KR20120069692A - Method and device for continuously stretch-bend-leveling metal strips - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 스트립을 연속적으로 신장-굽힘 교정(stretch-bend-leveling)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 탄성 한계 미만에서 인장 응력을 받는 스트립은 소정 범위 또는 탄성-소성 범위에서 적어도 4개의 직선화 롤러를 중심으로 교대로 구부러지고 이에 따라 소성 신장을 겪게 된다. 따라서, 4개의 직선화 롤러 모두의 굽힘 반경은, 개별적으로 제어되는 위치를 갖는 직선화 롤러가 설정됨에 따라, 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 설정된다. The present invention relates to a method and apparatus for continuously stretch-bend-leveling a metal strip, wherein strips subjected to tensile stress below an elastic limit are at least four straightened in a predetermined range or an elastic-plastic range. The rollers are alternately bent around and thus undergo plastic elongation. Thus, the bending radii of all four straightening rollers are set individually and independently of each other, as the straightening rollers with their individually controlled positions are set.
Description
본 발명은 금속 스트립을 신장-굽힘 교정(stretch-bend-leveling)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 탄성 한계 또는 항복점 미만에서 장력을 받는 스트립을 적어도 4개의 직선화 롤러(straightening rollers)를 중심으로 탄성/소성 범위에서 양방향으로 구부리고 이에 따라 소성 신장을 겪도록 하는 것인 방법 및 장치에 관한 것이다. 소성적으로 또는 탄성적으로/소성적으로 작용하는 롤러는 또한 신장 롤러로서 명명된다. 스트립이 (전체적으로) 소성적으로 신장되고 이에 따라 연장되는 정도는 신장율(stretch ratio)이라고 부른다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for stretch-bend-leveling a metal strip, wherein the strip is tensioned around at least four straightening rollers under tension below the elastic limit or yield point. It relates to a method and an apparatus which bends in both directions in the firing range and thus undergoes plastic elongation. Plastically or elastically / plastically acting rollers are also referred to as stretching rollers. The extent to which the strip is elongated (total) plastically and thus elongated is called the stretch ratio.
이러한 신장-굽힘 교정 방법을 이용하면, 비평면형 금속 스트립이 직선화될 수 있고 이에 따라 비평면성이 제거될 수 있다. 비평면성이란, 예를 들어 스트립 평면에서 스트립 섬유의 길이차의 결과인 스트립 파형도(strip waveness) 및/또는 스트립 캠버(strip camber)를 의미한다. 그러나, 비평면도는 또한, 예컨대 스트립이 편향 롤러를 중심으로 탄성적으로/소성적으로 구부러졌거나 또는 스트립을 권취할 때 탄성/소성 변형에 의해 형성될 때, 스트립에서의 굽힘 모멘트로부터 초래되는 종방향 및/또는 횡방향을 따른 스트립 곡률을 의미한다. 종방향 곡률은 또한 코일 셋(coil set)으로 명명되며, 횡방향 곡률은 크로스 보우(cross bow)라고 명명된다. 신장-굽힘 교정 동안, 비평면형 스트립은 적절하게 작은 직경을 갖는 롤러를 중심으로 그리고 스트립 재료의 기술적 탄성 한계(Rp0 .01) 또는 탄성 한계(RE)보다 작은 장력을 받아 양방향으로 구부러지고, 이에 따라 굽힘과 장력의 중첩을 통해 스트립에서 탄성/소성 변형이 이루어진다. 스트립은 신장율이라고 불리는 양에 의해 소성적으로 연장된다. 소성 연장의 경우에 있어서, 초기의 짧은 스트립 섬유가 연장된다. 이상적인 경우에 있어서, 모든 스트립 섬유는 직선화 이후에 동일한 길이를 가지며, 이에 따라 이론적으로는 파형도 또는 스트립 캠버가 없이 이상적으로 직선화된 스트립이 생산된다.Using this stretch-bend correction method, non-planar metal strips can be straightened and thus non-planarity can be eliminated. By nonplanar is meant strip waveness and / or strip camber, for example as a result of the length difference of strip fibers in the strip plane. However, the non-planar view also shows the longitudinal direction resulting from the bending moment in the strip, for example when the strip is elastically / plastically bent about the deflection roller or is formed by elastic / plastic deformation when winding the strip. And / or strip curvature along the transverse direction. The longitudinal curvature is also termed a coil set, and the transverse curvature is termed a cross bow. Stretch-bending during calibration, the non-planar strip is received properly around the roller having a small diameter and technical elastic limit (Rp 0 .01) or smaller tension than the elastic limit (R E) of the strip material is bent in both directions, This results in elastic / plastic deformation in the strip through the overlap of bending and tension. The strip is plastically extended by an amount called elongation. In the case of plastic extension, the initial short strip fibers are extended. In an ideal case, all strip fibers have the same length after straightening, thus theoretically producing an ideally straightened strip without waveform or strip camber.
실시로부터 공지된 신장-굽힘 교정 방법을 이용하면, 원칙적으로, 직선화 이후에 탄성/소성 범위 내에서의 양방향 굽힘으로 인해 잔류 굽힘 모멘트가 스트립에 남아있을 수 있고, 이는 크로스 보우로서 볼 수 있게 되며, 절단된 시트의 경우에 있어서 종방향 및/또는 횡방향을 따른 소성 잔류 곡률을 초래할 수 있다. 잔류 굽힘 모멘트는, 개별적인 굽힘이 강도 면에서 서로에 대해 최적으로 적합하게 되지 않을 때 유발된다. 굽힘 반경은 스트립 파라메타(두께, 탄성 계수, 주기적인 강도 거동, 푸아송의 비), 스트립에서의 장력, 롤러 직경 및 롤러와 직접 맞물리는 스트립 트랙의 기하학적 형상에 따라 좌우된다. 제1 근사에 있어서, 상기 기하학적 형상은 롤러를 중심으로 한 스트립의 포위각(wrap angle)으로서 설명될 수 있다. 충분히 큰 포위각 또는 충분한 장력의 경우에 있어서, 스트립은 롤러의 반경으로 성형된다. 이때, 스트립 곡률은 그 최대값에 도달하며, 포위각 또는 장력이 지속적으로 증가하는 동안 일정하게 유지된다. 그러나, 상기 포위각은 보통, 적어도 신장-굽힘 스탠드에서의 최종 롤러의 경우에 있어서, 스트립이 더 이상 롤러 반경에 대해 순응하지 않도록 하는 방식으로 설정된다. 심지어 특정 신장-굽힘 스탠드의 최적 설정을 이용하면, 잔류 굽힘 모멘트는 공정 파라메타의 변동으로 인해 발생한다. 이는, 실제로 장력 및 이에 따른 신장률뿐만 아니라 강도 값 및 스트립 두께가 원칙적으로 어느 정도의 변동을 겪기 때문이다. 실시로부터 공지된 신장-굽힘 교정 방법은, 다소간 이러한 변동에 영향을 받는다. 이는, 통상적인 신장-굽힘 교정 방법의 경우에 있어서 이러한 변동이 남아있는 또는 발생되는 잔류 곡률에 다소간 영향을 준다는 것을 의미한다. 이는 또한, 스트립이 4개의 직선화 롤러를 중심으로 탄성적으로/소성적으로 변형되는 것인 신장-굽힘 교정 방법에 적용된다.Using the stretch-bending correction method known from the practice, in principle, residual straightening moments may remain in the strip due to bidirectional bending within the elastic / plastic range after straightening, which becomes visible as a crossbow, In the case of cut sheets it may lead to plastic residual curvature along the longitudinal and / or transverse directions. Residual bending moments are caused when individual bendings do not optimally fit each other in terms of strength. The bending radius depends on the strip parameters (thickness, modulus of elasticity, cyclic strength behavior, Poisson's ratio), the tension in the strip, the roller diameter and the geometry of the strip track directly engaging the roller. In a first approximation, the geometry can be described as the wrap angle of the strip about the roller. In the case of sufficiently large surrounding angles or sufficient tension, the strip is shaped into the radius of the roller. At this time, the strip curvature reaches its maximum value and remains constant while the surrounding angle or tension is continuously increasing. However, the surrounding angle is usually set in such a way that the strip no longer conforms to the roller radius, at least in the case of the final roller in the stretch-bend stand. Even with the optimal setting of a particular stretch-bend stand, residual bending moments occur due to variations in process parameters. This is because in practice, the strength values and the elongation as well as the strength values and the strip thickness in principle undergo some degree of variation. Known stretch-bending correction methods from practice are somewhat affected by this variation. This means that in the case of conventional stretch-bending correction methods, this variation has some influence on the remaining or generated residual curvature. This also applies to the stretch-bending straightening method in which the strip is elastically / plastically deformed about four straightening rollers.
4개의 직선화 롤러를 갖춘 이러한 신장-굽힘 교정 스탠드에 있어서, 가능한 가장 양호한 직선화 경과를 달성하기 위해 신장-굽힘 교정 스탠드의 기하학적 형상을 설정하는 것이 공지되어 있다. 예를 들면, 4개의 직선화 롤러를 갖춘 신장-굽힘 교정 스탠드는 DE 696 08 937 T2(EP 0 767 014 [US 5,758,534])로부터 공지되어 있는데, 여기서는 상위 직선화 롤러뿐만 아니라 하위 직선화 롤러도 그 위치와 관련하여 변경될 수 있다. 하위 직선화 롤러는 직선화 결과를 개선하기 위해 기계적인 스핀들 구동부를 통해 특정 정확도로 위치설정될 수 있는 반면, 상위 직선화 롤러는 유압식으로 작동될 수 있다. 이러한 방식으로, 롤러의 바람직한 오버랩을 조정할 수 있다.In such stretch-bend correction stands with four straightening rollers, it is known to set the geometry of the stretch-bend correction stands to achieve the best possible straightening progress. For example, a stretch-bending calibration stand with four straightening rollers is known from DE 696 08 937 T2 (EP 0 767 014 [US 5,758,534]), where not only the upper straightening rollers but also the lower straightening rollers are associated with their positions. Can be changed. The lower straightening roller can be positioned with a certain accuracy through the mechanical spindle drive to improve the straightening result, while the upper straightening roller can be hydraulically operated. In this way, the desired overlap of the rollers can be adjusted.
유사한 구성이 DE 695 14 010 T2(EP 0 665 069 [US 5,666,836]) 및 DE 38 85 019 T2(EP 0 298 852 [4,898,013])로부터 공지된 신장-굽힘 교정 스탠드에 적용된다.A similar configuration applies to known stretch-bending calibration stands from DE 695 14 010 T2 (EP 0 665 069 [US 5,666,836]) and DE 38 85 019 T2 (EP 0 298 852 [4,898,013]).
"강을 패키징하기 위한 새로운 교정기 기술의 이익 : 멀티롤러 장력 교정기(Benefits of a new leveler technology for packaging steels: MultiRoller Tension Leveler)"라는 제목의 전문 기사[2003년 6월의 METEC 회의, Arcelor 그룹, 엠마누엘 데차시, 일시드(Emmanuel Dechassey, Irsid, Arcelor group, METEC Congress June 2003)]는 유사한 방식으로 4개의 직선화 롤러를 갖춘 신장-굽힘 교정 장치를 설명하고 있다. 제1 직선화 유닛(제1 롤러와 제2 롤러)의 오버랩 그리고 제2 직선화 유닛(제3 롤러와 제4 롤러)의 오버랩은 조정 가능하다.Expert article entitled "Benefits of a new leveler technology for packaging steels: MultiRoller Tension Leveler" [Metec Conference, June 2003, Arcelor Group, Emmanuel Dechasi (Emmanuel Dechassey, Irsid, Arcelor group, METEC Congress June 2003) describes a stretch-bending straightening device with four straightening rollers in a similar manner. The overlap of the first straightening unit (the first roller and the second roller) and the overlap of the second straightening unit (the third roller and the fourth roller) are adjustable.
DE 691 01 995 T2(EP 0 446 130 [US 5,127,249])은 또한 4개의 직선화 롤러 모두의 위치를 변경하는 가능성을 언급하고 있다. 그러나, 이는 주로 대기 위치와 작동 위치 사이의 변경에 관한 것이다. 이는, 신장-굽힘 교정 스탠드의 경우에 있어서, 2개의 코일 또는 스트립 사이에 조인트가 통과할 수 있도록 스탠드를 개방하는 것 그리고 후속하여 이를 다시 폐쇄하는 것이 보통 필요하기 때문이다. 임의의 경우에 있어서, 실시 경험에 따르면, 공지된 신장-굽힘 교정 스탠드 및 신장-굽힙 교정 방법은 공정 파라메타의 변동에 비교적 영향을 받기 쉬우며 이에 따라 잔류 곡률이 바람직한 방식으로 최소화될 수 없다.DE 691 01 995 T2 (EP 0 446 130 [US 5,127,249]) also mentions the possibility of changing the position of all four straightening rollers. However, this is mainly about the change between the standby position and the operating position. This is because in the case of a stretch-bending calibration stand, it is usually necessary to open the stand so that the joint can pass between the two coils or strips and subsequently close it again. In any case, experience has shown that known stretch-bend correction stands and stretch-bend correction methods are relatively susceptible to variations in process parameters so that residual curvature cannot be minimized in a desirable manner.
원칙적으로, 멀티롤러 직선화 장치라고 또한 명명되는 소위 멀티롤 교정기는 공정 파라메타에 대해 영향을 덜 받는다. 멀티롤러 직선화 동안, 스트립은 작은 직경을 갖는 롤러를 중심으로 다수의 굽힘을 겪게 된다. 다수의 롤러를 이용함으로써, 보다 작은 잔류 곡률을 갖는 스트립이 생산될 수 있다. 여기서는, 다수의 롤러가 유지보수 및 예비 부품에 대한 높은 비용과 관련된다는 것이 단점이다. 더욱이, 하위 롤러 및 상위 롤러는 각각 지지 롤러 또는 중간 롤러 및 지지 롤러를 통해 서로 1:1 기어와 같이 마찰식으로 맞물린다. 멀티롤러 스탠드를 통해 진행할 때 스트립이 소성 연장되기 때문에, 스트립 속도는 동일한 정도로 증가하게 된다. 따라서, 스트립은 단지 하나의 롤러에서만 동기식으로 진행하고, 다른 롤러와 스트립 사이에서는 미끄럼이 발생한다. 고속 진행 공정 라인에서의 롤러는 종종 높은 회전 속도로 운전된다. 전술한 미끄럼은 스트립 표면에 채터 마크(chatter mark)를 발생시킬 수 있는 진동을 유발할 수 있다. 실제로, 다양한 용례에 있어서 이는 허용 가능하지 않다. 이러한 이유로, 통상적인 신장-굽힘 교정 스탠드는 멀티롤러 직선화 유닛과 조합되었다(EP 0 665 069 B1 또는 DE 695 14 010 참고).In principle, so-called multiroll straighteners, also called multiroller straighteners, are less affected by process parameters. During multiroller straightening, the strip undergoes a number of bends around a roller having a small diameter. By using multiple rollers, strips with smaller residual curvature can be produced. The disadvantage here is that a large number of rollers are associated with a high cost for maintenance and spare parts. Moreover, the lower roller and the upper roller are frictionally engaged with each other, such as 1: 1 gears, via the supporting rollers or the intermediate rollers and the supporting rollers, respectively. As the strip is plastically extended as it proceeds through the multiroller stand, the strip speed is increased to the same degree. Thus, the strip proceeds synchronously on only one roller and slippage occurs between the other roller and the strip. Rollers in high speed process lines are often operated at high rotational speeds. The slippage described above can cause vibrations that can cause chatter marks on the strip surface. Indeed, in various applications this is not acceptable. For this reason, conventional stretch-bending calibration stands have been combined with multiroller straightening units (see EP 0 665 069 B1 or DE 695 14 010).
이와 별도로, DE 27 50 752 [GB 2,007,556]는, 금속 스트립, 특히 전기 스트립의 직선화를 위한, 그리고 금속 스트립, 특히 전기 스트립의 품질 물성의 개선을 위한 방법으로서, 처리 대상 금속 스트립이 역압(counter pressure) 없이 구부러지고, 교번하는 소성 굽힘을 겪게 되는 방법을 설명하고 있다. 그 소성 굽힘 상태를 유지하면서, 금속 스트립은 평평한 위치에서 구부러지는데, 마지막 굽힘을 따르는 금속 스트립의 편향은 탄성 범위 또는 거의 탄성 범위에서 독점적으로 행해진다. 바람직하게는, 역압 롤러 없이 단지 2개의 굽힘 롤러만이 실시되는데, 하나 또는 복수 개의 편향 롤러를 그 사이에 또는 그 하류에 위치설정하게 된다. 복수 개의 굽힘 롤러를 제공하는 것도 또한 가능하다. 마지막 굽힘은 가능한 큰 소성 굽힘 변형으로 실시되며 후속하여 금속 스트립이 단지 탄성적으로 구부려지거나 또는 현저하게 탄성적으로 구부려지는 것은 항상 중요하다.Apart from this, DE 27 50 752 [GB 2,007,556] is a method for straightening metal strips, in particular electrical strips, and for improving the quality properties of metal strips, in particular electrical strips, in which the metal strip to be treated is subjected to counter pressure. This section describes how to undergo bending and alternating plastic bending without). While maintaining its plastic bending state, the metal strip is bent in a flat position, with the deflection of the metal strip following the last bend being done exclusively in the elastic range or almost the elastic range. Preferably, only two bending rollers are implemented without a back pressure roller, with one or a plurality of deflection rollers positioned between or downstream thereof. It is also possible to provide a plurality of bending rollers. The final bending is carried out with as much plastic bending deformation as possible and it is always important that the metal strip subsequently bends only elastically or significantly elastically.
공지된 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은, 저렴한 설치 관련 비용으로 최적의 평평도 결과를 이행하고 구체적으로는 공정 파라메타(장력, 스트립 강도 및 스트립 두께)의 변동에 영향을 받지 않는 신장-굽힘 교정 방법을 제공하는 것이다. 추가적으로, 간단하면서 비용 효과적인 구조와 또한 원하는 결과를 이행하는 것을 특징으로 하는 장치가 제안된다.Based on the known prior art, the object of the present invention is to achieve optimal flatness results at low installation-related costs and specifically to elongation not affected by variations in process parameters (tension, strip strength and strip thickness). It is to provide a bending correction method. In addition, a device is proposed which is characterized by a simple and cost effective structure and also by implementing the desired result.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 4개의 직선화 롤러 모두에서 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 굽힘 반경이 설정되는, 앞서 설명된 종류의, 금속 스트립을 연속적으로 신장-굽힘 교정하기 위한 일반적인 방법을 교시한다. 이를 위해, 본 발명은 제어된 방식으로 4개의 굽힘 롤러 모두를 조정하는 것을 제안한다. 스트립이 4개 초과의 직선화 롤러를 중심으로 양방향으로 구부려지는 경우, 본 발명은, 스트립 진행 방향과 관련하여 최소한 마지막 4개의 롤러에서의 굽힘 반경이, 바람직하게는 적어도 마지막 4개의 롤러를 개별적으로 제어된 방식으로 조정하는 것에 의해, 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 설정되는 것을 제안한다.To achieve this object, the present invention provides a general method for continuously stretching-bending straightening of a metal strip of the kind described above, in which the bending radius is set individually and independently of each other on all four straightening rollers. Teach To this end, the present invention proposes to adjust all four bending rollers in a controlled manner. If the strip is bent in both directions about more than four straightening rollers, the present invention provides that the bending radius in at least the last four rollers in relation to the strip travel direction controls the at least last four rollers individually, preferably By adjusting in a fashioned way, it is proposed to be set individually and independently of each other.
종방향 및 횡방향을 따른 응력을 고려하고, 계산 파라메타로서, 스트립 두께, 탄성 계수, 푸아송 비, 스트립의 주기적 강도 거동, 스트립에서의 장력, 롤러 직경 및 롤러를 중심으로 한 스트립 트랙의 기하학적 형상을 고려하는 계산 모델을 이용한 연구는 놀랍게도, 이러한 방법이 월등한 잔류 곡률 결과를 구현하며 특히 공정 파라메타의 변동에 비교적 영향을 받지 않는 것을 보여주었다. 4회의 탄성적으로/소성적으로 작용하는 굽힘이 충분한 정확도로 그리고 위치 제어 방식으로 서로에 대해 독립적으로 설정되거나 또는 조정될 수 있다는 것은 여기서 특히 중요하다. 직선화 롤러의 위치는 이때, ± 0.05 도 이하, 바람직하게는 ± 0.02 도 이하인, 직선화 롤러를 중심으로 한 스트립의 포위각과 관련된 정확도에 대응하는 제어 정확도뿐만 아니라 소정 정확도로 설정된다. 하나 또는 복수 개의 직선화 롤러, 바람직하게는 모든 직선화 롤러를 중심으로 한 스트림의 포위각은 0.5 도 내지 60 도, 바람직하게는 1 도 내지 35 도일 수 있다. (총) 신장율은, 예를 들어, 0.1 % 내지 1.5 %, 바람직하게는 0.2 % 내지 0.6 %이다. 스트립에서의 장력은 바람직하게는 스트립 또는 스트립 재료의 탄성 한계의 대략 30 % 내지 60 %이다.Considering the stresses along the longitudinal and transverse directions, and as calculation parameters, the strip thickness, modulus of elasticity, Poisson's ratio, cyclic strength behavior of the strip, tension in the strip, roller diameter and the geometry of the strip track around the roller Surprisingly, a study using a computational model that considers this method has surprisingly shown that this method produces superior residual curvature results, and is relatively unaffected by variations in process parameters. It is particularly important here that the four elastically / plastically acting bends can be set or adjusted independently of one another with sufficient accuracy and in a position controlled manner. The position of the straightening roller is then set to a predetermined accuracy as well as control accuracy corresponding to the accuracy associated with the enveloping angle of the strip about the straightening roller, which is ± 0.05 degrees or less, preferably ± 0.02 degrees or less. The enveloping angle of the stream about one or a plurality of straightening rollers, preferably all straightening rollers, may be between 0.5 and 60 degrees, preferably between 1 and 35 degrees. The (total) elongation rate is, for example, 0.1% to 1.5%, preferably 0.2% to 0.6%. The tension in the strip is preferably approximately 30% to 60% of the elastic limit of the strip or strip material.
시뮬레이션 계산은, 신장-굽힘 교정을 위한 2-롤러 구조가 보통 목적을 달성하지 못하는 것을 보인 바 있는데, 왜냐하면 스트립 곡률에 따른 종방향 굽힘 모멘트 곡선 및 횡방향 굽힘 모멘트 곡선은 순수한 굽힘의 경우에 있어서 서로에 대해 네거티브하게(negatively) 거울이미지를 형성하지 않지만, 장력으로 인해 서로에 대해 시프트되기 때문이다. 따라서, 제1 롤러에서 발생되는 종방향 및 횡방향에 따른 소성 스트립 곡률을 보정하기 위해, 단일 롤러로는 충분하지 않은데, 왜냐하면 단일 롤러를 이용하면 단지 종방향 굽힘 모멘트 또는 횡방향 굽힘 모멘트만이 균형을 이룰 수 있기 때문이다. 주어진 공정 파라메타에서 잔류 곡률 없이 이상적인 스트립을 생성하기 위한 롤러의 최소 개수는 따라서 3개이다. 그러나, 계산은, 3개의 롤러를 갖춘 신장-굽힘 교정 스탠드에서 이러한 잔류 굽힘 모멘트의 소멸 또는 달성된 잔류 굽힘 모멘트는 공정 파라메타의 변동에 비교적 영향을 받기 쉽다는 것을 보인 바 있다. 이는, 개별 롤러가 요구되는 정확도로 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 조정될 수 없는 것인 4-롤러 스탠드에 동일하게 적용된다. 여기서 이러한 문제는, 4개의 롤러가 위치 제어 방식으로 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 조정되는 것인 본 발명에 따른 방법에 의해 해결된다.Simulation calculations have shown that a two-roller structure for elongation-bend correction does not usually achieve the purpose, because the longitudinal bending moment curve and the transverse bending moment curve according to strip curvature are mutually different in the case of pure bending. This is because it does not form a negatively mirror image of, but shifts with respect to each other due to tension. Thus, in order to compensate for the plastic strip curvature along the longitudinal and transverse directions occurring in the first roller, a single roller is not sufficient, because with a single roller only the longitudinal bending moment or the transverse bending moment is balanced. This can be achieved. The minimum number of rollers for producing an ideal strip without residual curvature for a given process parameter is therefore three. However, the calculations have shown that the extinction of the residual bending moment or the achieved residual bending moment is relatively susceptible to variations in the process parameters in the three-roll stretch-bending calibration stand. This applies equally to four-roller stands where the individual rollers cannot be adjusted individually and independently of each other with the required accuracy. This problem is here solved by the method according to the invention, wherein the four rollers are adjusted individually and independently of each other in a position control manner.
본 발명은 또한, (스트립의 진행 방향에 대해) 전후에 (직접) 마련되는 적어도 2개의 직선화 롤러 사이의 간격은 (최대) 스트립 폭의 적어도 15 %이며, 예컨대 (최대) 스트립 폭의 적어도 30 %이고, 특히 바람직하게는 (최대) 스트립 폭의 적어도 50 %인 것을 제안한다. 여기서 4개의 직선화 롤러 모두에 대한 이들 간격이 전후로 (직접) 위치하는 2개의 직선화 롤러의 각각의 쌍 사이에 마련된다면 유용할 수 있다. 예를 들면, 이렇게 바로 이웃하는 2개의 직선화 롤러 사이의 간격은 적어도 150 mm일 수 있고, 바람직하게는 적어도 300 mm일 수 있다. 모델 기반의 연구는, 또한 탄성적으로/소성적으로 작용하는 직선화 롤러들 사이의 간격의 적절한 선택을 통해, 스트립 폭에 대한 신장율의 공정 관련 차이는 최소화 또는 보상될 수 있다는 놀라운 결과를 도출하였다. 일반적으로 수평방향 간격이 클수록 유리한 효과를 갖는다는 것이 발견되었다. 주어진 최대 설치 길이의 신장-굽힘 교정 스탠드를 이용할 때, 탄력적으로/소성적으로 작용하는 롤러들 사이의, 최대 스트립 폭의 적어도 30 %, 아니면 적어도 500 mm인 적어도 하나의 간격을 구현하는 것이 유용하다. 여기서 결정 인자는, 스트립 진행 방향을 따르는 직선화 롤러들의 간격이다. 수평으로 구성되는 신장-굽힘 교정 스탠드에 있어서, 이는 수평방향 간격에 대응한다. 그러나, 또한 원칙적으로, 스트립이 안내되는 방향에 따라 대각선 또는 수직 방향에서의 간격을 의미할 수 있다.The invention also provides that the spacing between at least two straightening rollers (directly) provided before and after (relative to the direction of travel of the strip) is at least 15% of the (maximum) strip width, for example at least 30% of the (maximum) strip width. And particularly preferably at least 50% of the (maximum) strip width. It may be useful here if these spacings for all four straightening rollers are provided between each pair of two straightening rollers located back and forth (directly). For example, the spacing between two immediately neighboring straightening rollers can be at least 150 mm, preferably at least 300 mm. Model-based studies have also yielded surprising results that through appropriate selection of the spacing between elastically / plastically acting straightening rollers, the process related differences in elongation to strip width can be minimized or compensated. In general, it has been found that the greater the horizontal spacing, the more favorable the effect. When using a stretch-bending straightening stand of a given maximum installation length, it is useful to realize at least one gap that is at least 30% of the maximum strip width, or at least 500 mm, between the elastically / plastically acting rollers. . The determining factor here is the spacing of the straightening rollers along the strip running direction. In a stretch-bending calibration stand configured horizontally, this corresponds to the horizontal spacing. In principle, however, it can also mean the spacing in the diagonal or vertical direction depending on the direction in which the strip is guided.
직선화 대상 제품의 적용 범위에 따라, 최적인 롤러 간격은 다양하여, 이들 간격이 가변적이거나 조정 가능하다면, 파형도와 관련된 직선화 결과의 추가적인 개선이 달성될 수 있다. 따라서, 독립적으로 중요한 본 발명의 추가적인 제안에 따르면, 적어도 2개의 직선화 롤러 사이에서 스트립 진행 방향에 따른 간격은 가변적인 방식으로 설정되거나, 설정될 수 있다. 특정 스트립의 최적의 간격은 이제 모델에 기초하여 사전에 결정될 수 있다.Depending on the application range of the product to be straightened, the optimum roller spacing varies, so that further improvements in straightening results with corrugation can be achieved if these spacings are variable or adjustable. Thus, according to an additional important proposal of the invention, which is important independently, the spacing along the strip running direction between at least two straightening rollers can be set or set in a variable manner. The optimal spacing of a particular strip can now be determined in advance based on the model.
본 발명은 또한, 적어도 종방향 및 횡방향에 따른 응력을 고려하고 스트립 두께, 탄성 계수, 푸아송 비, 스트립의 주기적인 강도 거동, 스트립에서의 장력, 롤러 반경 및 롤러를 중심으로 한 스트립 트랙의 기하학적 형상을 계산 파라메타로서 처리하는 계산 모델을 이용하여 직선화 롤러를 중심으로 한 스트립의 포위각에 대한 목표값 및/또는 직선화 롤러들의 위치에 대한 목표값이 결정되며, 이를 위해 종방향 잔류 곡률 및 횡방향 잔류 곡률이 0이 되거나 적어도 무시할만하도록 스트립 두께 및 강도의 목표값, 예컨대 항복점이 계산되는 것을 제안한다. 따라서, 이상적인 경우에 있어서, 극히 작은 잔류 곡률을 갖는 스트립이 생성된다. 그러나, 한편으로는 극히 작거나 무시할만한 잔류 곡률값이 달성되면서도 또한 잔류 곡률이 정해진 값을 취한다는 전제 하에서 계산 모델을 이용하여 목표값을 결정하는 것도 선택적으로 가능하다. 본 발명은, 실제로 횡방향 잔류 곡률이 완전히 방지되어야만 하는 용례이면서도 어느 정도의 종방향 잔류 곡률은 오로지 하나의 정해진 방향으로만 존재하며 이에 따라 단지 하나의 정해진 부호를 갖는 한 감수될 수 있는 용례가 존재한다는 지식에 기초한다.The invention also relates to strip thickness, elastic modulus, Poisson's ratio, cyclic strength behavior of the strip, tension in the strip, roller radius and roller centered strips, taking into account stresses along at least longitudinal and transverse directions. Using a computational model that treats the geometry as a calculation parameter, a target value for the enveloping angle of the strip about the straightening roller and / or a position for the position of the straightening rollers is determined, for which the longitudinal residual curvature and transverse It is proposed that a target value, such as a yield point, of strip thickness and strength be calculated such that the direction residual curvature becomes zero or at least negligible. Thus, in an ideal case, a strip with extremely small residual curvature is produced. On the one hand, however, it is also possible to optionally determine the target value using a calculation model, provided that a very small or negligible residual curvature is achieved and that the residual curvature takes a fixed value. In the present invention, while the application of transverse residual curvature must be completely prevented, some longitudinal residual curvature exists only in one predetermined direction and thus there is an application that can be tolerated as long as it has only one predetermined sign. Is based on knowledge.
선택적으로, 본 발명은 또한, 하나 또는 복수 개의 직선화 롤러의 하류에서 혹은 하나 또는 복수 개의 직선화 롤러의 뒤에서, 예컨대 마지막 직선화 롤러의 하류에서, 특히 바람직하게는 각각의 직선화 롤러의 하류에서, 스트립의 폭에 대한 스트립의 크로스 보우가 측정되는 것을 제안한다. 이렇게 측정되는 크로스 보우는 이제 제어기에서 조합될 수 있는데, 이 제어기는 충분히 작은 종방향 잔류 곡률 및 횡방향 잔류 곡률이 형성되도록 하는 방식으로 측정된 값에 기초하여 포위각 또는 롤러 위치를 수정한다.Optionally, the invention also provides for the width of the strip downstream of one or a plurality of straightening rollers or behind one or a plurality of straightening rollers, for example downstream of the last straightening roller, particularly preferably downstream of each straightening roller. It is proposed that the crossbow of the strip for is measured. The cross bow thus measured can now be combined in the controller, which modifies the surrounding angle or roller position based on the measured values in such a way that sufficiently small longitudinal residual curvature and transverse residual curvature are formed.
이에 따라, 본 발명은 제1 예에 있어서 굽힘 반경에 대한 목표값 및 이에 따른 롤러 위치 및/또는 포위각에 대한 목표값이 수학적인 모델에 의해 결정되며, 이때 장치는 이들 값을 이용하여 작동되는 것인 실시예를 포함한다. 시뮬레이션은, 심지어 공정 파라메타의 어느 정도의 변동에도 불구하고 이런 방법이 월등한 결과를 이행한다는 것을 보여주었다. 선택적으로, 장치의 시동 중에 목표값을 수정할 가능성이 있거나, 또는 적용 가능하다면 또한 작동 중에, 즉 경험적으로 획득된 결과에 기초하여 목표값을 수정할 가능성이 있다. 이러한 수정은 "오프라인"으로 행해질 수 있다. 설명된 바와 같이, 피드백을 이용하여 또는 피드백 없이 제어기가 작동할 때 측정된 값을 고려하는 "온라인" 수정을 행하는 것이 선택적으로 가능하다. 이러한 피드백 제어는 또한, 적어도 종방향 및 횡방향에 따른 응력을 고려하며 스트립 두께, 탄성 계수, 푸아송 비, 스트립의 주기적인 강도 거동, 스트립에서의 장력, 롤러 반경 및 롤러를 중심으로 한 스트립 트랙의 기하학적 형상을 계산 파라메타로서 처리하는 계산 모델에 기초할 수 있으며, 이때 종방향 잔류 곡률 또는 횡방향 잔류 곡률은 특정 크로스 보우에 할당된다.Accordingly, in the first example, the present invention determines the target value for the bending radius and thus the target value for the roller position and / or the surrounding angle by a mathematical model, wherein the device is operated using these values. Including examples. Simulations have shown that even with some variation in process parameters, this method delivers superior results. Optionally, there is a possibility to modify the target value during startup of the device, or if applicable also to modify the target value during operation, ie based on empirically obtained results. This modification can be done "offline". As described, it is optionally possible to make an "online" correction that takes into account the measured values when the controller is operating with or without feedback. This feedback control also takes into account the stresses along at least the longitudinal and transverse directions and strip strips, modulus of elasticity, Poisson's ratio, cyclic strength behavior of the strip, tension in the strip, roller radius and strip track around the rollers. It can be based on a computational model that processes the geometric shape of as a computational parameter, wherein the longitudinal residual curvature or the transverse residual curvature is assigned to a particular cross bow.
설명된 계산 모델은, 스트립 폭에 대해 또한 응력 및 연장을 고려할 수 있는 유한 요소 방법에 기초할 수 있다. 직선화 이전에 측정된 비평면도 또는 예상되는 최대 스트립 비평면도에 기초하여, 최소의 잔류 비평면도를 초래하는 소성적으로-탄성적으로 작용하는 롤러의 최적 신장율 및/또는 최적 수평 간격, 여기서는 특히 파형도 및 스트립 캠버는 유한 요소 방법을 이용하여 계산될 수 있다.The described computational model can be based on a finite element method that can also take into account stress and extension for the strip width. Based on the measured nonplanarity or the expected maximum strip nonplanarity prior to straightening, the optimum elongation and / or the optimal horizontal spacing, here in particular the corrugation diagram, of the plastically-elastically acting roller resulting in the minimum residual nonplanarity And strip camber can be calculated using the finite element method.
본 발명은 또한 설명된 종류의 방법을 이용하여 금속 스트립을 연속적으로 신장-굽힘 교정하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 적어도 4개의 굽힘 롤러를 포함하며, 이 굽힘 롤러를 중심으로 탄성 한계 미만에서 장력을 받는 스트립이 소성 범위 또는 탄성/소성 범위에서 양방향으로 구부러진다. 이러한 장치는 피드백을 이용하여 또는 피드백 없이 작동하는 적어도 하나의 제어기를 더 포함한다. 본 발명은, 4개의 직선화 롤러 모두에서의 굽힘 반경이 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 설정될 수 있는 것을 제안한다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 바람직하게는 4개의 직선화 롤러 모두가 제어기에 연결되며 제어된 방식으로 조정될 수 있는 것을 제안한다. 이를 위해, 개별적인 직선화 롤러에는 각각 하나 또는 복수 개의 미세 조정 가능한 액추에이터, 바람직하게는 스크루 잭(screw jacks)이 마련된다. 하나 또는 복수 개의 직선화 롤러 혹은 바람직하게는 4개의 직선화 롤러 모두의 직경은, 예컨대 15 mm 내지 150 mm, 바람직하게는 25 mm 내지 80 mm이다. 개별적인 직선화 롤러들 사이의 매우 바람직한 비교적 큰 간격이 작동 중에 사용된다는 것은 이미 설명된 바 있다. 매우 바람직하게는, 예컨대 스트립 진행 방향을 따라 적어도 하나의 직선화 롤러의 위치가 가변적으로 설정될 수 있다는 점에서 이러한 간격이 조정될 수 있도록, 전술한 장치가 구성된다.The invention also relates to an apparatus for continuously elongating-bending correcting a metal strip using a method of the described kind. Such a device comprises at least four bending rollers, the strip being tensioned below the elastic limit about the bending roller and bent in both directions in the plastic range or the elastic / plastic range. Such apparatus further includes at least one controller that operates with or without feedback. The present invention proposes that the bending radii at all four straightening rollers can be set individually and independently of each other. For this purpose, the present invention preferably proposes that all four straightening rollers are connected to the controller and can be adjusted in a controlled manner. For this purpose, the individual straightening rollers are each provided with one or a plurality of finely adjustable actuators, preferably screw jacks. The diameter of one or a plurality of straightening rollers or preferably all four straightening rollers is, for example, from 15 mm to 150 mm, preferably from 25 mm to 80 mm. It has already been described that a highly desirable relatively large gap between the individual straightening rollers is used during operation. Very preferably, the apparatus described above is configured such that this spacing can be adjusted, for example in that the position of the at least one straightening roller can be set variably along the strip running direction.
잔류 곡률이 없는 것과는 별도로 직선화 공정에 대한 다른 요구조건은, 파형도/스트립 캠버를 최소화하는 것이다. 직선화 이전에 스트립에 존재하는 파형도는 제거되어야 하며 직선화 공정 자체는 새로운 파형도를 발생시키지 않아야만 한다. 신장-굽힘 교정은, 스트립이 롤러에서 탄성적으로/소성적으로 변형되며 이에 따라 소성 신장된다는 문제를 수반한다. 종방향 소성 연장은 스트립 폭의 소성 축소를 수반한다. 이는, 롤러의 바로 상류의 스트립 섹션이 롤러의 바로 하부에서의 스트립 섹션보다 넓다는 것을 의미한다. 그러나, 스트립은 폭을 급격하게 변화시킬 수 없기 때문에, 스트립 폭과 스트립 길이를 따라 변하는 스트립 평면에서 전단 응력이 발생한다. 다음으로 전단 응력은 스트립 폭에 대한 전체적으로 불균일한 소성 변형, 이에 따라 스트립 폭에 대해 상이한 소성 종방향 연장을 초래하고, 따라서 직선화 공정에 의해 파형도가 유발되는 결과를 초래한다. 이러한 파형도는 보통 신장률을 증가시킬 때 증가하는 중앙 파형도이다. 모델에 기초한 연구는, 스트립 폭에서의 신장률의, 이러한 공정과 관련된 차이점이 탄성적으로/소성적으로 작용하는 롤러들 사이의 간격을 적절히 선택함으로써 최소화 또는 보상될 수 있다는 놀라운 결과를 도출하였다. 일반적으로 수평방향 간격이 클수록 유리한 효과를 갖는다는 것이 발견되었다. 직선화 대상 제품의 적용 범위에 따라, 최적인 롤러 간격은 다양하여, 적어도 하나의 직선화 롤러가 수평으로 조정 가능하다면, 파형도와 관련된 직선화 결과의 추가적인 개선이 달성된다.Apart from the absence of residual curvature, another requirement for the straightening process is to minimize the waveform / strip camber. The waveform diagram present in the strip before straightening must be removed and the straightening process itself must not generate a new waveform diagram. Stretch-bending correction involves the problem that the strip is elastically / plastically deformed at the roller and thus plastically stretched. Longitudinal firing extension involves plastic shrinkage of the strip width. This means that the strip section just upstream of the roller is wider than the strip section just below the roller. However, since the strip cannot change its width drastically, shear stresses occur in the strip plane that varies along the strip width and strip length. Shear stress then results in an overall non-uniform plastic deformation with respect to the strip width, and thus a different plastic longitudinal extension over the strip width, thus resulting in a corrugation curve by the straightening process. This waveform is usually the central waveform, which increases with increasing elongation. Model-based studies have yielded surprising results that the elongation in strip width, the difference associated with this process, can be minimized or compensated by appropriately selecting the spacing between the elastically / plastically acting rollers. In general, it has been found that the greater the horizontal spacing, the more favorable the effect. Depending on the application range of the product to be straightened, the optimum roller spacing varies, so that further improvement of the straightening result associated with the corrugation degree is achieved if at least one straightening roller is horizontally adjustable.
탄성적으로/소성적으로 작용하는 직선화 롤러의 수평 간격이 큰 경우, 주어진 포위각에서의 침지 깊이는 비교적 커지게 된다. 2개의 코일 사이의 조인트, 예컨대 펀치 연결부(punch connection) 또는 용접 시임을 통과하기 위해, 신장-굽힘 스탠드는 보통 개방되어야만 하며, 즉 롤러는 따로 이동된다. 이러한 경로를 따라 진행되는 간격이 길면, 이러한 공정에는 오랜 시간이 소요된다. 연속된 선의 경우에 있어서, 스트립이 이러한 시간 동안 계속해서 이동하면, 그 결과로서 조인트 주위의 직선화되지 않은 스트립 길이가 커지게 된다. 이는 원칙적으로 바람직하지 않다. 선택적인 정교함으로서, 본 발명은 이에 따라 적어도 하나의 탄성적으로/소성적으로 작용하는 직선화 롤러의 상류에서 및/또는 하류에서 바람직하게는 직선화 롤러의 적어도 3 배의 직경을 갖고, 특히 바람직하게는 직선화 롤러의 적어도 10 배의 직경을 갖는 이웃한 평향 롤러가 마련되는 것을 제안한다. 이러한 방식으로, 간격의 위치 설정 및 이에 따라 직선화되지 않는 스트립 섹션은 현저하게 줄어든다. 오직 순수하게 탄성인 스트립 변형만이 발생하는 직선화 대상 스트립 두께 범위의 적어도 일부에 대해 편향 롤러는 이러한 직경을 갖는다. 바람직하게는, 적어도 마지막 2개의 롤러는, 포위각을 설정할 때 가능한 가장 높은 정확도를 달성하기 위해 중간 편향 롤러 없이 실시되어야 한다.When the horizontal spacing of the elastically / plastically acting straightening rollers is large, the immersion depth at a given envelope angle becomes relatively large. In order to pass a joint between two coils, such as a punch connection or a welding seam, the stretch-bending stand must normally be opened, ie the rollers are moved separately. If the interval along this path is long, this process takes a long time. In the case of continuous lines, if the strip continues to move during this time, the result is an unstraightened strip length around the joint. This is not desirable in principle. As an alternative sophistication, the present invention thus preferably has at least three times the diameter upstream and / or downstream of the at least one elastically / plastically acting straightening roller, particularly preferably It is proposed that a neighboring flat roller having at least ten times the diameter of the straightening roller is provided. In this way, the positioning of the gaps and thus the non-straightened strip sections are significantly reduced. The deflection rollers have this diameter for at least a portion of the strip thickness range to be straightened where only purely elastic strip deformation occurs. Preferably, at least the last two rollers should be carried out without intermediate deflection rollers in order to achieve the highest possible accuracy when setting the surrounding angle.
더욱이, 이웃한 편향 롤러들 중 적어도 하나는 오목한 또는 볼록한 롤러 형상을 갖는 것이 가능하다. 또한, 2개의 이웃한 편향 롤러 중 하나 또는 또한 이웃한 편향 롤러 양자 모두에는 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 롤러 굽힘 메커니즘이 갖춰질 수 있다. 적어도 120 도만큼 둘러싸인 형상 가변적인 인장 롤러 또는 편향 롤러는 탄성적으로/소성적으로 작용하는 제1 직선화 롤러의 상류에 마련될 수 있다. 이러한 조치를 이용하면, 적어도 하나의 탄성적으로/소성적으로 작용하는 직선화 롤러가 달성되며, 직선화 이후에 가능한 최저의 잔류 파형도를 갖는 스트립을 얻도록 하는 방식으로 스트립 폭에 걸친 신장율 분포에 영향을 줄 수 있도록 스트립 폭에 대한 특정 장력 분포가 설정된다. 구체적으로, 스트립 에지에서의 장력을 증가시키면 중앙 파형도에 대응하게 된다.Moreover, it is possible that at least one of the neighboring deflection rollers has a concave or convex roller shape. In addition, one or both of the neighboring deflection rollers may be equipped with a roller bending mechanism in the horizontal direction and / or the vertical direction. A deformable tension roller or deflection roller surrounded by at least 120 degrees may be provided upstream of the elastically / plastically acting first straightening roller. With this measure, at least one elastically / plastically acting straightening roller is achieved, which influences the elongation distribution over the strip width in such a way that after straightening, a strip with the lowest possible residual waveform is obtained. A specific tension distribution for the strip width is set to give Specifically, increasing the tension at the strip edge corresponds to the central corrugation diagram.
이와는 별개로, 탄성적으로/소성적으로 작용하는 직선화 롤러는 지지 롤러에 의한 편향에 대해 지지될 수 있다. 예를 들면, 세그먼트식 지지 롤러가 사용될 수 있다. 예를 들면, 탄성적으로/소성적으로 작용하는 롤러는 2열의 세그먼트식 지지 롤러 또는 2개의 중간 롤러 및 3열의 세그먼트식 지지 롤러에 의한 편향에 대해 지지될 수 있다.Apart from this, elastically / plastically acting straightening rollers can be supported against deflection by the support rollers. For example, segmented support rollers can be used. For example, the elastically / plastically acting roller may be supported against deflection by two rows of segmented support rollers or two intermediate rollers and three rows of segmented support rollers.
본 발명에 따르면, 저렴한 설치 관련 비용으로 최적의 평평도 결과를 이행하고 구체적으로는 공정 파라메타(장력, 스트립 강도 및 스트립 두께)의 변동에 영향을 받지 않는 신장-굽힘 교정 방법을 얻을 수 있다. 또한, 간단하면서 비용 효과적인 구조와 또한 원하는 결과를 이행하는 것을 특징으로 하는 장치를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to achieve an optimum flatness result at low installation-related costs and to obtain a stretch-bending calibration method that is not particularly affected by variations in process parameters (tension, strip strength and strip thickness). It is also possible to obtain a device which is characterized by a simple and cost effective structure and which fulfills the desired result.
이하에서는, 하나의 실시예를 제시하는 도면을 참고하여 더욱 상세하게 본 발명을 설명한다.
도 1은 신장-굽힘 교정을 위한 본 발명에 따른 장치의 단순화된 개략도이다.
도 2는 변형례를 나타내는, 도 1과 유사한 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 장치를 이용하여 직선화된, 금속 스트립에 대해 계산된 종방향 잔류 곡률의 그래프이다.
도 4는 단일 조정을 이용하여 통상의 3-롤러 스탠드에 의해 생성되는 종방향 잔류 곡률을 나타내는 그래프이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings showing one embodiment.
1 is a simplified schematic diagram of an apparatus according to the invention for stretch-bending correction.
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 showing a modification.
3 is a graph of the calculated longitudinal residual curvature for a metal strip, straightened using the device according to FIG. 1.
4 is a graph showing the longitudinal residual curvature produced by a conventional three-roller stand using a single adjustment.
도면들은 금속 스트립(1)을 연속적으로 신장-굽힘 교정하기 위한 장치를 제시한다. 제시된 실시예에 있어서, 상기 장치는 4개의 직선화 롤러(2)를 포함하며, 이 직선화 롤러를 중심으로 탄성 한계 미만에서 장력을 받는 스트립(1)이 소성 범위 또는 탄성/소성 범위에서 양방향으로 구부러진다. 각각의 직선화 롤러(2)는 적어도 2개의 지지 롤러(3)에 의해 자체로 공지된 방식으로 지지된다. 스트립(1)은 탄성 한계 미만에서 장력을 받는다. 이러한 목적을 위해, 도시되지 않은 인장 롤러가 마련되며, 예컨대 상류 단부에서의 브레이크 롤러(brake roller)의 세트, 그리고 상류 단부 및 하류 단부에서의 드로우 롤러(draw roller)의 세트가 마련된다.The figures show an apparatus for continuously stretch-bending straightening of the
본 발명에 따르면, 굽힘 반경은 4개의 직선화 롤러 각각의 경우에 개별적으로 또는 서로에 대해 독립적으로 설정될 수 있다. 이를 위해, 4개의 직선화 롤러(2) 모두는 도시되지 않은 제어기 및 각각의 도시되지 않은 액추에이터에 의해, 예컨대 스크류 잭(screw jacks)에 의해, 즉 스트립 진행 방향(R)에 대해 수직인 방향(V)으로 위치 제어 방식으로 조정될 수 있다. 이는 일점쇄선으로 도시된 롤러(2)의 기능 위치에 의해 도면에 지시되어 있다. 파라메타들 그리고 특히 롤러 반경 및 스트립에서의 장력은, 4개의 직선화 롤러 모두에서 스트립이 롤러 반경에 대해 현저히 순응하지 않도록 하는 방식으로 서로에 대해 적합하게 된다. 이에 따라, 조정 깊이를 제어함으로써 그리고 이에 따라 포위각의 위치 및 결과적인 설정을 제어함으로써, 각각의 굽힘 반경은 변경될 수 있다.According to the invention, the bending radius can be set individually in each case of the four straightening rollers or independently of each other. To this end, all four
도 1에 따른 실시예에 있어서, 4개의 직선화 롤러(2) 사이에는 추가적인 롤러가 전혀 마련되지 않는다. 단지 전체 직선화 롤러 장치의 상류 및 하류에만 편향 롤러(4)가 존재한다.In the embodiment according to FIG. 1, no additional rollers are provided between the four
이와 대조적으로, 도 2는 변형례로서, 하나의 편향 롤러(4a)가 각각의 직선화 롤러(2)의 상류에 마련되고 하나의 편향 롤러(4b)가 각각의 직선화 롤러(2)의 하류에 마련되는 변형례를 도시하고 있다. 역시 이러한 실시예에 있어서, 4개의 직선화 롤러(2) 모두의 위치는 스트립 진행 방향(R)에 대해 수직으로 위치 제어 방식으로 변경될 수 있다.In contrast, FIG. 2 is a variant in which one
원칙적으로 바람직하게는 도 1에 따른 실시예가 사용되지만, 상류 단부 및 하류 단부에서 탄성적으로 작용하는 패스라인 롤러(passline rollers)를 제외하고는, 임의의 추가적인 (순수하게 탄성적으로 작용하는) 롤러는 더 필요하지 않기 때문에, 도 2에 따른 선택적인 실시예가 유리할 수 있다. 2가지 실시예의 조합도 또한 가능하다. 순수하게 탄성적으로 작용하는 편향 롤러의 관점에서, 단지 얇고/얇거나 고강도인 스트립의 경우에만, 예컨대 스트립 두께 범위가 1 밀리미터 미만인 알루미늄의 경우에만, 이들 롤러가 탄성적으로 작용한다는 것에 주의해야 한다. 더욱이, 이들 롤러는 작더라도 탄성/소성 효과를 가지며, 잔류 곡률과 관련하여 직선화 결과에 영향을 줄 수 있다. 신장-굽힘 교정 스탠드가 더 넓은 스트립 두께 범위를 커버해야 한다면, 편향 롤러가 없는 것이 특히 바람직하다.In principle preferably the embodiment according to FIG. 1 is used, but with any additional (pure elastically acting) rollers, except for passline rollers which act resiliently at the upstream and downstream ends. Since is no longer needed, an alternative embodiment according to FIG. 2 may be advantageous. Combinations of the two embodiments are also possible. In view of the purely elastically acting deflection rollers, it should be noted that these rollers act resiliently only in the case of thin and / or high strength strips, for example aluminum in the strip thickness range of less than 1 millimeter. . Moreover, these rollers, although small, have an elastic / plastic effect and can affect the straightening results with respect to residual curvature. If the stretch-bending calibration stand must cover a wider strip thickness range, it is particularly desirable to have no deflection rollers.
이러한 장치의 시동에 있어서, 4개의 직선화 롤러(2) 모두의 정확한 목표 위치는 수학적 모델에 의해 결정된다. 이를 행할 때, 우선, 종방향 및 횡방향에 따른 응력을 적어도 고려하며 계산 파라메타로서 스트립 두께, 탄성 계수, 푸아송 비, 스트립의 주기적인 강도 거동, 스트립에서의 장력, 롤러 반경 및 롤러를 중심으로 한 스트립 트랙의 기하학적 형상을 처리하는 계산 모델을 이용하여 목표 포위각을 결정하는 것이 가능한데, 이를 위해 종방향 잔류 곡률 및 횡방향 잔류 곡률이 0 또는 적어도 거의 0이 되도록 하는 방식으로 스트립 두께에 대한 목표값 및 강도, 예컨대 항복점에 대한 목표값이 계산된다. 이러한 방식으로, 직선화 롤러(2)의 위치는 정확하게 설정될 수 있다. 이는 경험적인 결과에 따라 이들 위치의 수정을 "오프라인"으로 행할 수 있는 가능성을 열어준다.In starting up such an apparatus, the exact target position of all four
초기에 특정된 설정에 의해 잔류 곡률 거동이 구체적으로 장력 값 및 강도 값 그리고 스트립의 스트립 두께와 같은 공정 파라메타의 변동에 매우 잘 견디는 것이 보장된다는 사실은 특히 중요하다. 왜냐하면 실제로 코일의 스트립은 보통 어느 정도의 강도 및 두께 변동을 겪고, 더욱이 장력은 항상 정확하게 유지될 수 없으므로, 앞서의 공지된 방법을 이용하여 얻게 되는 잔류 곡률은 또한 상당한 변동을 겪었다. 본 발명의 상황에서는 이를 방지한다. 본 발명에 따른 방법은 특히 완만한 잔류 곡률 거동을 나타낸다. 이와 관련하여 도 3 및 도 4의 비교를 참고한다.Of particular importance is the fact that the initially specified settings ensure that the residual curvature behavior very well withstands variations in process parameters such as the tension and strength values and the strip thickness of the strip. Because in practice the strips of coils usually undergo some degree of strength and thickness variation, and furthermore, the tension cannot always be maintained accurately, so the residual curvature obtained using the previously known methods also experienced significant variations. This is avoided in the context of the present invention. The process according to the invention shows a particularly gentle residual curvature behavior. In this regard, reference is made to the comparison of FIGS. 3 and 4.
도 3은 도 1에 따른 장치를 이용하여 직선화된 알루미늄 스트립에 대해 신장율(S, % 단위)에 따른 종방향 잔류 곡률(K-L, 1/m 단위)을 나타낸 것이다. 이들은 수학적 모델을 이용하여 생성되는 계산된 값이다. 제시된 실시예에 있어서, 250 MPa인 항복점은 ± 10 MPa의 변동을 나타내고, 0.28 mm인 스트립 두께는 ± 0.05 mm의 변동을 나타낸다고 가정하였다. 또한 이 도면에는 ± 0.5 m-1인 종방향 잔류 곡률의 한계값이 허용 가능한 것으로 간주된다는 것이 도시되어 있다. 특정한 공차 윈도우에서의 종방향 잔류 곡률이 0.31 내지 0.59 %의 다소 큰 신장율 범위 내에 속한다는 것은 분명하다. 더욱이, ± 0.05 %의 신장율 윈도우에서 종방향 잔류 곡률이 겨우 0.15 m-1만큼만 변동한다는 사실은 놀라운 것이다. 여기 도시되어 있지 않은 횡방향 잔류 곡률은 항상 종방향 잔류 곡률보다 작다. 더욱이, 0.36 내지 0.52 %의 신장율 윈도우 내에서의 종방향 잔류 곡률은 매우 작은 변동과 함께 음의 범위로 한정된다. 마지막 롤러에서의 포위각을 적합하게 함으로써, 그래프에서의 잔류 곡률 프로파일은 상향으로 또는 하향으로 시프트될 수 있다. 이러한 방식으로, 정해진 양(+)의 종방향 잔류 곡률이 설정될 수 있다.FIG. 3 shows the longitudinal residual curvature (KL, in units of 1 / m) according to elongation (S,%) for a straightened aluminum strip using the device according to FIG. 1. These are calculated values generated using mathematical models. In the examples presented, it is assumed that a yield point of 250 MPa represents a variation of ± 10 MPa and a strip thickness of 0.28 mm represents a variation of ± 0.05 mm. This figure also shows that a limit of longitudinal residual curvature of ± 0.5 m −1 is considered to be acceptable. It is clear that the longitudinal residual curvature in the specific tolerance window falls within a rather large elongation range of 0.31 to 0.59%. Moreover, it is surprising that the longitudinal residual curvature only fluctuates by 0.15 m −1 at an elongation window of ± 0.05%. The transverse residual curvature, not shown here, is always less than the longitudinal residual curvature. Moreover, the longitudinal residual curvature within the elongation window of 0.36 to 0.52% is limited to the negative range with very little variation. By fitting the enveloping angle at the last roller, the residual curvature profile in the graph can be shifted upward or downward. In this way, a predetermined positive residual residual curvature can be set.
비교로서, 도 4는 3-롤러 스탠드를 이용한 대응하는 시뮬레이션을 도시한 것인데, 이때 개별적인 롤러는 마찬가지로 위치 제어 방식으로 조정 가능하다. 신장율이 변동하는 경우에 있어서, 종방향 잔류 곡률은 상당히 넓은 범위에서 변동한다는 것은 분명하다. 한계값은 단지 0.33 내지 0.36 %의 신장율에 대한 범위에서만 만족된다. 실제로, 예컨대 가속 단계 및 감속 단계에서, 이는 거의 허용될 수 없다.As a comparison, FIG. 4 shows a corresponding simulation using a three-roller stand, wherein the individual rollers are likewise adjustable in a position controlled manner. In the case of elongation fluctuations, it is clear that the longitudinal residual curvature fluctuates over a fairly wide range. The limit value is only satisfied in the range for elongation of 0.33 to 0.36%. In practice, for example, in the acceleration phase and the deceleration phase, this is hardly acceptable.
이와는 별개로, 전체적으로 장치가 간단하고 비용 효과적인 구성을 특징으로 하도록, 비교적 적은 직선화 롤러를 이용하여 설명한 결과가 달성된다는 것은 전체적으로 놀라운 것이다.Apart from this, it is entirely surprising that the results described using relatively few straightening rollers are achieved so that the apparatus as a whole is characterized by a simple and cost effective configuration.
4개를 초과하는 직선화 롤러를 이용하여 변형례가 작동된다면, 적어도 마지막 4개의 직선화 롤러는 원만한 잔류 곡률 거동이 달성되도록, 롤러의 포위각과 관련하여 본 발명에 따라 개별적으로 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 이용하여 적절한 포위각을 설정할 때, 횡방향 잔류 곡률의 절대값은 종방향 잔류 곡률의 절대값보다 현저히 더 작다. 따라서, 직선화 이후에 절단된 플레이트의 종방향 잔류 곡률은 장력을 받는 스트립을 이용하여 신장-굽힘 교정기에서 측정되는 스트립의 횡방향 곡률에 대략 대응한다. 따라서, 적어도 하류 단부에서 크로스 보우를 측정하는 것과, 측정된 값으로부터 종방향 잔류 곡률에 대해 결론을 내리는 것과, 원하는 값으로부터 편차가 있는 경우에 있어서 포위각의 설정을 변경하고 이에 따라 원하는 종방향 잔류 곡률에 대응하는 크로스 보우를 얻을 때까지 또한 위치를 변경하는 것이 선택적으로 제안된다.If the variant is operated with more than four straightening rollers, at least the last four straightening rollers can be individually set in accordance with the invention in relation to the enveloping angle of the rollers such that a smooth residual curvature behavior is achieved. When setting an appropriate surrounding angle using the method according to the invention, the absolute value of the transverse residual curvature is significantly smaller than the absolute value of the longitudinal residual curvature. Thus, the longitudinal residual curvature of the plate cut after straightening corresponds approximately to the transverse curvature of the strip measured at the stretch-bending brace using the tensioned strip. Thus, measuring the crossbow at least at the downstream end, making a conclusion about the longitudinal residual curvature from the measured value, changing the setting of the surrounding angle in the case of deviation from the desired value and thus the desired longitudinal residual It is also optionally proposed to change the position until a crossbow corresponding to the curvature is obtained.
간단한 방법은, 탄성적으로/소성적으로 작용하는 마지막 롤러에서의 포위각을 변경하고 이에 따라 도 3에 도시된 잔류 곡률 프로파일을 상향으로 또는 하향으로 시프트시키는 것이다. 또한, 여기서는 폐쇄형 피드백 제어 시스템도 창안 가능하다. 더욱이, 모든 포위각의 설정을 최적화하기 위해 각각의 탄성/소성 굽힘 이후에 크로스 보우를 측정하는 것과, 이를 계산 모델과 비교할 수 있도록 하는 것은 타당할 수 있다. 이를 위해, 피드백을 이용하여 또는 피드백 없이 작동하는 제어기에 연결되는 측정 장치가 마련될 수 있다. 이는 도면에 도시되어 있지 않다. 유한 요소 모델을 이용하면, 예컨대 각각의 롤러의 하류에서 이론적으로 최적인 크로스 보우가 예상될 수 있다. 다음으로, 측정된 크로스 보우가 계산된 크로스 보우와 가능한 잘 일치하도록 하는 방식으로 롤러가 설정될 수 있다. 이때, 실제 직선화 공정은 이론적으로 계산된 직선화 공정과 단지 최소한으로만 차이가 있다고 가정될 수 있으며, 이에 따라 또한 직선화 결과는 양호하게 일치한다고 가정될 수 있다.A simple method is to change the surrounding angle at the last roller that acts elastically / plastically and thus shifts the residual curvature profile shown in FIG. 3 upwards or downwards. It is also possible here to create a closed feedback control system. Moreover, it may be reasonable to measure the crossbow after each elastic / plastic bending to optimize the setting of all surrounding angles and to be able to compare them with the computational model. For this purpose, a measuring device can be provided which is connected to a controller operating with or without feedback. This is not shown in the figure. Using a finite element model, theoretically optimal cross bows can be expected, for example downstream of each roller. Next, the roller can be set in such a way that the measured cross bow matches the calculated cross bow as well as possible. At this time, it can be assumed that the actual straightening process differs from the theoretically calculated straightening process only minimally, and thus the straightening result can also be assumed to be in good agreement.
이미 설명된 바와 같이, (스트립 진행 방향에 대해 횡방향으로의) 위치 제어 조정은, 바람직하게는 미세 조정 가능한 스크류 잭에 의해 행해진다. 이러한 미세 조정은 보통 2 내지 3 mm/sec의 조정 속도로 행해진다. 2개의 코일의 조인트를 통과함에 있어서, 예컨대 펀치 연결부 또는 용접 시임을 통과함에 있어서, 신장-굽힘 스탠드를 개방하는 것은 선택적으로 유용할 수 있으며, 즉 롤러는 따로 이동된다. 이러한 경로에 있어서 진행 대상 거리가 긴 경우, 미세 조정 가능한 스크류 잭을 이용한 이러한 공정에는 비교적 오랜 시간이 소요된다. 이러한 이유로, 도 2에 도시된 실시예에서는, 상류에 마련되는 편향 롤러(4a) 및 하류에 마련되는 편향 롤러(4b)가 마련되어 있다. 이러한 방식으로, 조정 간격은 현저하게 단축된다.As already explained, the position control adjustment (in the transverse direction with respect to the strip traveling direction) is preferably performed by a screw jack which can be finely adjusted. Such fine adjustment is usually done at an adjustment speed of 2-3 mm / sec. In passing a joint of two coils, for example in passing a punch connection or a welding seam, opening the stretch-bending stand may optionally be useful, ie the rollers are moved separately. If the distance to be traveled in this path is long, this process using a finely adjustable screw jack takes a relatively long time. For this reason, in the embodiment shown in FIG. 2, the
대안으로 또는 추가적으로, (예컨대 스크류 잭을 통한) 미세 조정 이외에도 신속 조정 메커니즘을 제공하는 가능성이 존재한다. 이러한 가능성은 특히 도 1에 따른 실시예에 대해 적절하지만, 원칙적으로 또한 도 2에 따른 실시예에 대해서도 마련될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 직선화 롤러에는 또한 신속 조정 메커니즘이 마련되며, 예컨대 유압 실린더 액추에이터 또는 공압 실린더 액추에이터가 마련된다. 복수 개의 직선화 롤러에 대해 공통인 하나의 신속 조정 메커니즘을 마련하는 것이 유리할 수 있다. 예컨대, 도 1에 따른 실시예에 있어서, 하나 또는 복수 개의 실린더 액추에이터로 조정될 수 있는 공통의 상부 프레임에 제1 직선화 롤러 및 제3 직선화 롤러를 장착하는 것이 유리할 수 있다. 이와 대응하도록, 하나 또는 복수 개의 실린더 액추에이터를 이용하여 마찬가지로 변위될 수 있는 하부 프레임에 제2 직선화 롤러 및 제4 직선화 롤러가 마련될 수 있다. 신속 조정은 예컨대 신장-굽힘 교정 스탠드를 개방 및 폐쇄하기 위한 2개의 데드 스탑(dead stop) 사이에서 행해질 수 있다. 이러한 가능성은 도면에 도시되어 있지 않다.Alternatively or additionally, there is the possibility of providing a quick adjustment mechanism in addition to fine adjustment (eg via a screw jack). This possibility is particularly relevant for the embodiment according to FIG. 1, but in principle can also be provided for the embodiment according to FIG. 2. In this case, the straightening roller is also provided with a quick adjustment mechanism, for example a hydraulic cylinder actuator or a pneumatic cylinder actuator. It may be advantageous to provide one quick adjustment mechanism common to a plurality of straightening rollers. For example, in the embodiment according to FIG. 1, it may be advantageous to mount the first straightening roller and the third straightening roller in a common upper frame which can be adjusted with one or a plurality of cylinder actuators. Correspondingly, a second straightening roller and a fourth straightening roller can be provided in the lower frame, which can likewise be displaced using one or a plurality of cylinder actuators. The quick adjustment can be done, for example, between two dead stops for opening and closing the stretch-bending calibration stand. This possibility is not shown in the figures.
1 : 금속 스트립 2 : 직선화 롤러
4 : 편향 롤러 R : 진행 방향1: metal strip 2: straightening roller
4: deflection roller R: direction of travel
Claims (31)
4개의 직선화 롤러 모두에서 굽힘 반경이 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.A method for continuously stretch-bend-leveling a metal strip, wherein the strip being tensioned below the elastic limit is bidirectional within the plastic range or elastic range around at least four straightening rollers. Which bends and thus undergoes plastic elongation,
The bending radius can be set individually and independently of each other on all four straightening rollers.
4개의 직선화 롤러(2) 모두에서의 굽힘 반경이 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립적으로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.Apparatus for continuously stretching and bending metal strip 1 according to the method according to any one of the preceding claims, comprising at least four straightening rollers 2, centered around the straightening rollers The strip 1, which is tensioned below the elastic limit, comprises at least four straightening rollers which bend in both directions in the plastic range or the elastic / plastic range, further comprising at least one controller operating with or without feedback. In the device comprising a,
Apparatus characterized in that the bending radii at all four straightening rollers (2) can be set individually and independently of each other.
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