DE69431134T2

DE69431134T2 - Vorrichtung zur Regelung des Bandzuges in Durchlaufglühanlagen für Stahlband

Info

Publication number: DE69431134T2
Application number: DE1994631134
Authority: DE
Inventors: Hiroohitaka Goshi; Yoshitaka Hattori; Toshimitsu Honda; Shigekazu Imanaka; Harumi Katoh; Yasuo Kitawaki; Masao Ono; Tsutomu Tamiya
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2014-04-20
Also published as: DE69431134D1; EP0675207B1; CN1065000C; CN1107764A; KR960016462B1; EP0936275B1; DE69421378T2; EP0936275A1; DE69421378D1; EP0675207A1

Description

Bezüglich einer Durchlaufprozeßanlage zur Herstellung eines Weichstahlbandes zum Ziehen usw. betrifft die Erfindung ein Spannunsgsteuersystem einer Durchlaufglühanlage bzw. -vorrichtung zur Verhinderung des Auftretens von Wärmeknicken, Kratzern und Wandern des Stahlbandes und zur Verbesserung der Produktivität und der Qualität.
Verschiedene Verfahren werden für Metallbänder, z. B. dünne Stahlbänder angewendet, wenn diese durch eine Durchlaufprozeßanlage geführt werden. Diese Verfahren sind Glühen, Beizen, Plattieren usw., und sie werden in einer Durchlaufglühanlage, einer Durchlaufbeizanlage, einer Durchlaufplattieranlage usw. durchgeführt. Wenn das Band zugeführt wird, wird das zu einer Rolle gewickelte Band von einer Abwickelrolle auf einem Abwickelteil der Anlage abgewickelt und mit dem hinteren Ende eines vorhergehenden Bandes verschweißt. Auf der Aufwickelseite wird das Band von einer Zughaspel zu einer Rolle gewickelt, und nachdem ein Schweißabschnitt abgeschnitten worden ist, wird ein folgendes Band auf die Zughaspel gewickelt.
In einer solchen Durchlaufprozeßanlage muß das Stahlband während des Schweißens im Abwickelteil und des Schneidens im Wickelteil mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit durch einen Prozeßteil, z. B. einen Glühofen, geführt werden. Deshalb sind Schlingenkanäle zwischen dem Prozeßteil und dem Eintrittsteil und zwischen dem Prozeßteil und dem Austrittsteil angeordnet, um die Vorschubgeschwindigkeit zu regulieren. Wenn sich die Blechdicke oder -breite der zu verarbeitenden Bandrolle ändert oder wenn sich eine Metallzusammensetzung, z. B. die Stahlart, ändert, muß die Bandvorschubgeschwindigkeit im Prozeßteil geändert werden, und die Geschwindigkeitsregulierung erfolgt im gesamten Eintritts- und Austrittsteil.
Insbesondere wird ein Weichstahlband zum Ziehen oder für ein Weichzinnblechrohlteil hergestellt, indem Kaltwalzen und dann Glühen und Überaltern in einem Durchlaufglühofen erfolgt. Dieser Durchlaufglühofen ist eine langgestreckte Anlage mit einer Heizzone zum Erwärmen des Stahlbandes auf eine vorbestimmte Temperatur, einer Durchwärmungszone zum Glühen des Stahlbandes, einer Primärabkühlzone zur Durchführung einer Überalterungsbehandlung, einer Überalterungszone und einer Sekundärabkühlzone.
In Prozeßanlagen des Stahlbandes usw. sind im allgemeinen an der Eintritts- und Austrittsseite der Anlage Spannrollen angeordnet, um eine geeignete Spannung auf das Stahlband zu übertragen usw. und um einen stabilen Durchlauf des Bandes zu ermöglichen. Wenn in diesem Fall die Spannung nicht ausreicht, läuft das Stahlband in Zickzacklinie (schlangenförmig) und kommt mit der Anlage, z. B. mit einer Ofenwand, in Kontakt, so daß Kratzer im Stahlband auftreten. Wenn die Spannung zu hoch ist, treten in der Längsrichtung des Stahlbandes Ziehfalten auf, die als "Wärmeknicke" bezeichnet werden.
Da der Durchlaufglühofen für das Stahlband langgestreckt ist, ist es schwierig, eine geeignete Spannung auf das Stahlband auf der gesamten Länge des Ofens nur durch die Spannrollen, die an der Eingangs- und Ausgangsseite des Ofens angeordnet sind, zu übertragen. Deshalb schlägt die JP-U-50- 139 707 ein Spannungssteuerungsverfahren vor, bei dem auch im Ofen eine Spannrolle angeordnet wird. Das heißt, wie in Fig. 1 gezeigt, die Spannrollen 3 sind zwischen einer Heizzone 4 und einer Haltezone 5 und zwischen der Haltezone 5 und einer Abkühlzone 6 angeordnet, und zwar neben einer Eintrittsseitenspannrolle 1 und einer Austrittsseitenspannrolle 2, die an der Eintritts- und Austrittsseite des Durchlaufglühofens F angeordnet sind, um die Spannung des Stahlbandes S zu regulieren. (Das Bezugsdokument beschreibt auch, daß eine Überalterungszone auch vorhanden sein kann.)
Die JP-A-60-7 693 beschreibt, wie man die Spannrolle auf der Austrittsseite der Heizzone bzw. auf der Austrittsseite der Durchwärmungszone so anordnet, daß die Spannung größer wird in der Heizzone, wo das Stahlband einer Wärmedehnung unterliegt, aber abgesenkt wird auf der Austrittsseite der Heizzone, nachdem das Stahlband weich gemacht worden ist, und in der Durchwärmungszone. Das Bezugsdokument beschreibt auch, wie man die Spannrollen auf der Eintritts- und Austrittsseite einer Primärabkühlzone anordnet, um die Spannung der Primärabkühlzone dort herabzusetzen, wo die Wahrscheinlichkeit besteht, daß infolge der Abschreckung eine Deformation des Profils, z. B. Abkühlknicke, entsteht.
Beispielsweise schlägt die JP-A-1-162 727 ein Spannungssteuerungssystem vor, bei dem mehrere Spannrollen in zwei Gruppen geteilt sind (7A und 7B sowie 8A und 8B), eine Tänzerrolle 10 zwischen diesen Spannrollen angeordnet ist und eine Spannungsänderung, die sich augenblicklich mit einer derartig großen Häufigkeit ändert, die die Spannrolle allein nicht absorbieren kann, von einer Vertikalbewegung der Tänzerrolle 10 absorbiert wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Die JP-A-1-165 726 schlägt ein Steuerungsverfahren für dieses Steuersystem vor. In den Technologien dieser beiden Bezugsdokumente zieht die Tänzerrolle 10 das Metallband S zwischen einer Umlenkrolle 9C und der zweiten Spannrolle 8A hoch und wird mit einem Gewicht 12 durch ein Seil 11 über eine Trommel 13 ausgeglichen. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Motor zum Drehen und Antreiben der Trommel 13 mit einem vorbestimmten Drehmoment.
In einer Vorrichtung, die ein Band zwischen einer Transportrolle und einer beweglichen Transportrolle laufen läßt und die Spannung des Bandes durch die Bewegung der beweglichen Transportrolle steuert, offenbart die JP-A-5-43 099 eine Spannungssteuerungseinrichtung, die aufweist: einen Arm, der sich um eine Trägerachse als den Mittelpunkt dreht und mit einer beweglichen Transportrolle auf der gegenüberliegenden Seite zur Trägerachse ausgerüstet ist, einen Motor, der direkt mit der Trägerachse gekoppelt ist, um eine Spannung auf das Band zu übertragen, und zwar durch Erzeugung eines Drehmoments, dessen Mittelpunkt in der Trägerachse im Arm liegt, einen Winkeldetektor zum Ermitteln des Drehwinkels des Arms und einen Spannungsmesser zum Ermitteln der Spannung des Bandes, der das im Arm zu erzeugende Drehmoment mit dem ermittelten Winkel und der ermittelten Spannung korrigiert, um die Spannung des Bandes auf eine Zielspannung zu bringen.
Die Hauptabschnitte der Vorrichtung der EP-A-0 579 854 und JP-A-5-43 099 sind in Fig. 3 dargestellt. Die Rolle, die als "Transportrolle" bezeichnet wird, ist eine Umlenkrolle 9, und die Rolle, die als "bewegliche Transportrolle" bezeichnet wird, ist eine Tänzerrolle 10. Diese Rollen sind in der Nähe der Spannrolle 8 angeordnet. Die Tänzerrolle 10 wird vom Arm 16 drehbar gehalten, und wenn der Arm 16 gedreht wird, während die Trägerachse 15 der Mittelpunkt ist, wird die Tänzerrolle 10 auf- und abbewegt. Da die Tänzerrolle 10 mit einem solchen Mechanismus auf- und abbewegt wird, wird der mechanische Widerstand kleiner als die Tänzerrolle, die in Fig. 2 gezeigt ist, und eine Bewegung mit einer geringeren Trägheit wird möglich, so daß eine Spannungssteuerung mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit gegen eine scharfe Spannungsänderung von außen erfolgen kann.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 18 einen Drehmomentmotor zum Drehen der Trägerachse 15, und 19 ist ein Winkeldetektor zum Ermitteln eines Drehwinkels des Arms 16. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet ein Gegengewicht, das am Arm 19 angeordnet ist, um ein Drehmoment zu erzeugen, dessen Mittelpunkt in der Trägerachse 15 auf dem Arm liegt; 20 ist ein Gegengewichtpositioniermotor für das Gegengewicht 17; und 21 ist ein Gegengewichtspositionsdetektor. Diese Teile sind bei Bedarf vorhanden und sind in die Erfindung einbezogen. Das am Arm erzeugte Drehmoment kann durch Verstellen der Position des Gegengewichts 17 gesteuert werden, und der Drehmomentmotor 18 kann eine kompakte Größe haben.
Wenn jedoch ein dünnes Stahlband mit einer hohen Geschwindigkeit befördert wird, tritt eine Spannungsänderung mit einer besonders hohen Häufigkeit auf, und die Tänzerrolle 10, die oben beschrieben und in Fig. 2 gezeigt ist, kann eine solche Spannungsänderung wegen der großen Trägheit seines mechanischen Systems nicht absorbieren. Die Tänzerrolle des Armdrehsystems, die oben beschrieben und in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Trägheit des mechanischen Systems reduzieren und die sehr häufigen Spannungsänderung in einem bestimmten Maß absorbieren. Um die Tänzerrolle anzuordnen, ist jedoch ein ziemlich großer Raum für die Ausrüstung nötig. Insbesondere wenn eine vorhandene Anlage modifiziert wird, tritt das Problem auf, daß die Tänzerrolle nicht an der am besten geeigneten Stelle installiert werden kann.
Insbesondere wenn in einem Durchlaufglühofen mit einer Heizzone, einer Durchwärmungszone, einer Primärabkühlzone, einer Überalterungszone und einer Sekundärabkühlzone das Abkühlen des Stahlbandes in der Sekundärabkühlzone durch eine Gasstrahlkühleinrichtung erfolgt, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß Kratzer auf der Oberfläche des Stahlbandes auftreten, und ein Querschwingen des Stahlbandes, das als "Wandern" bezeichnet wird, tritt in einen nachfolgenden Wasserabkühlungstank auf.
Die Probleme mit den Kratzern und dem Wandern können durch Erhöhung der Spannung im Ofen unter Verwendung der Spannrollen auf der Eintritts- und Austrittsseite des Durchlaufglühofens gelöst werden, aber in der Überalterungszone treten die Wärmeknicke auf. Auch wenn die Spannrollen im Ofen angeordnet sind, kann die Wirkung an den Stellen, die in jeder der oben beschrieben, bekannten Bezugsdokumente definitiv beschrieben sind, nicht erreicht werden. Demzufolge ist es in den herkömmlichen Anlagen notwendig gewesen, den Betrieb unter Einschränkung der Vorschubgeschwindigkeit des Stahlbandes durchzuführen.
Bezüglich einer Durchlaufprozeßanlage für ein Stahlband stellt die Erfindung eine kompakte Spannungssteuerungsvorrichtung und ein System bereit, das eine Spannungssteuerung so durchführen kann, daß auch dann keine sehr häufige Spannungsänderung auf ein Prozeßteil, z. B. einen Glühofen, übertragen wird, wenn eine Spannungsänderung in der Eintritts- und Austrittsseite auftritt, wenn ein dünnes Stahlband mit hoher Geschwindigkeit usw. befördert wird, das Stahlband unter einer geeigneten Spannung stabil befördern kann, Knicke des Stahlbandes, Reduzierung seiner Breite und das Auftreten von Kratzern usw. zuverlässig verhindern kann, was daraus resultiert, daß sich das Band schlangenförmig bewegt und flattert, und außerdem auf einfache Weise in einer bestehenden Anlage installiert werden kann.
Außerdem soll die Erfindung das Auftreten von Wärmeknicken, Kratzern und schlangenförmiger Bewegung (Wandern) zuverlässig verhindern und die Qualität mit hoher Produktivität in einem Durchlaufglühofen mit einer Heizzone, einer Durchwärmungszone, einer Primärabkühlzone, einer Überalterungszone und einer Sekundärabkühlzone verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 2 definiert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der ein Beispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zeigt,
Fig. 2 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel der herkommlichen Vorrichtung zeigt,
Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein weiteres Beispiel der herkömmlichen Vorrichtung zeigt,
Fig. 4 ist ein Längsschnitt, der ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel einer Pufferrolle in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Fig. 7(a) bis 7(f) sind erläuternde Ansichten, die weitere Beispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen,
Fig. 8 ist eine Längsschnittansicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Fig. 9(a) ist ein Diagramm, das eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, und
Fig. 9(b) ist eine erläuternde Ansicht eines Flatterstärke W des Stahlbandes in der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 10 ist eine Längsschnittansicht, die eine Vorrichtung eines Vergleichsbeispiels zeigt,
Fig. 11 ist eine Steuersystemdarstellung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 12 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Pufferrolle zeigte und
Fig. 13 ist ein Diagramm, das einen maximalen Punkt α&sub0; zeigt.
Die Erfindung ist gemacht worden, um die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
In einem Durchlaufglühofen F für ein Stahlband mit einer Heizzone 22, einer Durchwärmungszone 23, einer Primärabkühlzone 24, einer Überalterungszone 25 und einer Sekundärabkühlzone 26, wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine im Ofen befindliche Spannrolle 3 zwischen der Überalterungszone 25 und der Sekundärabkühlzone 26 angeordnet.
Erfindungsgemäß ist, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Zugregelungsvorrichtung für ein Stahlband dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erste Spannrolle, eine zweite Spannrolle und eine Pufferrolle, die durch einen Arm gehalten wird und mit dem Stahlband zwischen beiden Spannrollen in Kontakt kommt, angeordnet sind, die Pufferrolle so im Kreis bewegt werden kann, daß sie eine Bandzuglinie kreuzt, die die Spannrollen vor und nach der Pufferrolle entsprechend einer Zugspannungsänderung des Stahlbandes verbindet, und der Winkel α in einem Regelbereich von 0º < α ≤ α&sub0;, oder α&sub0; ≤ α < 90º als Grenzwert α&sub0; reguliert wird, was einen Höchstwert für F ergibt, der durch die nachstehende Formel (1) definiert ist.
F = TM cosα {sin(tan&supmin;¹ R'sinα/L&sub1;) + sin(tan&supmin;¹ R'sinα/L&sub2;)} (1)
wobei gilt:
R' = R - b/sinα,
L&sub1; = a - c - b/tanα, L&sub2; = c + b/tanα,
A: ein Hebeldrehpunkt der Pufferrolle,
b: eine Strecke zwischen der Kaliberlinie und dem Hebeldrehpunkt,
c: eine Strecke zwischen dem Hebeldrehpunkt und der Eintrittsseitenrolle der zweiten Spannrolle,
α: ein Winkel zwischen dem Arm der Pufferrolle und der Kaliberlinie,
R: die Armlänge der Pufferrolle,
a: eine Strecke zwischen der Austrittsseitenrolle der ersten Spannrolle (oder einer Umlenkrolle) und einer Eintrittsseitenrolle der zweiten Spannrolle (oder einer Umlenkrolle),
TM: eine Spannung eines Stahlbandes,
F: eine Kraft, die die Pufferrolle durch TM nach untendrückt.
Zu Beginn wird nachstehend das erste technische Merkmal beschrieben.
In Fig. 4 läuft ein kaltgewalztes Stahlband S von einer nicht dargestellten Ablaufhaspel durch eine Waschvorrichtung und einen Eintrittsseitenschlingenkanal und tritt über eine Eintrittsseitenspannrolle 1 in den Durchlaufglühofen F ein. Das Stahlband S wird in der Heizzone 22 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, für eine vorbestimmte Zeit in der Durchwärmungszone 23 auf eine Glühtemperatur durchgewärmt, dann in der Primärabkühlzone 24 abgekühlt, in der Überalterungszone 25 einer Überalterungsbehandlung unterzogen und danach in der Sekundärabkühlzone 26 und in einem Wasserabkühlungstank 28 abgekühlt. Das Stahlband mit einer gewünschten Verarbeitbarkeit kann auf diese Weise hergestellt werden. In der Sekundärabkühlzone wird das Stahlband von einer Gasstrahlkühleinrichtung 27 mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt. Danach wird es von einem Trockner 29 getrocknet und in einer Endabkühlzone 30 auf eine Temperatur abgekühlt, bei der das Feinwalzen erfolgen kann. Als nächstes läuft das Stahlband durch die Austrittsseitenspannrolle 2 und ein nicht dargestelltes Feinwalzwerk usw. und wird auf eine Zughaspel aufgewickelt. Übrigens gibt es eine Anlage, in der das Feinwalzwerk nicht in der Hintereinanderanordnung installiert ist, und in einem solchen Fall braucht eine Endabkühlzone 30 nicht immer vorhanden zu sein.
Jede der Spannrollen 1, 2, 3 weist mehrere Rollen auf, um den Reibungskoeffizienten auf der Oberfläche zu erhöhen und die Kontaktfläche mit dem Stahlband S zu vergrößern. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit zwischen der Eintrittsseitenspannrolle 1 und der im Ofen befindlichen Spannrolle 3 reguliert, um die Spannung des Stahlbandes S in der Heizzone 22, der Durchwärmungszone 23, der Primärabkühlzone 24 und der Überalterungszone 25 zu regulieren. Als nächstes wird die Differenz der Umfangsgeschwindigkeit zwischen der im Ofen befindlichen Spannrolle 3 und der Austrittsseitenspannrolle 2 reguliert, um die Spannung in der Sekundärabkühlzone 26 und im Wasserabkühlungstank 28 zu regulieren.
Um ein dünnes Stahlblech mit ausgezeichneter Verarbeitbarkeit und Ziehfähigkeit herzustellen, muß das Stahlband nach der Überalterungsbehandlung stufenweise mit einer geeigneten Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt werden. Um das Auftreten der Profilfehler, z. B. Abkühlknicke, zu verhindern, wird das Stahlband zunächst relativ stufenweise mit der Strahlkühleinrichtung 27 in der Sekundärabkühlzone 26 abgekühlt und dann mit einer hohen Geschwindigkeit in einem Wasserabkühlungstank 28 abgeschreckt, der eine wirtschaftliche Abkühlvorrichtung ist. Wenn das Stahlband S in den herkömmlichen Vorrichtungen dick und breit ist, wird das Stahlband S in der Sekundärabkühlzone 26 durch starken Wind der Strahlkühleinrichtung 27 stark hin- und hergeschwungen und kommt mit der Kühleinrichtung 27 in Kontakt, so daß Kratzer auftreten, wie bereits beschrieben. Ferner ist es wahrscheinlich, daß aufgrund des Aquaplaningphänomens eine Schlangenbewegung des Stahlbandes S im Wasserabkühlungstank 29 auftritt. Wenn die Spannung im Durchlaufglühofen F erhöht wird, um diesem Problem entgegenzutreten, ist es wahrscheinlich, daß Wärmeknicke im Stahlband S in der Überalterungszone 25 auftreten, in der die Temperatur des Stahlbandes relativ hoch ist.
Da die im Ofen befindliche Spannrolle 3 im Ofen zwischen der Überalterungszone 25 und der Sekundärabkühlzone 26 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet ist, kann die Spannung vor und hinter jeder dieser Zonen unabhängig reguliert werden. Das heißt, die Spannung in der Sekundärabkühlzone 26 und im Wasserabkühlungstank 28 kann, wie in der Spannungsverteilung in Fig. 4 gezeigt, auf einen geeigneten Wert erhöht werden, ohne die Spannung in der Überalterungszone 25 übermäßig zu erhöhen. Demzufolge kann das Auftreten von Kratzern in der Sekundärabkühlzone und das Auftreten des Wanderns in der Wasserabkühlzone 28 zuverlässig verhindert werden, ohne daß Wärmeknicke in der Überalterungszone 25 entstehen.
Wenn in der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung die Spannung des Stahlbandes S in der Heizzone 22, der Durchwärmungszone 23, der Primärabkühlzone 24 und der Überalterungszone 25 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung schwankt, kann die Spannung außerdem durch Auf- und Abbewegung einer Eintrittstänzerrolle 31 eingestellt werden. Wenn sich die Spannung ändert, wird eine Antriebsrolle zwischen der Spannrolle 1 direkt vor dem Ofen und der im Ofen befindlichen Spannrolle 3, z. B. einer Rolle 32, als Spannungsermittlungsrolle verwendet, um diese Änderung zu ermitteln, und die Änderung wird zu einem Drehmomentbefehl eines Positioniermotors 19 der Eintrittstänzerrolle 31 zurückgeführt. Nachdem die Eintrittstänzerrolle 31 auf- und abbewegt worden ist, wird die Eintrittstänzerrolle 31 in die ursprüngliche Position zurückgebracht, während die Umfangsgeschwindigkeit der Spannrolle 1 direkt vor dem Ofen eingestellt wird, damit sich die Spannung im Ofen nicht ändert.
Wenn sich die Spannung des Stahlbandes S in der Sekundärabkühlzone 26 und im Wasserabkühlungstank 28 ändert, kann die Spannung durch Auf- und Abbewegung der Austrittstänzerrolle 34 vor der Spannrolle 2 direkt nach dem Ofen reguliert werden. Die Änderung der Spannung kann von der Spannungsermittlungsrolle 33 usw. ermittelt werden. Nachdem die Austrittstänzerrolle 34 auf- und abbewegt worden ist, wird sie in ihre ursprüngliche Position zurückgebracht, während die Umfangsgeschwindigkeit der Spannrolle 2 bei Spannungsänderungen direkt nach dem Ofen eingestellt wird.
Es ist außerdem effektiv, einen Spannungsmesser 35, 36 in der Überalterungszone 25 bzw. der Sekundärabkühlzone 26 anzuordnen, um die Spannung zu messen und um die Spannung zum Antrieb der im Ofen befindlichen Spannrolle 3 und der Spannrolle 2 direkt nach dem Ofen zurückzuführen.
Nachstehend wird ein Spannungssteuersystem für ein Stahlband beschrieben, das ein zweites technisches Merkmal der Erfindung ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist erste Spannrollen 7A und 7B, zweite Spannrollen 8A und 8B und eine Pufferrolle 37 auf, wie in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel dargestellt. Die Pufferrolle 37 kommt mit dem Stahlband S zwischen den ersten Spannrollen 7A, 7B und den zweiten Spannrollen 8A, 8B in Kontakt und kann sich im Kreis in einer Richtung (durch einen Pfeil angezeigt) bewegen und kreuzt dabei entsprechend den Spannungsänderungen des Stahlbandes S eine Kaliberlinie L, die die Rollen vor und nach der Pufferrolle 37 (die zweite Rolle 7B der ersten Spannrollen und die erste Rolle 8A der zweiten Spannrollen in Fig. 5) verbindet. Ferner wird die Spannung eines Stahlbandes, wie in Fig. 12 gezeigt, in einem Steuerbereich α von 0º < α ≤ α&sub0; oder α&sub0; ≤ α < 90º als Grenzwert α&sub0; reguliert, wobei sich ein Höchstwert für F ergibt, der in der Formel (1) nachstehend definiert ist.
F = TM cosα {sin(tan&supmin;¹ R'sinα/L&sub1;) + sin(tan&supmin;¹ R'sinα/L&sub2;)} (1)
wobei gilt:
R' = R - b/sinα,
-L&sub1; = a - c - b/tanα, L&sub2; = c + b/tanα,
A: ein Hebeldrehpunkt der Pufferrolle,
b: eine Strecke zwischen der Kaliberlinie und dem Hebeldrehpunkt,
c: eine Strecke zwischen dem Hebeldrehpunkt und der Eintrittsseitenrolle der zweiten Spannrolle,
α: ein Winkel zwischen dem Arm der Pufferrolle und der Kaliberlinie,
R: die Armlänge der Pufferrolle,
a: eine Strecke zwischen der Austrittsseitenrolle der ersten Spannrolle (oder einer Umlenkrolle) und einer Eintrittsseitenrolle der zweiten Spannrolle (oder einer Umlenkrolle),
TM: eine Spannung eines Stahlbandes,
F: eine Kraft, die die Pufferrolle durch TM nach unten drückt.
Die Beziehung zwischen α und F ist in Fig. 13 dargestellt. TM, a, b, c und R werden durch einen Installationszustand bestimmt und stellen α&sub0; bereit, wodurch sich ein Höchstwert Fmax ergibt.
Die oben dargestellte Formel (1) bildet eine nach oben konvexe Kurve, da α&sub0; ein höchster Punkt ist. α wird vorzugsweise im Bereich 0º < α ≤ α&sub0; oder α&sub0; ≤ α < 90º verwendet, da F vor und nach α&sub0; zunimmt und abnimmt. Wenn ferner ein mechanischer Installationszustand einbezogen wird, ist α vorzugsweise 0º < α ≤ α&sub0;. α kann jedoch tatsächlich in einem Bereich 0º < α ≤ 90º verwendet werden, und zwar aufgrund der Korrektur durch eine Formel F = TM cosα (sinθ&sub1; und sinθ&sub2;), wie nachstehend beschrieben.
Der Neigungswinkel θ ist zwischen der Eintritts- und der Austrittsseite unterschiedlich, und die Eintrittsseite wird auf θ&sub1; eingestellt, während die Austrittsseite auf θ&sub2; eingestellt wird, wie in der Zeichnung gezeigt.
Der Bewegungsbereich der Pufferrolle 37 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist so ausgeführt, wie oben beschrieben, und außerdem ist die Trägheitskraft durch Verwendung der hohlen leichten Rolle extrem reduziert. Demzufolge kann die Pufferrolle 37 eine feinere Bewegung als die herkömmliche Tänzerrolle 10, die in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, auf die Spannungsänderung ausführen. Das heißt, auch wenn die Spannung des Stahlbandes S eine drastische, sehr häufige Änderung auf der Eintrittsseite oder Austrittsseite ausführt, kann die Pufferrolle 37 eine solche Änderung absorbieren.
Das in Fig. 5 gezeigte Beispiel stellt eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform dar. Die Pufferrolle 37 ist eine hohle Rolle und wird von einem Arm 16 drehbar gehalten. Der Arm 16 ist auf einer Trägerachse 15 befestigt. Die Trägerachse 15 wird von einem Bett oder dgl. getragen, nicht dargestellt. Wenn die Trägerachse 15 von einem Drehmomentmotor 18 gedreht wird, kann die Pufferrolle 37 im Kreis in der Richtung bewegt werden, in der sie die Kaliberlinie L kreuzt.
Außer durch den Drehmomentmotor 18, der in Fig. 5 gezeigt ist, kann die Pufferrolle 37 erfindungsgemäß durch ein hydraulisches oder Druckluftmittel im Kreis bewegt werden.
In Fig. 5 hat jede Spannrolle 7A, 7B, 8A, 8B eine Oberfläche mit einem großen Reibungskoeffizienten und ist so angeordnet, daß die Kontaktfläche mit dem Stahlband S vergrößert wird, und wird von einem Antriebsmotor 38A, 38B, 39A, 39B zur Drehung angetrieben. Die Pufferrolle 37 ist eine nichtangetriebene Rolle und wird von einem Arm 16 so gehalten, daß sie in der Lage ist, sich bei Durchlauf des Stahlbandes S frei zu drehen.
Das Stahlband S wird in der Richtung des Pfeils durch die Drehung jeder Spannrolle 7A, 7B, 8A, 8B abgegeben, und eine Eintrittsseitenspannung T&sub1; und eine Austrittsseitenspannung T&sub2; werden durch den Reibungswiderstand mit jeder Rolle begrenzt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Pufferrolle 37 mit dem Stahlband S zwischen den ersten Spannrollen 7A, 7B und den zweiten Spannrollen 8A, 8B so in Kontakt gebracht, daß das Stahlband S über die Kaliberlinie L in dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel nach oben geschoben wird und eine mittlere Spannung TM auf diese übertragen wird.
Wenn sich die Eintrittsseitenspannung T&sub1; beispielsweise in T&sub1; + ΔT ändert, worin eine sehr häufige Spannungsänderung ΔT in diesem Zustand enthalten ist, ist die mittlere Spannung TM auch in TM + ΔT zu ändern. Die Pufferrolle 37 drückt jedoch das Stahlband S mit einem vom Drehmomentmotor 18 bewirkten, vorbestimmten Drehmoment nach oben, und dieses Drehmoment ist im Gleichgewicht mit der mittleren Spannung TM. Infolgedessen bewegt sich die Pufferrolle 37, um ein geringe Trägheit zu haben, durch die Drehbewegung entsprechend der Spannungsänderungskomponente ΔT mechanisch nach oben und nach unten und wird auf der mittleren Spannung TM gehalten. Das heißt, die Pufferrollen bewegen sich nach unten, wenn ΔT positiv ist, und bewegen sich nach oben, wenn ΔT negativ ist, und obwohl sich die Eintrittsseitenspannung T&sub1; ändert, absorbiert die Pufferrolle 37 die Änderungskomponente und beeinflußt nicht die Austrittsseitenspannung T&sub2;. Wenn die Eintrittsseitenspannung zu T&sub1; zurückkehrt, kehrt die Pufferrolle 37 auch in ihre ursprüngliche Position zurück. Auch wenn sich die Austrittsseitenspannung T&sub2; ändert, wirkt sich dies auch nicht auf die Eintrittsseitenspannung T&sub1; aus.
Wenn sich darüber hinaus die Eintrittsseitenspannung T&sub1; in T&sub1; + ΔT änderte, änderte sich auch die mittlere Spannung in TM + ΔT, und diese Spannung wurde ermittelt. Auf diese Weise wurde die Antriebskraft des Drehmomentmotors 18 gesteuert, und die Spannungsschwankung kann durch elektrische Auf- und Abbewegung der Pufferrollen absorbiert werden. Auch wenn die Spannungsschwankung mit einer großen Häufigkeit vorlag, der diese Steuerung nicht folgen konnte, konnte die Schwankung absorbiert werden, da sich die Pufferrolle 37, die das Stahlband nach oben schob, wobei das Drehmoment mit TM ausgeglichen wurde, mechanisch auf- und abbewegte.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde durch eine vorbestimmte Antriebskraft des Drehmomentmotors 18 ein Aufwärtsdrehmoment auf die Pufferrolle 37 übertragen, um das Stahlband S nach oben zu schieben, und die Aufwärtsschubkraft wird durch den Neigungsstellwinkel α reguliert. Der Neigungsstellwinkel α kann im Bereich 0 ≤ α ≤ 90º reguliert werden. In einer Referenzpositionssteuerung von α wurde ein Spannungssollwert eingegeben, die Antriebskraft auf den Drehmomentmotor 18 übertragen und die Spannung ermittelt und zurückgeführt, um einen Spannungssollwert zu gewinnen. Die Spannungskorrektur erfolgte nach der Formel (2), da sich die auf die Pufferrolle 37 wirkende Kraft mit dem Neigungsstellwinkel α und den Neigungswinkeln θ&sub1; und θ&sub2; ändert, auch wenn die mittlere Spannung TM vorbestimmt ist. Die F wird eingegeben, und ein Drehmoment des Drehmomentmotors 18 wird eingestellt.
F = TM cosα (sinθ&sub1; + sinθ&sub2;) (2)
wobei gilt:
F: eine Kraft, die die Pufferrolle 37 nach oben schiebt,
TM: eine Spannung des Pufferrollenabschnitts (mittlere Spannung)
Wenn in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Spannungsänderung des Stahlbandes S langsam und sanft ist, wird außerdem das Drehmoment des Drehmomentmotors 18 reguliert, oder die Umfangsdrehgeschwindigkeit der ersten Spannrollen 7A, 7B oder der zweiten Spannrollen 8A, 8B wird reguliert, indem die Antriebsmotore 38A, 38B oder 39A, 39B reguliert werden, und auf diese Weise kann eine Steuerung erfolgen. Wenn die Pufferrolle 37 in die ursprüngliche Position zurückgebracht wird, nachdem die Spannungsänderung ΔT von der Pufferrolle 37 absorbiert ist, wird die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Spannrollen oder das Drehmoment des Drehmomentmotors 18 reguliert.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung auf der Eintrittsseite und/oder auf der Austrittsseite der Prozeßanlage, z. B. einer Glühanlage in einer Durchlaufprozeßanlage für das Stahlband, angeordnet ist, wird verhindert, daß die Spannungsänderung, die aufgrund einer drastischen Beschleunigung und Verlangsamung beim Betrieb der Schlingenkanäle auf der Eintritts- und Austrittsseite der Anlage auf die Prozeßanlage übertragen wird, und das Stahlband in der Prozeßanlage kann immer mit einer geeigneten vorbestimmten Spannung befördert werden. Demzufolge kann das Auftreten von Knicken und Kratzern zuverlässig verhindert werden. Ferner kann die Spannungsänderung, wenn die Stahlbandvorschubgeschwindigkeit in der Prozeßanlage geändert wird, absorbiert werden, und Knicke und Kratzer können auf die gleiche Weise zuverlässig verhindert werden.
Als nächstes wird erfindungsgemäß bevorzugt, ein Gegengewicht 17 zur Trägerwelle 15 der Pufferrolle 37 wie in dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel anzubringen. In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel erzeugt das Gegengewicht 17 ein Aufwärtsdrehmoment in der Pufferrolle 37, und wenn es für das in Fig. 5 gezeigte Beispiel verwendet wird, kann die Antriebskraft des Drehmomentmotors 18 reduziert werden. Über das in Fig. 6 gezeigten Beispiel hinaus können die Position und das Gewicht des Gegengewichts 17 entsprechend der Richtung des Kontakts der Pufferrolle 37 mit dem Stahlband S und der Größe des Drehmoments reguliert werden.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die Durchlaufprozeßanlage angewendet wird, kann sie auf einfache Weise in der am besten geeigneten Position installiert werden, ganz gleich, ob die Anlage eine neue oder eine bestehende Anlage ist. Ein Anwendungsbeispiel ist in Fig. 7(a) bis 7(f) gezeigt. In Fig. 7(a) sind Umlenkrollen 9 zwischen der Pufferrolle 37 und der ersten Spannrolle 7B und zwischen der Pufferrolle 37 und der zweiten Spannrolle 8A angeordnet, und der Auflaufwinkel des Stahlbandes S an jeder Spannrolle ist unabhängig von der Drehbewegungsposition der Pufferrolle 37 konstant. Demzufolge wird die Pufferrolle nicht beeinflußt.
Jedoch tritt im Falle von Fig. 5, wo keine Umlenkrollen 9 vorhanden sind, oder in den Fällen von Fig. 7(b) und folgenden, wo sich der Auflaufwinkel der Spannrollen 7B und 8A mit der Drehbewegungsposition der Pufferrolle 37 ändert, solangekein Problem auf, wie der notwendige Auflaufwinkel der Spannrollen erhalten bleibt.
Die Pufferrolle 37 kann das Stahlband S nach oben schieben, wie in Fig. 7(b) und 7(c) gezeigt, oder das Stahlband S nach oben ziehen, wie in Fig. 7(d) gezeigt, oder kann das Stahlband S in der Querrichtung schieben, wie in Fig. 7(e) und 7(f) gezeigt. Im übrigen kann, außer daß die Spannrolle ein Paar Rollen aufweist, die Spannrolle einen Satz von drei Rollen 7A, 7B, 7C aufweisen, wie in Fig. 7(e) gezeigt, oder nur eine Rolle aufweisen.
Nachstehend wird ein Beispiel der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 8 dargestellt. Das heißt, die im Ofen befindliche Spannrolle 3 ist zwischen der Überalterungszone 25 und der Sekundärabkühlzone 26 des Durchlaufglühabschnitts angeordnet, ferner sind die Spannrollen 7A, 7B, 8A, 8B an der Eintritts- und/oder Austrittsseite in der Nähe der Außenseite des Ofens angeordnet, wobei mindestens ein Paar von ihnen einander zugewandt sind, und die bereits erwähnte Pufferrolle 37 ist mindestens in einer Position zwischen den zugewandten Spannrollen angeordnet. Auf diese Weise können die Spannungswerte vor und nach der im Ofen befindlichen Spannrolle unabhängig voneinander reguliert werden, da die im Ofen befindliche Spannrolle zwischen der Überalterungszone und der Sekundärabkühlzone angeordnet ist.
Ferner wird aufgrund der Spannrollen 7A, 7B, 8A, 8B der Eintritts- und/oder Austrittsseite und der Pufferrolle 37 verhindert, daß die Spannungsänderung, die infolge der drastischen Beschleunigung und Verlangsamung beim Betrieb der Schlingenkanäle auf der Eintritts- und Austrittsseite der Anlage auftritt, auf das Stahlband im Durchlaufglühofen übertragen wird, das ständig mit einer geeigneten vorbestimmten Spannung befördert werden kann.

Beispiel

Beispiel 1

Das Durchlaufglühen erfolgte unter Zuführung von Weichstahlbändern mit einer Blechdicke von 0,24 mm und 0,26 mm und einer Breite von 1024 mm zur erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist. In der Sekundärabkühlzone 26 betrug der Spalt zwischen der Gasstrahlkühleinrichtung 27 und dem Stahlband S 150 mm, und die Strömungsgeschwindigkeit des Windes von der Gasstrahlkühleinrichtung 27 war auf 30 m/s eingestellt. Die Bandgeschwindigkeit betrug 500 m/min bei dem Band mit einer Dicke von 0,24 mm und 430 m/min bei dem Band mit der Dicke von 0,26 mm. Die Flatterstärke des Stahlbandes S. wenn die Spannung Tb des Bandes S in der Sekundärabkühlzone 26 durch die im Ofen befindlichen Spannrolle 3 und die Spannrolle 2 direkt nach dem Ofen geändert wurde, wurde gemessen. Als Ergebnis konnte die Flatterstärke W des Stahlbandes S in dem Bereich von 100 mm stabil gehalten werden, und es traten überhaupt keine Kratzer auf, als die Spannung Tb größer gemacht wurde als die Spannung Ta in der Heizzone 22 bis zur Überalterungszone 25, wobei die Differenz ΔT (= Tb - Ta) bei nicht unter 4 N/mm² gehalten wurde. Übrigens wurde die Spannung Ta in der Heizzone 22 bis zur Überalterungszone 25 auf 6 N/mm² eingestellt. Die Flatterstärke W stellt die Flatterstärke auf einer Seite ausgehend von einer Kaliberlinie des Stahlbandes S dar, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, wie in Fig. 9(b) gezeigt.
Das Problem der Schlangenbewegung des Stahlbandes S konnte auch beseitigt werden, wenn ΔT auf mindestens 4 N/mm² eingestellt wurde. Dieses Wandern trat auf, wenn Wasser in die Spalten zwischen dem Stahlband S und den Rollen im Wasserabkühlungstank 28 eintrat und das Stahlband aufgrund von Aquaplaning in der Axialrichtung der Walzen Wellen bildete. Dieses Problem konnte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst werden, da das Eintretens von Wasser durch die Erhöhung der Spannung unterdrückt wurde.
Auch wenn im übrigen die Spannung des Stahlbandes S so reguliert wurde, wie oben beschrieben, in der Sekundärabkühlzone 26, konnte die Spannung in und vor der Überalterungszone 25 konstant gehalten werden, und das Auftreten von Wärmeknicken konnte nicht beobachtet werden.

Vergleichsbeispiel

Im Durchlaufglühofen F, der in Fig. 4 gezeigt ist, war die im Ofen befindliche Spannrolle 3 nicht vorhanden, aber die Trägerrollen 40, die mit dem Stahlband S zwischen den Gasstrahlkühleinrichtungen 27 in Kontakt kommen, waren an zwei Positionen zwischen der oberen und der unteren Walze für jedes Kaliber der Sekundärabkühlzone 26 vorhanden, wie in Fig. 4 gezeigt, um das Flattern des Stahlbandes S zu unterdrücken. Wenn das Band unter der gleichen Bedingung zugeführt wurde, wie die im erfindungsgemäßen Beispiel, außer daß ΔT = 0, konnte das Auftreten von Kratzern aufgrund des Kontakts mit den Gasstrahlkühleinrichtungen 27 eingeschränkt werden, aber in diesem Fall mußten die Trägerrollen 40 angetrieben werden. Da die Gasstrahlkühleinrichtungen 27 nicht an den Positionen der Trägerrollen 40 angeordnet werden konnten, verringerte sich die effektive Abkühllänge als Ganzes, und die Anzahl der Kaliber der Sekundärabkühlzone 20 mußte auch erhöht werden. Aus diesen Gründen wurden die Produktionskosten annähernd dreimal so hoch wie die erfindungsgemäßen in den mechanischen und elektrischen Anlagen.

Beispiel 2

In einer Durchlaufglühanlage für ein kaltgewalztes dünnes Stahlband wurde die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl an der Eintritts- als auch an der Austrittsseite einer Glühanlage angeordnet, um die Spannungssteuerung durchzuführen. Die Spannungssteuerung auf der Eintrittsseite der Glühanlage wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 11 beschrieben. Das Stahlband S wurde in die Glühanlage eingeführt, in der Zeichnung nicht dargestellt, und zwar über die ersten Spannrollen 7A und 7B, die Umlenkrolle 9, die Pufferrolle 37, die Umlenkrolle 9, die zweiten Spannrollen 8A und 8B und die Umlenkrolle 9.
Jede Spannrolle 7A, 7B, 8A, 8B wurde von jeweils einem Antriebsmotor 38A, 38B, 39A, 39B angetrieben, und die Pufferrolle 37 wurde vom Antriebsmotor 18 angetrieben und übertrug eine geeignete Spannung auf das Stahlband. Ein Spannungsmesser 41 zur Ermittlung einer mittleren Spannung TM des Bandes war in der Nähe der Rolle 7B angeordnet. Außerdem war ein Spannungsmesser 42 zur Ermittlung der Spannung T&sub2; eines Bandes in der Glühanlage hinter der zweiten Spannrolle 8B angeordnet. Eine Ermittlungsspannung des Spannungsmessers 42 wurde auf eine Sollspannung 56 (T&sub2;) zurückgeführt, damit das Band S diese überträgt, die Spannungsdifferenz wurde in einen Spannungsregler 52 eingegeben und in eine Geschwindigkeitsbefehlsänderung umgewandelt. Der umgewandelte Geschwindigkeitsbefehl wurde zu einem Bandgeschwindigkeitsreferenzwert im Ofen 57 addiert und in einen Geschwindigkeitsregler 50 als Geschwindigkeitsbefehl eingegeben. Eine Geschwindigkeitsregulierung erfolgte am Antriebsmotor 39A, 39B für die zweite Spannrolle 8A, 8B durch den Geschwindigkeitsbefehl, und eine Spannung im Ofen wurde auf eine Sollspannung T&sub2; reguliert. Eine Ermittlungsspannung des Spannungsmessers 42 wurde auf eine Zielspannung 55 (TM) zurückgeführt, damit das Band S diese überträgt, die Spannungsdifferenz wurde in einen Spannungsregler 51 eingegeben und in einen Drehmomentbefehl zur Regulierung umgewandelt. Der umgewandelte Drehmomentbefehl wurde in einen Stromregler 47 als Drehmomentbefehl (Strombefehl) eingegeben. Eine Stromregulierung erfolgte am Antriebsmotor 18 für die Pufferrolle 37 durch den Drehmomentbefehl, und eine mittlere Spannung des Bandes wurde auf eine Sollspannung TM reguliert.
Ein Aufwärtsdrehmoment wurde durch eine vorbestimmte Antriebskraft des Drehmomentmotors 18 auf die Pufferrolle 37 übertragen, um das Band S nach oben zu schieben. Beide Neigungswinkel θ&sub1; und θ&sub2; in bezug auf die Kaliberlinie wurden auf etwa 11º eingestellt, ein Winkel zwischen der Kaliberlinie und einem Arm der Pufferrolle ist auf etwa 30º eingestellt und wurde als Referenzposition der Pufferrolle 37 verwendet. Die Spannungskorrektur erfolgte nach der Formel (2), da sich die auf die Pufferrolle 37 wirkende Kraft mit dem Neigungsstellwinkel α und den Neigungswinkeln θ&sub1; und θ&sub2; änderte, auch wenn die mittlere Spannung TM vorbestimmt war. Die F wurde eingegeben, und ein Drehmoment des Drehmomentmotors 18 wurde eingestellt.
F = TM cosα (sinθ&sub1; + sinθ&sub2;) (2)
wobei gilt:
F: eine Kraft, die die Pufferrolle 37 nach oben schiebt,
TM: eine Spannung des Pufferrollenabschnitts (mittlere Spannung)
Wenn sich die Eintrittsseitenspannung T&sub1; in T&sub1; + ΔT änderte, änderte sich auch die mittlere Spannung in TM + ΔT, und diese Spannung wurde vom Spannungsmesser 41 ermittelt. Auf diese Weise wurde die Antriebskraft des Drehmomentmotors 18 gesteuert, und die Spannungsänderung wurde durch Auf- und Abwärtsbewegung der Pufferrolle absorbiert. Auch wenn die Spannungsänderung mit großer Häufigkeit vorlag, der diese Steuerung nicht folgen konnte, konnte die Änderung absorbiert werden, da sich die Pufferrolle 37, die das Stahlband nach oben schob, wobei das Drehmoment mit TM ausgeglichen wurde, auf- und abbewegte.
Der Drehmomentmotor 18 war mit einem Winkeldetektor 19 ausgerüstet, und dieser Detektor 19 ermittelte den Drehwinkel des Drehmomentmotors 18, wenn sich die Pufferrolle 37 aufgrund der Schwankung der Eintrittsseitenspannung T&sub1; auf- und abbewegte, so daß die Umfangsdrehgeschwindigkeiten der ersten Spannrollen 7A und 7B reguliert werden konnten und die Pufferrolle 37 in die ursprüngliche Position zurückkehrte. Das heißt, ein Winkel α eines Arms, der unter Verwendung eines Winkeldetektors 19 ermittelt wurde, wurde auf einen Sollpositionsreferenzwert (Sollwinkel) 54 zurückgeführt und war bestrebt eine Differenz zu regulieren, die von einem Positionsregler 53 in einen Geschwindigkeitsbefehlswert umgewandelt wurde. Der Geschwindigkeitsbefehlswert wurde zu einem gewünschten Bandgeschwindigkeitsreferenzwert im Ofen 57 summiert und in einen Geschwindigkeitsregler 49 als Geschwindigkeitsbefehl eingegeben. Eine Geschwindigkeitsregulierung erfolgte am Antriebsmotor 38A für die ersten Spannrollen 7A, 7B durch den Geschwindigkeitsbefehl, und der Winkel α des Arms wurde auf einen Sollwinkel reguliert.
Das Bezugszeichen 57 bezeichnet einen Bandgeschwindigkeitsreferenzwert im Ofen, und eine vorbestimmte Geschwindigkeit im Ofen wird in den Geschwindigkeitsregler 49 der ersten Spannrollen 7A, 7B und in den Geschwindigkeitsregler 50 der zweiten Spannrollen 8A, 8B eingegeben.
In einem solchen erfindungsgemäßen System war ein Zwei- Schritt-Spannungssteuersystem für eine Spannungsänderung oder dgl. von einer Eintrittsseite der ersten Spannrolle durch die Pufferrolle 37 und die zweiten Spannrollen 8A, 8B unter Verwendung eines Spannungsmessers 41, 42 installiert, und ferner war für eine Auf- und Abbewegung der Pufferrolle, ein Positionssteuersystem unter Verwendung eines Winkeldetektors 19 installiert, und somit konnte eine Spannungssteuerung eines Bandes S mit hoher Ansprechbarkeit und hoher Genauigkeit im Vergleich zum herkömmlichen Steuersystem erfolgen.
Im übrigen kann die Pufferrolle mit einer geringen Trägheit eine Spannungsänderung, die das oben beschriebene Spannungssteuersystem nicht absorbieren kann, durch mechanische Auf- und Abbewegung absorbieren.
Schließlich wurde das folgende Ergebnis erzielt, indem mittels einer Simulation der Wirkung einer erfindungsgemäßen Spannungssteuerung und des herkömmlichen Verfahrens verglichen wurde.
Wenn hierbei als Voraussetzung für die Simulation eine Spannungsänderung von 90 kg von der Eintrittsseite der vorderen Spannrolle übertragen wurde, wurde eine tatsächliche Spannungsaufzeichnung (das ist der Wert eines Spannungsmessers 42) in der Austrittsseite der hinteren Spannungsrolle gemacht. Tabelle 1: Spannungsänderung nach den verschiedenen Steuersystemen
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß das erfindungsgemäße Steuersystem im Vergleich mit den herkömmlichen Systemen ausgezeichnet ist.
Wie oben erwähnt, verwendet das erfindungsgemäße Spannungssteuersystem die Pufferrolle mit einer extrem niedrigen Trägheit, und wenn dieses System in einer Durchlaufprozeßanlage für ein Stahlband, z. B. einer Durchlaufglühanlage für ein dünnes Stahlband, verwendet wird, kann ein dünnes Band mit einer geeigneten Spannung stabil befördert werden, auch wenn irgendeine Spannung mit großer Häufigkeit in der eintrittsseitigen Anlage, der austrittsseitigen Anlage usw. auftritt, ohne daß eine solche Spannungsänderung auf die Prozeßanlage, z. B. eine Glühanlage, übertragen wird. Demzufolge kann das vorliegende System das Auftreten von Knicken und Kratzern des Bandes zuverlässig verhindern. Ferner kann das vorliegende System ohne weiteres in einer optimalen Position einer bestehenden Anlage installiert werden, da sein Installationsraum klein ist.
Außerdem stellt in bezug auf den Durchlaufglühofen für ein Stahlband, einschließlich der Heizzone, der Durchwärmungszone, der Primärabkühlzone, der Überalterungszone und der Sekundärabkühlzone die Erfindung die im Ofen befindliche Spannrolle zwischen der Überalterungszone und der Sekundärabkühlzone bereit und kann somit die Spannungen vor der Überalterungszone und nach der Sekundärabkühlzone unabhängig regulieren. Demzufolge kann die Erfindung Wärmeknicke verhindern, die aus einer übermäßigen Spannung in der Überalterungszone resultieren, und kann das Auftreten von Kratzern des Stahlbandes infolge des Kontakts mit der Gasstrahlkühleinrichtung und das Auftreten des Wanderns infolge des Eintretens von Wasser in den Wasserabkühlungstank zuverlässig verhindern.
Demzufolge ist es erfindungsgemäß nicht mehr notwendig, die Vorschubgeschwindigkeit des Stahlbandes zu verringern, um dem Auftreten von Wärmeknicken, Kratzern und Wandern entgegenzutreten, wie es bisher notwendig gewesen ist, und die Qualität des Stahlbandes kann verbessert werden, während eine hohe Produktivität beibehalten wird. Ferner ist die Struktur der hinzugefügten, im Ofen befindlichen Rolle einfach, und ihre Produktions- und Wartungskosten sind außerdem niedrig.

Claims

1. System zur Regelung des Bandzuges für ein Stahlband in einer Durchlaufanlage für ein Stahlband, mit einem Paar außerhalb des Ofens befindlichen Spannrollen, die an einer Eintrittsseite und/oder Austrittsseite einer Behandlungsanlage einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Spannrolle, eine zweite Spannrolle und eine Pufferrolle, die mit dem Stahlband zwischen den beiden Spannrollen in Kontakt kommt, vorhanden sind, wobei sich die Pufferrolle, die durch einen Arm gehalten wird, so im Kreis bewegen kann, daß sie eine Bandzuglinie kreuzt, die die Spannrollen vor und nach der Pufferrolle entsprechend einer Zugspannungsänderung des Stahlbandes verbindet, und die Spannung durch einen Winkel α zwischen dem Arm der Pufferrolle und der Bandzuglinie reguliert wird.

2. System zur Regelung des Bandzuges nach Anspruch 1, wobei der Winkel α in einem Regelbereich von 0º < α ≤ α&sub0; oder α&sub0; ≤ α < 90º als Grenzwert α&sub0; reguliert wird, was einen Höchstwert für F ergibt, der durch die nachstehende Formel (1) definiert ist:

F = TM cos α {sin(tan&supmin;¹ R'sinα/L&sub1;) + sin(tan&supmin;¹ R'sinα/L&sub2;)} (1)

wobei gilt:

R' = R - b/sinα,

L&sub1; = a - c - b/tanα, L&sub2; = c + b/tanα,

A: ein Hebeldrehpunkt der Pufferrolle,

b: eine Strecke zwischen der Bandzuglinie und dem Hebeldrehpunkt,

c: eine Strecke zwischen dem Hebeldrehpunkt und der eintrittsseitigen Rolle der zweiten Spannrolle,

α: ein Winkel zwischen dem Arm der Pufferrolle und der Bandzuglinie,

R: die Armlänge der Pufferrolle,

a: eine Strecke zwischen der austrittsseitigen Rolle der ersten Spannrolle (oder einer Umlenkrolle) und einer eintrittsseitigen Rolle der zweiten Spannrolle (oder einer Umlenkrolle),

TM: eine Zugspannung eines Stahlbandes,

F: eine Kraft, die die Pufferrolle durch TM nach unten drückt.

3. System zur Regelung des Metallbandzuges nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Achse der Pufferrolle durch einen Arm drehbar gehalten wird, der an einer Trägerachse befestigt ist, und ein Drehmomentmotor zum Drehen der Trägerachse vorhanden ist.

4. System zur Regelung des Metallbandzuges nach Anspruch 3, wobei ein Gegengewicht auf der Trägerachse vorhanden ist.