EP0707905B1 - Verfahren zum Herstellen von Blechtafeln, insbesondere grossformatigen Blechtafeln, und Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Blechtafeln, insbesondere grossformatigen Blechtafeln, und Vorrichtung Download PDF

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EP0707905B1 EP95110204A EP95110204A EP0707905B1 EP 0707905 B1 EP0707905 B1 EP 0707905B1 EP 95110204 A EP95110204 A EP 95110204A EP 95110204 A EP95110204 A EP 95110204A EP 0707905 B1 EP0707905 B1 EP 0707905B1
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Rolf Noé
Andreas Noé
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BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/05—Stretching combined with rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D25/00—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B2001/228—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length skin pass rolling or temper rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B41/00—Guiding, conveying, or accumulating easily-flexible work, e.g. wire, sheet metal bands, in loops or curves; Loop lifters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for producing metal sheets, in particular large-sized metal sheets, from rolled steel or metal strips with a specified strip thickness, according to the preambles of claims 1 and 8, and as in US-A-3722251 (closest prior art ) disclosed.
  • metal sheets and in particular large-format metal sheets with sheet formats of z. B. 2 mx 6 m and thicknesses from 3 mm to 15 mm use.
  • the internal stresses which arise from the different cooling after hot rolling must be largely eliminated by means of heat treatment. After this heat treatment - annealing and cooling - the metal sheets are no longer flat. Because of the high demands placed on flatness, such metal sheets are treated discontinuously in stationary roller straightening machines and draw stretchers. The mechanical and, in particular, machining of such metal sheets often gives rise to warpage, dents or the like, which cannot be eliminated satisfactorily by local communication.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a system for producing metal sheets and in particular large-sized metal sheets of the embodiment described in the introduction, according to which an efficient and economical sheet production is ensured.
  • the hot or cold rolled strips can consist not only of steel, but also of such metals as aluminum, copper, brass, titanium or the like.
  • the steel or metal strips can have a length of 100 m to approximately 1200 m and are wound into coils. These steel or metal strips continuously pass through the heat treatment and stretch bending straightening stations in one part and are first cut into sheets in a discontinuous treatment part after stretching and finally stacked.
  • the heat treatment of the steel or metal strips by low-tension annealing and subsequent air cooling or quenching with water is extremely difficult and can again cause internal tension and warping.
  • stretch bending straightening leaves residual bending stresses that occur on the surface of the steel or metal strips as compressive stresses and in the core as tensile stresses and are in equilibrium. These residual bending stresses can, however, be removed in the subsequent processing stage by simply stretching the longitudinal axis of the steel or metal strips.
  • the steel or metal strip can be straightened before the heat treatment to remove coil sets will. This also applies preferably to thick steel or metal strips.
  • the steel or metal strip is preferably pre-trimmed after straightening and before the heat treatment and after the stretching and before the cutting is trimmed in sheet metal, ie brought to the desired final width by means of trimming scissors.
  • the steel or metal strip is stretched with a degree of stretching of 0.5% to 3.0% in order to completely remove the residual stresses.
  • the invention provides that the steel or metal strip is stretched with overlapping clamping points and the clamping points as well as constriction points are cut out in the course of the final trimming to form the specified sheet formats.
  • the clamping points are opened and the steel or metal strip in question is advanced according to the desired length of the sheet.
  • the metal or steel strip is moved with the markings of its first clamping point so that these markings overlap with the second clamping point. In this way, the material losses when cutting out the metal sheets are reduced by 50% if the clamping points and constriction points are cut out in the outlet section of the treatment line. It is only here that the metal sheets with the desired sheet formats are produced, which are brought to a stacking station on a roller table. - In the context of the invention, the steel or metal strip can be trained before stretch bending straightening in order to obtain an optimal surface finish.
  • a straightening device can be arranged upstream of the heat treatment device in the system.
  • a skin pass mill can be connected upstream of the stretch bending device.
  • the draw stretching device can be followed by a trimming device, which is consequently arranged between the draw stretching device and the cutting device.
  • a system for producing sheet metal sheets 1 and in particular large-format sheet metal sheets from hot or cold-rolled steel or metal strip 2 is shown.
  • This system has an unwinding device 3 and a straightening device 4, which adjoins the strip running direction, for eliminating coil set.
  • a heat treatment device 9 with an annealing and cooling device 9a, 9b which is preceded by a strip store 10.
  • the belt store 10 is followed by a skin pass mill 11, which is followed by a stretch bending device 12.
  • a tension stretching device 14 with a stationary clamping jaw 15 and a movable clamping jaw 16 follows, which is moved forward by hydraulic or pneumatic cylinders 17 in the course of the tension stretching.
  • the Switzerlandreck stroke is indicated by dashed lines.
  • the metal sheets 1 to be produced are still stretched in the strip state, the clamping point A remaining stationary and the steel or metal strip in question being moved from the A to the adjustable clamping point B so that the clamping marks overlap.
  • sheet metal sheets 1 and in particular large-size sheet metal sheets can now be treated in the strip state in such a way that the required flatness and freedom from tension is ensured if the steel or metal strip 2 in question is cut into sheet metal sheets 1 which are distinguished by a long service life have to.

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  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Herstellen von Blechtafeln, insbesondere großformatigen Blechtafeln, aus gewalzten Stahl- oder Metallbändern mit vorgegebener Banddicke, gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 8, und wie in der US-A-3722251 (nächster Stand der Technik) offenbart.
  • In der Flugzeugindustrie, im Schiffbau und in der Bauindustrie finden in zunehmendem Maße Blechtafeln und insbesondere großformatige Blechtafeln mit Tafelformaten von z. B. 2 m x 6 m und Dicken von 3 mm bis 15 mm Verwendung. Bei der herkömmlichen Herstellung solcher Blechtafeln müssen die durch das unterschiedliche Abkühlen nach dem Warmwalzen entstandenen inneren Spannungen im Wege einer Warmbehandlung weitgehend eliminiert werden. Nach dieser Warmbehandlung - Glühen und Abkühlen - sind die Blechtafeln aber nicht mehr plan. Wegen der hohen Anforderungen an die Planheit werden solche Blechtafeln in stationären Rollenrichtmaschinen und Zugreckmaschinen diskontinuierlich behandelt. Bei der mechanischen und insbesondere abspanenden Bearbeitung derartiger Blechtafeln entstehen häufig wieder Verwerfungen, Beulen oder dergleichen Unplanheiten, die sich im Wege eines lokalen Nachrichtens nicht zufriedenstellend beseitigen lassen. Vielmehr ist dazu das Zugrecken der einzelnen Blechtafeln oberhalb der Streckgrenze erforderlich, um tatsächlich eine hinreichende Freiheit von inneren Spannungen zu erreichen. Sowohl im Zuge der Wärmebehandlung als auch im Zuge des Zugreckens müssen die Blechtafeln eingespannt werden. Das gilt auch für das Zuschneiden der Blechtafeln. Die aus dem Einspannen resultierenden Klemmstellen müssen oft über die gesamte Tafellänge bzw. -breite an beiden Tafelenden abgeschnitten werden. Das gleiche gilt für Einschnürstellen im Übergangsbereich von den Klemmstellen zum gleichmäßigen Tafelquerschnitt. Daraus resultieren große Verluste an Stahl bzw. Metall. Außerdem stören der Zwischentransport und die Zwischenlagerung der Blechtafeln, so daß deren Fertigung insgesamt verhältnismäßig unwirtschaftlich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anlage zum Herstellen von Blechtafeln und insbesondere großformatigen Blechtafeln der eingangs beschriebenen Ausführungsform anzugeben, wonach ein rationelle und wirtschaftliche Tafelfertigung gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Im Rahmen der Erfindung können die warm- oder kaltgewalzten Bänder nicht nur aus Stahl, sondern auch aus solchen Metallen wie Aluminium, Kupfer, Messing, Titan oder dergleichen bestehen. Die Stahl- oder Metallbänder können eine Länge von 100 m bis etwa 1200 m haben und sind zu Coils gewickelt. Diese Stahl- bzw. Metallbänder durchlaufen die Stationen zum Wärmebehandeln und Streckbiegerichten kontinuierlich in einem Kontiteil und werden erst in einem diskontinuierlichen Behandlungsteil nach dem Zugrecken zu Tafeln geschnitten und schließlich gestapelt. Die Wärmebehandlung der Stahl- bzw. Metallbänder durch spannungsarmes Glühen und anschließendes Luftabkühlen oder Abschrecken mit Wasser ist außerordentlich diffizil und kann erneut innere Spannungen und Verwerfungen hervorrufen. Deshalb wird ein Streckbiegerichtvorgang nachgeschaltet, der solche Formänderungen wieder korrigiert und für die erforderliche Planheit sorgt. Allerdings hinterläßt das Streckbiegerichten Biegerestspannungen, die an der Oberfläche der Stahl- bzw. Metallbändern als Druckspannungen und im Kern als Zugspannungen auftreten und im Gleichgewicht stehen. Diese Biegerestspannungen lassen sich jedoch in der nachfolgenden Bearbeitungsstufe durch einfaches Zugrecken in der Längsachse der Stahl- bzw. Metallbänder beseitigen.
  • Weitere bevorzugte Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So kann das Stahl- oder Metallband vor dem Wärmebehandeln zur Beseitigung von Coilset geradegerichtet werden. Auch das gilt bevorzugt für dicke Stahl- oder Metallbänder. Vorzugsweise wird das Stahl- oder Metallband nach dem Richten und vor dem Wärmebehandeln vorbesäumt und nach dem Zugrecken und vor dem Schneiden in Blechtafeln endbesäumt, d. h. mittels einer Besäumschere auf die gewünschte Endbreite gebracht. Nach Lehre der Erfindung wird das Stahl- oder Metallband mit einem Streckgrad von 0,5 % bis 3,0 % zuggereckt, um die Eigenspannungen vollständig zu beseitigen. In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung vor, daß das Stahl- oder Metallband mit sich überdeckenden Klemmstellen zuggereckt wird und die Klemmstellen wie auch Einschnürstellen im Zuge der Endbesäumung unter Bildung der vorgegebenen Tafelformate herausgeschnitten werden. Nach dem Zugrecken werden die Klemmstellen geöffnet und wird das betreffende Stahl- oder Metallband entsprechend der gewünschten Tafellänge vorgefahren. Das Metall- oder Stahlband wird mit den Markierungen seiner ersten Klemmstelle so verfahren, daß sich diese Markierungen mit der zweiten Klemmstelle überdecken. Auf diese Weise werden die Materialverluste beim Herausschneiden der Blechtafeln um 50 % reduziert, wenn im Auslaufteil der Behandlungslinie die Klemmstellen und Einschnürstellen herausgeschnitten werden. Erst hier entstehen die Blechtafeln mit den gewünschten Tafelformaten, die auf einem Rollgang zu einer Stapelstation gebracht werden. - Im Rahmen der Erfindung kann das Stahl- oder Metallband vor dem Streckbiegerichten dressiert werden, um ein optimales Oberflächenfinish zu erhalten. - Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit selbständiger Bedeutung werden Stahl- oder Metallbänder mit einer Banddicke bis zu 15 mm, vorzugsweise 3 mm bis 15 mm, und einer Bandbreite bis zu 3000 mm, vorzugsweise 600 mm bis 3000 mm, in Blechtafeln bis zu einer Länge von 20 000 mm verarbeitet.
  • In der Anlage kann der Wärmebehandlungsvorrichtung eine Richtvorrichtung vorgeordnet sein. Der Streckbiegevorrichtung kann ein Dressiergerüst vorgeschaltet sein. Der Zugreckvorrichtung kann eine Besäumvorrichtung nachgeschaltet sein, die folglich zwischen der Zugreckvorrichtung und der Schneidvorrichtung angeordnet ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Bandbehandlungs- bzw. Bearbeitungslinie in schematischer Darstellung und
    Fig. 2
    in schematischer Darstellung den Bandvorschub mit sich überdeckenden Klemmstellen in der Zugreckvorrichtung.
  • In den Figuren ist eine Anlage zum Herstellen von Blechtafeln 1 und insbesondere großformatigen Blechtafeln aus Warm- oder kaltgewalztem Stahl- oder Metallband 2 dargestellt. Diese Anlage weist eine Abwickelvorrichtung 3 und sich in Bandlaufrichtung anschließende Richtvorrichtung 4 zur Beseitigung von Coilset auf. Es folgen eine Bandtrennvorrichtung 5 und Bandverbindungsvorrichtung 6 sowie ein Treiber 7, dem eine Vorbesäumvorrichtung 8 folgt. Daran schließt sich eine Wärmebehandlungsvorrichtung 9 mit einer Glüh- und einer Kühlvorrichtung 9a, 9b an, der ein Bandspeicher 10 vorgeordnet ist. Dem Bandspeicher 10 folgt ein Dressiergerüst 11, dem eine Streckbiegevorrichtung 12 nachgeordnet ist. Unter Zwischenschaltung eines weiteren Bandspeichers 13 folgt dann eine Zugreckvorrichtung 14 mit einer ortsfesten Spannbacke 15 und einer ortsbeweglichen Spannbacke 16, die von hydraulischen oder pneumatischen Zylindern 17 im Zuge des Zugreckens vorgefahren wird. Der Zugreck-Hub ist gestrichelt angedeutet. Anschließend folgen ein Treiber 18, eine Schneidvorrichtung 19 und Schließlich ein Rollgang 20 zur Aufnahme und zum Abtransport der auf Endmaß geschnittenen Blechtafeln 1.
  • In der Zugreckvorrichtung 14 werden die herzustellenden Blechtafeln 1 noch im Bandzustand zuggereckt, wobei die Klemmstelle A stationär bleibt und das betreffende Stahl- oder Metallband mit den Klemmarkierungen von A auf die einstellbare Klemmstelle B so vorgefahren wird, daß sich die Klemmmarkierungen überdecken.
  • Im Ergebnis lassen sich nach Lehre der Erfindung nunmehr Blechtafeln 1 und insbesondere großformatige Blechtafeln im Bandzustand derart behandeln, daß die erforderliche Planheit und Spannungsfreiheit gewährleistet ist, wenn das betreffende Stahl- bzw. Metallband 2 in Blechtafeln 1 geschnitten wird, die sich durch hohe Lebensdauer auszeichnen müssen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen von Blechtafeln, insbesondere großformatigen Blechtafeln, aus gewalzten Stahl- oder Metallbändern mit vorgegebener Banddicke, welche um ein vorgegebenes Maß zuggereckt und nach dem Zugrecken in vorgegebene Tafelformate geschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das betreffende Stahl- oder Metallband im Wege einer kontinuierlichen Behandlung zunächst zur Reduzierung von Spannungen wärmebehandelt, nach dem Wärmebehandeln streckbiegegerichtet und nach dem Streckbiegerichten im Wege einer diskontinuierlichen Behandlung zuggereckt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahl- oder Metallband vor dem Wärmebehandeln zur Beseitigung von Coilset geradegerichtet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahl- oder Metallband nach dem Richten und vor dem Wärmebehandeln vorbesäumt und nach dem Zugrecken und vor dem Schneiden in Blechtafeln endbesäumt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahl- oder Metallband mit einem Streckgrad von 0,5 % bis 3,0 % zuggereckt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahl- oder Metallband mit sich überdeckenden Klemmstellen zuggereckt wird und die Klemmstellen im Zuge der Endbesäumung unter Bildung der vorgegebenen Tafelformate herausgeschnitten werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahl- oder Metallband vor dem Streckbiegerichten dressiert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahl- oder Metallband mit einer Banddicke bis zu 15 mm, vorzugsweise 3 mm bis 15 mm, und einer Bandbreite bis zu 3000 mm, vorzugsweise 600 mm bis 3000 mm, in Blechtafeln bis zu einer Länge von 20 000 mm verarbeitet wird.
  8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Zugreckvorrichtung und einer Schneidvorrichtung, gekennzeichnet durch einen kontinuierlich arbeitenden Anlagenteil mit in Bandlaufrichtung zumindest einer Wärmebehandlungsvorrichtung (9) mit einer Glüh- und einer Kühlvorrichtung (9a, 9b) und einer der Wärmebehandlungsvorrichtung (9) nachgeschalteten Streckbiegevorrichtung (12) und durch einen diskontinuierlich arbeitenden Anlagenteil mit der Zugreckvorrichtung (14) und der nachgeschalteten Schneidvorrichtung (19).
  9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebehandlungsvorrichtung (9) eine Richtvorrichtung (4) vorgeschaltet ist.
  10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckbiegevorrichtung (12) ein Dressiergerüst (11) vorgeschaltet ist.
  11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zugreckvorrichtung (14) und der Schneidvorrichtung (19) eine Besäumvorrichtung angeordnet ist.
EP95110204A 1994-10-22 1995-06-30 Verfahren zum Herstellen von Blechtafeln, insbesondere grossformatigen Blechtafeln, und Vorrichtung Expired - Lifetime EP0707905B1 (de)

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