeigneter Wahl der Innenkontur des Rollenmantels erzielt man eine parabelähnliche Außenwölbung des Rollenmantels. Durch den negativen Vorschliff läßt sich eine parabelförmige Innenwölbung erreichen, so daß die Balligkeit der betreffenden Umlenkrollen bzw. ihres Rollenmantels in vorgegebenen Grenzen positiv oder negativ einstellbar ist. Die Entlüftungsbohrung ist im übrigen lediglich zu erstmaligen Füllen der Druckkammer mit dem Druckmittel erforderlich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Rollensatz in der Ausführungsform eines Spannrollensatzes mit zwischen den beiden Umlenkrollen gebildeter Zugreckstrecke,

Fig. 2 zwei Rollensätze in der Ausführungsform von Spannrollensätzen mit einem zwischengeschalteten Kaltwassergerüst,

Fig. 3 zwei Rollensätze in der Auführungsform von Spannrollensätzen mit einem zwischengeschalteten Streckbiegerichtgerüst,

Fig. 4 eine einstellbare Umlenkrolle im Axialschnitt und

Fig. 5 ausschnittsweise den Gegenstand nach Fig. 4 mit konvexer Außenwölbung nach a), konkaver Innenwölbung nach b) und dem möglichen Arbeitsbereich durch die Kombination von a) und b) nach c).

In den Figuren ist ein Rollensatz mit zumindest zwei Umlenkrollen 1, 2 für die S-förmige Umlenkung dünner Metallbänder 3, insbesondere von Metallbändern mit einer Banddicke bis zu 1 mm und einer Bandbreite von mehr als 800 mm dargestellt. Zumindest eine der beiden Umlenkrollen 1 oder 2 weist einen zwischen einer konvexen Außenwölbung 4 und einer konkaven Innenwölbung 5 einstellbaren Rollenmantel 6 auf, wobei das jeweilige Metallband 3 um die einstellbare Umlenkrolle mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 90°, vorzugsweise mehr als 150° geführt ist.

Nach Fig. 1 können die beiden Umlenkrollen 1, 2 als Spannrollensatz mit angetriebener Zugrolle 1 und Bremsrolle 2 ausgebildet sein. In diesem Fall ist zwischen den beiden Umlenkrollen 1, 2 eine Zugreckstrecke Z aufgebaut.

Nach den Fig. 2 oder 3 bilden vier Umlenkrollen 1, 2, 7 8 zwei Spannrollensätze, wobei zwischen den beiden Zugrollen und Bremsrollen bildenden Spannrollensätzen 1, 7 und 2, 8 ein Kaltwalzgerüst 9 oder ein Streckbiegerichtgerüst 10 angeordnet ist. Zumindest die dem Kaltwalzgerüst 9 oder dem Streckbiegerichtgerüst 10 unmittelbar vorgeordnete und unmittelbar nachgeordnete Umlenkrolle 1, 2 weist einen konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel 6 auf.

Stets können sämtliche Umlenkrollen 1, 2, 7, 8 bzw. Rollenpaare einen konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel 6 besitzen. Nach Fig. 2 sind die Umlenkrollen 1, 7 und 2, 8 paarweise vertikal übereinander angeordnet, nach Fig. 3 paarweise horizontal nebeneinander angeordnet. Die Rollendurchmesser 1, 2 bzw. 7, 8 der einstellbaren Umlenkrollen betragen mindestens 250 mm, damit unter Berücksichtigung eines Umschlingungswinkels von mehr als 90° und insbesondere mehr als 150° hinreichend hohe plastische Verformungen in entweder den Bandrandbereich oder dem Bandmittenbereich erzielt werden können.

In Fig. 4 ist eine Umlenkrolle 1 mit dem konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel 6 dargestellt; sie weist zwischen dem Rollenmantel 6 und dem Rollenkern 11 eine Druckkammer 12 mit einer Druckmittelzuführung 13 für ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel auf, wobei die konkave Innenwölbung 5 bei drucklosem Zustand durch einen negativen Vorschliff gebildet ist. Die Druckmittelzuführung 13 weist eine axiale Drehdurchführung 14 in einem der beiden Lagerzapfen 15 der jeweiligen Umlenkrolle 1 und die Druckkammer 12 eine Entlüftungsbohrung 16 für die Erstfüllung auf.

Claims (8)

1. Rollensatz mit zumindest zwei, jeweils aus einem Rollenkern und einem Rollenmaterial bestehenden Umlenkrollen für die S-förmige zu Umlenkung zu planierender dünner Metallbänder, insbesondere von Metallbänder mit einer Banddicke bis zu 1 mm, wobei das jeweilige Metallband um die Umlenkrollen mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenmantel (6) zumindest einer der beiden Umlenkrollen (1, 2) zwischen einer konvexen Außenwölbung (4) und einer konkaven Innenwölbung (5) einstellbar ist.

2. Rollensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umlenkrollen (1, 2) als Spannrollensatz ausgebildet sind und zwischen den beiden Umlenkrollen (1, 2) eine Zugreckstrecke (Z) aufgebaut ist.

3. Rollensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Umlenkrollen (1, 2, 7, 8) zwei Spannrollensätze bilden und zwischen den beiden Spannrollensätzen ein Kaltwalzgerüst (9) und/oder Streckbiegerichtgerüst (10) angeordnet ist, wobei zumindest die dem Kaltwalzgerüst bzw. Streckbiegerichtgerüst unmittelbar vorgeordnete und unmittelbar nachgeordnete Umlenkrolle (1; 2) den einstellbaren Rollenmantel (6) aufweist.

4. Rollensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (1, 2, 7, 8) paarweise vertikal übereinander oder horizontal nebeneinander angeordnet sind.

5. Rollensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollendurchmesser der den einstellbaren Rollenmantel (6) aufweisenden Umlenkrollen (1, 2, 7, 8) mindestens 250 mm beträgt.

6. Rollensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungswinkel mindestens 90° und vorzugsweise größer als 150° ist.

7. Rollensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige, den einstellbaren Rollenmantel (6) aufweisende Umlenkrolle (1) eine zwischen dem Rollenmantel und dem Rollenkern (11) angeordnete Druckkammer (12) mit einer Druckmittelzuführung (13) für ein hydraulisches oder pneumatisches, die konvexe Außenwölbung (4) bewirkendes Druckmittel aufweist, wobei die konkave Innenwölbung (5) - bei druckmittellosem Zustand der Druckkammer - durch einen negativen Vorschliff gebildet ist.

8. Rollensatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzuführung (13) eine axiale Drehdurchführung (14) in einem der beiden Lagerzapfen (15) der jeweiligen Umlenkrolle (1) und die Druckkammer (12) eine Entlüftungsbohrung (16) aufweist.