EP1879706A1 - Walzgerüst, walzstrasse und verfahren zum walzen eines metallbandes - Google Patents

Walzgerüst, walzstrasse und verfahren zum walzen eines metallbandes

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EP1879706A1
EP1879706A1 EP07724759A EP07724759A EP1879706A1 EP 1879706 A1 EP1879706 A1 EP 1879706A1 EP 07724759 A EP07724759 A EP 07724759A EP 07724759 A EP07724759 A EP 07724759A EP 1879706 A1 EP1879706 A1 EP 1879706A1
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EP
European Patent Office
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rolling
metal strip
stand
rollers
δhj
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EP07724759A
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English (en)
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Reiner Kopp
Hans-Peter Richter
Heinrich Röse
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B1/08—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 structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
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    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls
    • B21B27/035—Rolls for bars, rods, rounds, tubes, wire or the like

Definitions

  • the invention relates to a roll stand for the stepped rolling of a metal strip, in particular of steel, aluminum, copper or a copper alloy.
  • the invention further relates to a rolling train with at least one such rolling stand and a corresponding method.
  • Roll stands and methods for producing step-shaped thickness profiles across the width of a strip-shaped metal strip are known in the art, e.g. from German patent application DE 198 31 882 A1 or German Patent DE 101 13 610 C2 basically known.
  • desired thickness profile e.g. Stair profiles recommend the two documents to longitudinally roll the metal strip, which originally typically has a rectangular cross-section, with a plurality of pressure rolls offset in the rolling direction.
  • the offset in the transport direction of the metal strip or juxtaposed pressing rollers each press into the supported by a support means metal strip and deform it in this way as desired in the width direction.
  • the pressure rollers proposed for use in said publications allow only a locally very limited processing of the metal strip in a narrow range in the width direction; It is therefore, as I said, a plurality of such pressure rollers in a staggered arrangement required lent to e.g. to roll wider steps into the metal band. Due to the large number of required pressure rollers and their staggered arrangement, the structure of such known rolling stands for realizing step profiles in metal bands is quite expensive.
  • This object is solved by the subject matter of patent claim 1.
  • the material rolled off from the height of the metal strip or the material flow resulting therefrom is evenly distributed in the longitudinal direction of the metal strip, advantageously without corrugation.
  • the inventively used for this mill stand is structurally simple and space-saving, because it has only transversely to the direction of the metal strip juxtaposed part rollers, but not a plurality of staggered in the direction of running part rollers.
  • sub-rollers are arranged "at the same height" next to each other, means that the side rollers arranged side by side on one side the metal strip are not offset in the transport direction of the metal strip to each other.
  • the invention relates only to the reduction in thickness of pre-profiled step profiles, wherein the advantageous effect that the resulting metal strip is wave-free, occurs only when the Dickenreduk- tions for the individual stages transversely to the transport direction of the metal strip under consideration of the claimed law individually calculated and performed become.
  • the setting of the sizes of the partial rolling gaps is carried out automatically with the aid of a setting device with knowledge of the step heights of the incoming step-shaped pre-profiled metal strip.
  • a setting device with knowledge of the step heights of the incoming step-shaped pre-profiled metal strip.
  • the rolling stand is designed for hot rolling or cold rolling of the metal strip.
  • the above object of the invention is further achieved by a rolling train, in particular a tandem system.
  • This rolling train then comprises a first roll stand with profile or caliber rolls for the step-shaped pre-profiling of the metal strip.
  • at least one second rolling stand is then connected downstream of the first rolling stand or roughing stand, this second rolling stand being designed according to the invention.
  • the at least one downstream roll stand then takes place a reduction in thickness of the stepped metal strip, wherein the heights of the individual adjacent stages are individually reduced according to the claimed law.
  • the second rolling mill can be followed by further rolling mills according to the invention.
  • the inventively designed upstream rolling mills then take over the necessary provision of a step-shaped pre-profiling of the metal strip for each downstream rolling stands according to the invention.
  • a plurality of roll stands according to the invention arranged one behind the other is required, in particular, if the thickness of the metal strip is to be greatly reduced.
  • a strong reduction in thickness can also be realized by a single reversing stand, which is designed according to the invention.
  • the invention is a total of 6 figures attached, wherein
  • Figure 1 shows a first embodiment of the rolling stand according to the invention
  • Figure 2 shows a cross section for the first embodiment of the rolling stand according to the invention according to Figure 1;
  • 3a shows a cross section of the metal strip after leaving the rolling mill according to the invention according to the first embodiment;
  • Figure 3b shows an alternative cross section of the metal strip after leaving the mill stand
  • Figure 4 shows a second embodiment of the rolling mill according to the invention
  • FIG. 5 shows a cross section of the rolling mill according to the invention according to the second embodiment.
  • FIG. 6 shows a cross section through the metal strip after leaving the rolling mill according to the invention according to the second exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the rolling mill 100 according to the invention.
  • the sub-rollers are open the same height arranged side by side, ie they are not offset in the transport direction of the metal strip.
  • the two outer sub-rollers 110-1, 110-3 are mounted in FIG. 1 by way of example on a common axis A and, if appropriate, are therefore also respectively set in the same manner and to the same extent relative to the support device 120.
  • the employment of the individual sub-rollers 110-i with respect to the support device 120 is advantageously carried out automatically with the aid of a Anstell Road 130, but always in compliance with the claimed law:
  • ⁇ hj the reduction in thickness of the metal strip through the rolling mill according to the invention in the region of the first part roll or step;
  • hj the size of the i'th partial nip or the thickness of the expiring from the rolling mill according to the invention metal strip in the region of i'ten stage.
  • FIG. 2 shows a side view of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 for the mill stand 100 according to the invention.
  • the middle part roller 110-2 is not supported on the axle 112-5. Instead, as shown in FIG. 2, it is rotatably mounted in a separate roller cage 112.
  • the adjusting device 130 it can also be adjusted individually relative to the supporting device 120 independently of the two outer partial rollers 110-1 and 110-3.
  • the direction of transport of the metal strip is indicated by an arrow pointing to the right and, moreover, the resulting reduction in thickness, in particular in the region of the middle sub-roller 110-2, is clearly recognizable.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the rolling stand 100 according to the invention. It differs from the first exemplary embodiment only in that the support device 120 is no longer in the form of a uniform cylinder but is mirror-inverted to the part rolls on the opposite side of the metal strip.
  • the sub-rollers 120-1, 120-2 and 120-3 each have the same bale length as the mirror-opposing sub-rollers 110-1, 110-2 and 110-3.
  • the two outer sub-rollers 120-1 and 120-3 are employed via a common axis 120-5 opposite the metal belt 200 and opposite the opposed metal rollers, respectively.
  • the from the opposite arrangement of the sub-rollers 110-1, 120-1; 110-2, 120-2; 110-3, 120-3 resulting Detailwalzspalte have heights of hi, h 2 and h 3 .
  • FIG. 5 shows the mounting of the two middle sub-rollers 110-2 and 120-2, each in suitable roller cages 112.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the metal strip 200 emerging from the rolling stand according to the second exemplary embodiment.
  • the originally typically rectangular-shaped, non-profiled metal strip is first pre-profiled stepwise in a roughing stand.
  • This pre-profiling takes place in geo-
  • the steps in the metal strip 200 are formed with a step width which corresponds at least approximately to the bale length of the individual part rolls 110-1, 110-2 and 110-3 of the downstream rolling stand.
  • the step-shaped pre-profiled metal strip then enters into the rolling mill 100 according to the invention and is reduced in thickness in the region of each individual sub-roller 110-i in accordance with equation (1).
  • the reduction in thickness in consideration of the equation (1) offers the advantage that the metal strip, after leaving the rolling stand according to the invention, does not have any waves in the longitudinal direction.
  • the desired thickness hi of the metal strip 200 for the area of a sub-roll 110-i or a step after passing through the rolling stand according to the invention is fixed.
  • the knowledge of ⁇ h-i and hi enables the calculation of the quantity ⁇ according to the formula (1) to:
  • Direction of transport of the metal strip is to perform this just performed exemplary calculation of the relative roll gap sizes for each pair of adjacent Operawalzspalten separately.
  • the invention finds a particularly advantageous use with thin metal bands having an original thickness of less than 10mm.
  • the method according to the invention can be used both during hot rolling and during cold rolling of metal strips.
  • the application of this method according to the invention is particularly advantageous during hot rolling, because then a wave-free step profiling of the metal strip can be realized already in a very early production stage.
  • a field of application is e.g. the production of motor base frames for the automotive industry.
  • cold rolling strip geometries can be realized, which can replace the flexible strip rolling in the presently known form with low production costs.
  • An exemplary area of application here too is the automobile industry, especially the production of underbody panels for automobiles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst, eine Walzstraße sowie ein Verfahren zum Walzen eines stufenförmig vorprofilierten Metallbandes. Um zu gewährleisten, dass das Metallband auch nach einer stufenindividuellen Dickenreduktion frei von Wellen in Längsrichtung des Metallbandes ist, wird erfind ungsgemäß vorgeschlagen, die Dickenreduktion stufenspezifisch unter Beachtung der folgenden Gesetzmäßigkeit durchzuführen: Δhi/hi = Δhi+i/hi+1 = ε = konstant, wobei Δhi den Betrag der Dickenreduktion im Bereich der i-ten-Stufe und hι die Größe der resultierenden Dicke des Metallbandes 200 nach dem Walzen im Bereich der i-ten-Stufe repräsentiert.

Description

Walzgerüst, Walzstraße und Verfahren zum Walzen eines Metallbandes
Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum stufenförmigen Walzen eines Metall- bandes, insbesondere aus Stahl, Aluminium, Kupfer oder eine Kupferlegierung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Walzstraße mit mindestens einem derartigen Walzgerüst sowie ein entsprechendes Verfahren.
Walzgerüste und Verfahren zum Herstellen von stufenförmigen Dickenprofilen über der Breite eines bandförmigen Metallbandes sind im Stand der Technik, z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 31 882 A1 oder der deutschen Patentschrift DE 101 13 610 C2 grundsätzlich bekannt. Zum Herstellen des gewünschten Dickenprofils, z.B. Stufenprofils empfehlen die beiden Druckschriften, das Metallband, welches ursprünglich typischerweise einen rechteck- förmigen Querschnitt aufweist, mit mehreren in Walzrichtung versetzt angeordneten Drückwalzen längs zu walzen. Dabei drücken die in Transportrichtung des Metallbandes versetzt bzw. nebeneinander angeordneten Drückwalzen jeweils in das durch eine Stützeinrichtung abgestützte Metallband und verformen es auf diese Weise wie gewünscht in Breitenrichtung.
Die in den besagten Druckschriften zur Verwendung vorgeschlagenen Drückwalzen ermöglichen jeweils nur eine lokal sehr begrenzte Bearbeitung des Metallbandes in einem schmalen Bereich in Breitenrichtung; es sind deshalb, wie gesagt, eine Vielzahl derartiger Drückwalzen in versetzter Anordnung erforder- lieh, um z.B. breitere Stufen in das Metallband zu walzen. Aufgrund der Vielzahl der erforderlichen Drückwalzen und deren versetzter Anordnung ist der Aufbau derartiger bekannter Walzgerüste zum Realisieren von Stufenprofilen in Metallbändern recht aufwendig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein stufenförmig vorprofiliertes Metallband in der Höhe seiner Stufen durch Walzen zu reduzieren, ohne dass sich dabei Wellen auf dem Metallband in dessen Längsrichtung ausbilden.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Dieser Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei be- nachbarten Teilwalzen jeweils zylinderförmig ausgebildet sind und zusammen mit der Stützeinrichtung jeweils benachbarte Teilwalzspalte mit unterschiedlichen Größen hj, hl+1 mit hj ≠ hj+1 und i=1 , 2, ...,l aufspannen, wobei die benachbarten Teilwalzspalte zusammen den Gesamtwalzspaltquerschnitt definieren, welcher stufenförmig ausgebildet ist und dass die Größen von jeweils benach- barten Teilwalzspalten individuell so gewählt sind, dass sie im Hinblick auf das in den Gesamtwalzspalt einlaufende Metallband, welches vor dem Walzen zwar geometrisch ähnlich dem Gesamtwalzspaltquerschnitt stufenförmig vorprofiliert ist, aber jeweils größere Stufenhöhen von hj+Δhj und hj+i+Δhj+i mit hj+Δhj ≠hj+i+Δhj+1 und Δhj > 0 und Δh,+i > 0 als die Teilwalzspalte (i) aufweist, folgen- der Gesetzmäßigkeit genügen:
Δhj/hj = Δhi+1/hi+i = ε = konstant.
Bei einer Dickenreduktion des stufenförmig vorprofilierten Metallbandes gemäß der beanspruchten Gesetzmäßigkeit wird das aus der Höhe des Metallbandes abgewalzte Material bzw. der daraus resultierende Stofffluss gleichmäßig in Längsrichtung des Metallbandes verteilt und zwar vorteilhafterweise ohne Wellenbildung.
Das erfindungsgemäß dafür benötigte Walzgerüst ist konstruktiv einfach und platzsparend aufgebaut, weil es lediglich quer zur Laufrichtung des Metallbandes nebeneinander angeordnete Teilwalzen, nicht jedoch eine Vielzahl von in Laufrichtung versetzt angeordnete Teilwalzen aufweist.
Der Begriff, dass die Teilwalzen „auf gleicher Höhe" nebeneinander angeordnet sind, meint, dass die nebeneinander angeordneten Teilwalzen auf einer Seite des Metallbandes nicht in Transportrichtung des Metallbandes versetzt zueinander angeordnet sind.
Die beanspruchte stufenförmige Vorprofilierung des Metallbandes in Annäherung an den stufenförmigen Gesamtwalzspaltquerschnitt des erfindungsgemä- ßen Walzgerüstes ist zwingend notwendig, weil ansonsten keine unterschiedlich großen Stufenhöhen quer zur Transportrichtung bei dem einlaufenden Metallband unterschieden werden könnten und das Metallband dann quer zu seiner Transportrichtung lediglich eine einheitliche Dicke mit hj=hi+1=konstant aufweisen würde. Gemäß der beanspruchten Gesetzmäßigkeit müsste dann gelten Δhj = Δhj+1; dies wäre dann der Fall einer einheitlichen Dickenreduktion über die gesamte Breite des Metallbandes, die jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist. Demgegenüber betrifft die Erfindung lediglich die Dickenreduktion von vorprofilierten Stufenprofilen, wobei der vorteilhafte Effekt, dass das resultierende Metallband wellenfrei ist, lediglich dann eintritt, wenn die Dickenreduk- tionen für die einzelnen Stufen quer zur Transportrichtung des Metallbandes unter Beachtung der beanspruchten Gesetzmäßigkeit individuell berechnet und durchgeführt werden.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn das Einstellen der Größen der Teilwalzspalte automatisch mit Hilfe einer Anstelleinrichtung in Kenntnis der Stufenhöhen des einlaufenden stufenförmig vorprofilierten Metallbandes erfolgt. Bei einer Änderung der Stufenhöhen des einlaufenden Metallbandes kann dann sehr schnell eine Anpassung der Größen der Teilwalzspalte mit Hilfe der Anstelleinrichtung erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Walzgerüstes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise ist das Walzgerüst ausgebildet zum Warmwalzen oder zum Kaltwalzen des Metallbandes. Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Walzstraße, insbesondere eine Tandem-Anlage gelöst. Diese Walzstraße umfasst dann ein erstes Walzgerüst mit Profil- oder Kaliberwalzen zum stufenförmigen Vorprofilieren des Metallbandes. Dem ersten Walzgerüst bzw. Vorgerüst ist in Laufrichtung des Metallbandes dann mindestens ein zweites Walzgerüst nachge- schaltet, wobei dieses zweite Walzgerüst gemäß der Erfindung ausgebildet ist. In dem mindestens einen nachgeschalteten Walzgerüst erfolgt dann eine Dickenreduktion des stufenförmigen Metallbandes, wobei die Höhen der einzelnen benachbarten Stufen individuell gemäß der beanspruchten Gesetzmäßigkeit reduziert werden. Dem zweiten Walzgerüst können weitere erfindungsge- mäße Walzgerüste nachgeschaltet sein. Die jeweils erfindungsgemäß ausgebildeten vorgeschalteten Walzgerüste übernehmen dann für die jeweils nachgeschalteten erfindungsgemäßen Walzgerüste das notwendige Bereitstellen einer stufenförmigen Vorprofilierung des Metallbandes. Eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten erfindungsgemäßen Walzgerüsten ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Metallband sehr stark in seiner Dicke reduziert werden soll. Alternativ kann eine starke Dickenreduktion auch durch ein einzelnes Reversiergerüst realisiert werden, welches erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Walzen eines Walzbandes gelöst. Die Vorteile von sowohl der beanspruchten Walzstraße wie auch von dem beanspruchten Verfahren entsprechen den oben mit Bezug auf das Walzgerüst beschriebenen Vorteilen.
Der Erfindung sind insgesamt 6 Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Walzgerüst;
Figur 2 einen Querschnitt für das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Walzgerüstes gemäß Figur 1 ; Figur 3a einen Querschnitt des Metallbandes nach Verlassen des erfindungsgemäßen Walzgerüstes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 3b einen alternativen Querschnitt des Metallbandes nach Verlassen des Walzgerüstes;
Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Walzgerüst;
Figur 5 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Walzgerüstes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Figur 6 einen Querschnitt durch das Metallband nach Verlassen des erfindungsgemäßen Walzgerüstes gemäß dem zweiten Ausführungsbei- spiel
zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Walzge- rüst 100. Das Walzgerüst 100 umfasst hier beispielhaft drei quer zur Transportrichtung (senkrecht zur Papierebene) des Metallbandes 200 angeordnete Teilwalzen 110-i mit i=1 ,2 und 3. Die Teilwalzen sind auf gleicher Höhe nebeneinander angeordnet, d.h. sie sind nicht in Transportrichtung des Metallbandes versetzt. Die drei Teilwalzen 110-i spannen zusammen mit einer gegenüberlie- gend angeordneten Stützeinrichtung 120, z.B. in Form einer Stützwalze, jeweils benachbarte Teilwalzenspalte i=1 , i=2 und i=3 mit den Größen hj mit i=1 , 2 und 3 auf. Dabei ist es wichtig, dass zumindest zwei jeweils benachbarte Teilwalzspalte i, i+1 jeweils unterschiedliche Größen hj, hi+i mit hj ungleich hi+1 aufweisen. Die beiden äußeren Teilwalzen 110-1 , 110-3 sind in Figur 1 beispielhaft auf einer gemeinsamen Achse A gelagert und werden deshalb gegebenenfalls auch jeweils in gleicher Weise und in gleichem Maße gegenüber der Stützein- richtung 120 angestellt. Die Anstellung der einzelnen Teilwalzen 110-i gegenüber der Stützeinrichtung 120 erfolgt vorteilhafterweise automatisch mit Hilfe einer Anstelleinrichtung 130, allerdings immer unter Beachtung der beanspruchten Gesetzmäßigkeit:
Δhj/hj = Δhi+1/hi+i = ε = konstant, mit i=1 , 2 ... I (1 )
wobei
Δhj: die Dickenreduktion des Metallbandes durch das erfindungsgemäße Walzgerüst im Bereich der i'ten Teilwalze bzw. Stufe; und
hj: die Größe des i'ten Teilwalzspaltes bzw. die Dicke des aus dem erfindungsgemäßen Walzgerüst auslaufenden Metallbandes im Bereich der i'ten Stufe.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Walzgerüst 100. Wie bereits in Figur 1 zu erkennen war, ist die mittlere Teilwalze 110-2 nicht an der Achse 112-5 gela- gert. Stattdessen ist sie, wie in Figur 2 gezeigt, in einem separaten Rollenkäfig 112 drehbar gelagert. Außerdem ist sie mit Hilfe der Anstelleinrichtung 130 auch individuell gegenüber der Stützeinrichtung 120 unabhängig von den beiden äußeren Teilwalzen 110-1 und 110-3 anstellbar. In Figur 2 ist die Transportrichtung des Metallbandes mit einem Pfeil nach rechts angedeutet und au- ßerdem ist die resultierende Dickenreduktion, insbesondere im Bereich der mittleren Teilwalze 110-2, deutlich erkennbar. Die Figuren 3a und 3b zeigen mögliche Profile des Metallbandes 200 nach Verlassen des erfindungsgemäßen Walzgerϋstes 100. Diese Profile entsprechen jeweils dem durch die benachbarten Teilwalzspalte i=1 , 2, 3 gebildeten Ge- samtwalzspaltquerschnitt des Walzgerüstes 100.
Figur 4 zeigt ein zweites Ausfϋhrungsbeispiel für das erfindungsgemäße Walzgerüst 100. Es unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass die Stützeinrichtung 120 nicht mehr in Form eines einheitlichen Zylinders, sondern spiegelbildlich zu den Teilwalzen auf der gegenüberliegen- den Seite des Metallbandes ausgebildet ist. Die Teilwalzen 120-1 , 120-2und 120-3 haben jeweils dieselbe Ballenlänge wie die ihnen spiegelbildlich gegenüberliegenden Teilwalzen 110-1 , 110-2 und 110-3. Auch die Teilwalzen 120-i mit i=1 , 2 ... I sind vorzugsweise alle individuell gegenüber dem Metallband 200 anstellbar. Lediglich beispielhaft werden die beiden äußeren Teilwalzen 120-1 und 120-3 über eine gemeinsame Achse 120-5 gegenüber dem Metallband 200 bzw. gegenüber den gegenüberliegenden Metallwalzen angestellt. Die aus der gegenüberliegenden Anordnung der Teilwalzen 110-1 , 120-1 ; 110-2, 120-2; 110-3, 120-3 resultierenden Teilwalzspalte haben Höhen von hi, h2 und h3.
Figur 5 zeigt die Lagerung der beiden mittleren Teilrollen 110-2 und 120-2 jeweils in geeigneten Rollenkäfigen 112.
Figur 6 zeigt schließlich das aus dem Walzgerüst gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auslaufende Metallband 200 in einer Querschnittsansicht.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Walzen eines Metallbandes mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Walzgerüste beschrieben:
Gemäß diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt das ursprünglich typi- scherweise rechteckförmig ausgebildete, nicht profilierte Metallband zunächst in einem Vorgerüst stufenförmig vorprofiliert. Diese Vorprofilierung erfolgt in geo- metrischer Annäherung an den Gesamtwalzquerschnitt des nachgeschalteten erfindungsgemäßen Walzgerüstes 100. Insbesondere erfolgt die Ausbildung der Stufen in dem Metallband 200 mit einer Stufenbreite, welche zumindest näherungsweise der Ballenlänge der einzelnen Teilwalzen 110-1 , 110-2 und 110-3 des nachgeschalteten Walzgerüstes entspricht. Allerdings sind die Höhen hj+Δhi mit i=1 , 2, 3 ... der Stufen des Metallbandes nach der Vorprofilierung noch größer als die Größen hj, hi+1 der benachbarten Teilwalzspalte i, i+1 in dem nachgeschalteten Walzgerüst 100. Das so stufenförmig vorprofilierte Metallband läuft dann in das erfindungsgemäße Walzgerüst 100 ein und wird dort im Bereich jeder einzelnen Teilwalze 110-i entsprechend der Gleichung (1) in seiner Dicke reduziert. Die Dickenreduktion unter Beachtung der Gleichung (1 ) bietet den Vorteil, dass das Metallband nach dem Auslaufen aus dem erfindungsgemäßen Walzgerüst keine Wellen in Längsrichtung aufweist.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Formel wird nachfolgend an einem Beispiel veranschaulicht: Es sei angenommen, dass das Metallband ein erfindungsgemäßes Walzgerüst gemäß Figur 1 durchlaufen soll und dementsprechend quer zu seiner Transportrichtung drei Stufen aufweist. Die Höhen der einzelnen Stufen des Metallbandes nach Verlassen der Vorprofilierung seien vorgegeben mit H1=Δhi+hi=10mm für den Bereich der ersten äußeren Teilwal- ze 110-1 , mit H2=Δh2+h2=7mm für Bereich der mittleren Teilwalze 110-2 und mit H3=Δh3+h3=10mm für den Bereich der zweiten äußeren Teilwalze 110-3.
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun vorausgesetzt, dass die gewünschte Dicke hi des Metallbandes 200 für den Bereich ei- ner Teilwalze 110-i bzw. einer Stufe nach Durchlaufen des erfindungsgemäßen Walzgerüstes fest vorgegeben ist. Beispielhaft sei hier angenommen, dass die Dicke des Metallbandes im Bereich der ersten äußeren Teilwalze 110-1 nach Durchlaufen des erfindungsgemäßen Walzgerüstes nur noch hi=7mm betragen soll. In Kenntnis der Stufenhöhe von H1 =10mm des einlaufenden Metallbandes in diesem Bereich erfolgt daraus zwangsläufig durch einfache Differenzbildung die erforderliche Dickenreduktion in der Größe von Δhi=H1-hi=10-7=3mm. Die Kenntnis von Δh-i und h-i ermöglicht die Berechnung der Größe ε gemäß der Formel (1) zu:
ε =Δh1/h1=3/7.
Die Dickenreduktion Δh2 bei dem benachbarten Teilwalzspalt i=2 bzw. im Bereich der benachbarten Teilwalze 110-2 ist nun erfindungsgemäß keineswegs beliebig, sondern gemäß der besagten Formel (1 ) genau festgelegt. Konkret steht für die Berechnung der erforderlichen Dickenreduktion Ah2 in diesem Bereich bzw. für die zwangsläufig resultierende Stufenhöhe h2 des Metallbandes 200 in diesem Bereich das folgende Gleichungssystem mit den Gleichungen (3) und (4) zur Verfügung:
H2=Δh2+h2 (3)
Λ Δh2/h2=ε (4)
Ein Auflösen dieses Gleichungssystems führt zu dem Ergebnis:
h2=H2/(ε +1) (5) und
Δh2=H2-h2 (6)
Bei Einsetzen des für das obige Beispiel vorgegebenen Wertes H2=7 und des als Zwischenergebnis berechneten Wertes ε=3/7 in Gleichung (5) ergibt sich:
h2=7/(3/7 + 1 )=4,9mm und bei Einsetzen von h2 in Gleichung (6) ergibt sich:
Δh2=7-4,9=2,1 mm.
Damit das Metallband 200 das erfindungsgemäße Walzgerüst 100 wellenfrei verlässt, ist es demnach erforderlich, dass das Metallband im Bereich der mittleren Teilwalze 110-2 gegenüber seiner vorprofilierten Ausgangsdicke von H2=7mm um 2,1 mm auf 4,9mm in seiner Dicke reduziert wird, wenn es im Bereich der ersten Teilwalze 110-1 von H1 =10mm auf h-ι=7mm reduziert werden soll. Bei einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Teilwalzen quer zur
Transportrichtung des Metallbandes ist diese soeben durchgeführte beispielhafte Berechnung der relativen Walzspaltgrößen für jedes Paar von benachbarten Teilwalzspalten getrennt durchzuführen.
Die Erfindung findet eine besonders vorteilhafte Anwendung bei dünnen Metallbändern mit einer ursprünglichen Dicke von weniger als 10mm. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl beim Warmwalzen wie auch beim Kaltwalzen von Metallbändern Anwendung finden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch beim Warmwalzen, weil dann bereits in einem sehr frühen Produktionsstadium eine wellenfreie Stu- fenprofilierung des Metallbandes realisiert werden kann. Ein Anwendungsgebiet ist z.B. die Herstellung von Motorgrundrahmen für die Automobilindustrie. Beim Kaltwalzen können Bandgeometrien realisiert werden, welche das flexible Bandwalzen in der heutigen bekannten Form bei geringen Produktionskosten ersetzen kann. Ein beispielhafter Anwendungsbereich ist auch hier die Automobilindustrie, speziell die Herstellung von Unterbodenblechen für Automobile.

Claims

Patentansprüche
1. Walzgerüst (100) zum Walzen eines Metallbandes (200), umfassend: mindestens zwei quer zur Transportrichtung des Metallbandes auf gleicher Höhe nebeneinander angeordnete Teilwalzen (110-i, mit i=1 , 2 ... I); eine Stützeinrichtung (120), welche den mindestens zwei Teilwalzen gegenüberliegend angeordnet ist und zusammen mit diesen einen Gesamtwalzspalt mit einem Gesamtwalzspaltquerschnitt aufspannt; dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei benachbarten Teilwalzen (110-i, mit i=1 , 2 ... I) jeweils zylinderförmig ausgebildet sind und zusammen mit der Stützeinrichtung jeweils benachbarte Teilwalzspalte (i, i+1 ) mit unterschiedlichen Größen h,, h,+i mit h, ≠ h,+1 und i=1 , 2, ...,l aufspannen, wobei die benachbarten Teilwalzspalte zusammen den Gesamtwalzspaltquerschnitt definie- ren, der stufenförmig ausgebildet ist; und dass die Größen h, und h,+i von jeweils zwei benachbarten Teilwalzspalten (i, i+1 ) individuell so gewählt sind, dass sie im Hinblick auf das in den Gesamtwalzspalt einlaufende Metallband (200), welches vor dem Walzen zwar geometrisch ähnlich dem Gesamtwalzspaltquerschnitt stufenförmig vorprofiliert ist, aber jeweils größere Stufenhöhen von h,+Δh, und h,+i+Δhι+i mit h,+Δh, ≠h,+1+Δhι+i und Δh, > 0 und Δhl+1 > 0 als die Teilwalzspalte (i) aufweist, folgender Gesetzmäßigkeit genügen:
Δh,/h, = Δhι+i/hι+i = ε = konstant.
2. Walzgerüst (100) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch, eine Anstelleinrichtung (130) zum flexiblen Anstellen der Teilwalzen (110- 1 , 110-2, 110-3) und damit zum flexiblen Anpassen der Größen h, der Teilwalzspalte gemäß der Gesetzmäßigkeit an einlaufendes Metallband
(200) mit geänderten Stufenhöhen.
3. Walzgerüst (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über der Breite des Metallbandes insgesamt drei Teilwalzen in Form von zwei äußeren und einer mittleren Teilwalze (110-1 , 110-2, 110-3) an- geordnet sind, wobei die beiden äußeren Teilwalzen (110-1 , 110-3) vorzugsweise über eine gemeinsame Achse (A) miteinander verbunden sind.
4. Walzgerüst (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Teilwalze (110-2) einen im Vergleich zu den äußeren
Teilwalzen (110-1 , 110-3) kleineren Durchmesser aufweist und in einem Rollenkäfig (112) zwischen den beiden äußeren Teilwalzen so gelagert ist, dass die Größe h2 des von der mittleren Teilwalze (110-2) mit der Stützeinrichtung (120) aufgespannten zweiten Teilwalzspaltes i=2 kleiner oder größer ist als die Größen hi und h3 der beiden benachbarten äußeren
Teilwalzspalte i=1 und i=3.
5. Walzgerüst (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (120) ebenfalls in Form von Teilwalzen (120-i mit i=1 ... I) ausgebildet ist, wobei diese Teilwalzen (120-i) die gleichen Abmessungen wie die Teilwalzen (110-i) auf der gegenüberliegenden Seite des Metallbandes aufweisen und spiegelsymmetrisch zu diesen in Bezug auf die Mittelebene des Metallbandes (200) gelagert sind.
6. Walzgerüst (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgerüst (100) ausgebildet ist zum Warmwalzen oder zum Kaltwalzen des Metallbandes (200).
7. Walzstraße, insbesondere Tandem-Anlage, zum Walzen eines Metallbandes umfassend eine Mehrzahl von in Laufrichtung des Metallbandes hintereinander angeordneten Walzgerüsten; dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes der Walzgerüste mit Profil- oder Kaliberwalzen ausgebildet ist zum stufenförmigen Vorprofilieren des noch dickeren Metallbandes; dass mindestens ein zweites der Walzgerüste (100), welches dem ersten Walzgerüst nachgeschaltet ist, ausgebildet ist nach Maßgabe von einem der Ansprüche 1 bis 6; und dass das stufenförmige Vorprofilieren des Metallbandes durch das erste Walzgerüst in geometrischer Annäherung an den stufenförmigen Querschnitt des Gesamtwalzspaltes des nachgeschalteten zweiten Walzgerüstes aber mit größeren Stufenhöhen von hj+Δhj und hi+i+Δhi+i mit hj+Δhj ≠hi+i+Δhj+i im Bereich des i-ten und i+1 'ten Teilwalzspaltes erfolgt.
8. Verfahren zum Walzen eines Metallbandes, umfassend folgende Schritte: stufenförmiges Vorprofilieren des Metallbandes in geometrischer Annäherung an den stufenförmigen Querschnitt des Gesamtwalzspaltes eines nachgeschalteten Walzgerüstes (100), allerdings mit größeren Stufenhöhen hj+Δhj und hi+i+Δhj+i mit hj+Δhj ≠hj+1+Δhj+i und Δhj > 0 und Δhi+1 > 0; und
Reduzieren der einzelnen Stufenhöhen des vorprofilierten Metallbandes (200) um Δhj auf hj mit i=1 ... I durch Walzen des vorprofilierten Metallbandes in dem nachgeschalteten Walzgerüst (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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