CN101239356A - 金属带材的平整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在轧制、矫直和/或拉伸过程中对金属带材、特别是薄的例如由铝合金构成的金属带材进行平整的装置，其具有至少一个带有至少两个张紧辊的张紧辊组。该装置的特征在于，所述张紧辊组的各张紧辊中的至少一个可在带材运动平面中和/或横向于所述带材运动平面摆动。

Description

金属带材的平整装置
技术领域
本发明涉及在轧制、矫直和/或拉伸过程中对金属带材、特别是薄的金属带材进行平整的装置和方法。这种装置具有至少一个带有至少两个张紧辊的张紧辊组。在本发明的范围内，薄的带材特别是指厚度为0.05mm至1mm、优选为0.1mm至0.5mm的金属带材。金属带材特别是指铝合金带材。
背景技术
按照现今标准，金属带材、特别是薄的金属带材必须满足越来越高的带材平直度要求，同时要求带材表面质量极高。其中有各种不同的用于对金属带材进行平整的方法，例如轧制(特别是平整轧制)、矫直(特别是拉伸弯曲矫直)和拉伸(Zugrecken)。为此所使用的装置通常具有用于建立拉力的入口张紧辊组和用于去除拉力的出口张紧辊组。这特别适用于拉伸弯曲矫直和拉伸以及适用于在线平整工艺情况下的平整。就平整轧制而言，在这些张紧辊组之间设置平整轧机机架；而就拉伸弯曲矫直而言，在这些张紧辊组之间设置拉伸弯曲单元。就拉伸装置而言，在入口张紧辊组和出口张紧辊组之间通常设有至少一个另外的张紧辊组作为拉伸辊组。
采用用于金属带材的平整的通过轧制、矫直和/或拉伸的公知的方法不可能完全消除特别是波纹(边缘波纹和中间波纹)或带材镰刀弯以及相对于带材中心不对称的平面形状，从而很少能实现理想的平面。为了进一步改善平面，公知的是，为了消除波纹和带材镰刀弯，例如在平整轧制的情况下，产生可沿着带材宽度改变的用于影响拉应力分布的温度曲线，从而可以通过改变拉应力分布来调节平直度(参见DE 199 33 610A1)。
此外为了在金属带材的平整过程中减少边缘波纹或中间凹坑，已经提出，就张紧辊组而言为可调节的轮廓设有例如凸起的外拱和/或凹陷的内拱(参见EP 0 587 995 A1)。
此外已知一种用于金属带材的弯曲矫直的装置，其具有相互平行设置的导向辊和设在两个导向辊的间隙中的矫直辊，其中带材形锁合地包绕两个接触线之间的矫直辊，沿着矫直辊，这些导向辊通过带材与该矫直辊间接接触。为了能够改变插入深度并由此也能够根据带材厚度和带材材料的强度改变由矫直辊半径或接触线确定的包角，将支承辊、导向辊和矫直辊支承在一个共同的可围绕旋转点摆动的托架上(参见DE 19708 488 A1)。通过这些措施，沿着带材宽度的拉应力分布不会改变，从而平直度也不会沿着带材宽度改变。
发明内容
本发明的目的在于，对开头所述类型的用于金属带材的平整的方法进行改进，从而可以以简单同时成本低廉的方式来改善带材的平直度。特别是几乎完全抑制边缘波纹、中间波纹和/或带材镰刀弯。
为了实现所述目的，就开头所述类型的装置而言，根据本发明的教导，为了影响沿着带材宽度的平直度，张紧辊组的至少一个张紧辊可在带材运动平面中和/或横向于或垂直于带材运动平面摆动。这种张紧辊通常在两侧在支承部位上可旋转地被支承。在这种情况下，本发明提出，一个或两个支承部位的位置可调节，因此张紧辊的一个或两个轴端部的位置可在带材运动平面中和/或横向于带材运动平面调节。在轧制设备例如平整设备中，可以是入口张紧辊组和/或出口张紧辊组的一个辊，也可以是多个辊。同样的情况适用于矫直装置，例如拉伸弯曲矫直装置。对于拉伸设备来说，根据本发明，拉伸辊组的这些张紧辊中的一个或多个张紧辊最好可调节，就拉伸设备而言，在入口张紧辊组和出口张紧辊组之间通常设有一个或多个其它的张紧辊组，同时形成拉伸区。
其中本发明基于如下认识，即可以通过张紧辊的可调节的倾斜位置来影响平直度，或者调节可沿着带材宽度变化的平直度。因此在轧制或者平整或者矫直或拉伸弯曲矫直的情况下可以在张紧辊组之间影响金属带材中的拉应力分布和调节可沿着带材宽度变化的拉应力分布。如果例如实现在带材运动平面中的倾斜位置，那么这会导致带材的一侧“绷紧”，而另一侧“松弛”，也就是说，带材拉应力在带材的一边增大，而在另一边则减小。因为所述过程(特别是轧制和矫直)敏感地取决于拉应力分布或带材拉应力，所以可以通过可调节的在带材运动平面中的倾斜位置，消除特别是单侧的平面误差，例如单侧的边缘波纹、带材镰刀弯或相对于带材中心不对称的平面形状。然而在本发明的范围内不仅可以使相应的张紧辊在带材运动平面中摆动，而且还可以替代地或补充地使张紧辊也横向于或垂直于带材运动平面摆动。其中带材运动平面系指在相应的变形区域中的带材运动平面。通过张紧辊垂直于带材运动平面的摆动，同样影响带材拉应力分布，因为带材边缘比带材中心绷得紧，也就是说，带材拉应力在带材中心的区域中相比于带材的两个边缘提高。因此这种调节可以用于补偿中间波纹。就轧制和矫直而言，其中张紧辊组之间的带材拉应力通常处于屈服点以下，通过所述倾斜位置或角度偏移来影响拉应力分布，并由此影响平直度。但即使就拉伸而言，其中拉伸区中的带材拉应力处于屈服点的范围内，仍通过一个或多个辊的倾斜位置或角度偏移来影响平直度。因此尽管如此，在假定的理想情况下拉伸区中的拉应力分布通过倾斜位置不会受到影响。但拉伸情况下的平直度却取决于辊的角度位置，因为角度位置可变地直接影响沿着带材宽度的塑性的应变分布，并由此影响沿着带材宽度的塑性的带材延长。
根据本发明所包括的实施方式，张紧辊组的只有一个辊移位或摆动。但根据本发明，也可以使在张紧辊组中的多个辊移位，例如使一个S辊对的两个辊移位。
根据本发明的另一种提议规定，金属带材以至少45°的包角包绕可摆动的张紧辊，因为从45°(或更大)的包角起才会明显出现所希望的效果，即通过辊的摆动对平直度的影响。优选选择至少90°或大于90°的包角。根据一种特别优选的实施方式，在可摆动的辊的区域中的包角至少为180°。
根据本发明的另一种提议规定，该装置具有至少一个平直度测量装置，该平直度测量装置例如可以设置在张紧辊组之后。根据本发明，这种平直度测量装置与一个控制和/或调节装置连接，该控制和/或调节装置又与可调节的张紧辊配合。通过在轧制或者矫直或者拉伸之后随后对带材中的拉应力分布的测量，可以实现封闭的平直度调节回路。
为了调节倾斜位置或者为了对这种张紧辊的两个支承部位进行定位，可以为这两个支承部位分别配设一个单独的或者也可以配设多个单独的调节驱动装置。这些调节驱动装置可以是液压的(或者也可以是气动的)缸活塞装置、电动的调节机构等。在这种情况下，最好由所述控制和/或调节单元必要时考虑平直度测量结果来控制这些调节机构。
本发明的主题还有一种用于在轧制、矫直和/或拉伸过程中对金属带材进行平整的方法。这种方法优选采用所述类型的装置来实施，其中处于带材拉力下的金属带材至少局部塑性地变形。其中本发明提出，通过至少一个张紧辊的摆动来调节可沿着带材宽度变化的平直度。在轧制(例如平整轧制)或矫直(例如拉伸弯曲矫直)的情况下，该摆动影响沿着带材宽度的拉应力分布，并由此影响平直度。在拉伸的情况下，摆动直接影响塑性的带材延长或塑性的应变分布。在这种情况下，张紧辊例如在带材运动平面中和/或横向于或垂直于带材运动平面摆动，并因此被调节成翻转或倾斜。其中张紧辊围绕(基本上)垂直于张紧辊旋转轴线的摆动轴线摆动。其中为了调节拉应力分布，张紧辊(或其轴)可以摆动0°至5°，优选0°至3°的角度。为此张紧辊可以在一个支承部位的区域中或者也可以在两个支承部位的区域中移动0mm至2mm、例如移动0mm至1mm的位移。优选(在带材的平整之后)例如通过平直度测量辊等确定带材的平直度，然后根据所确定的平直度控制和/或调节对张紧辊的调整。
附图说明
下面对照仅描述实施例的附图对本发明予以详细说明。图中示出：
图1为用于通过轧制对金属带材进行平整的本发明的装置的示意侧视图；
图2为拉应力的分布的简化的俯视图；
图3示出根据图1的装置的另一实施方式；
图4示出就图3的装置而言拉应力沿着带材宽度b的分布；
图5为用于通过拉伸对金属带材进行平整的本发明的装置的示意侧视图。
具体实施方式
这些附图中示出用于对金属带材1、特别是薄的由铝合金构成的金属带材进行平整的装置的不同的实施方式。这种装置具有至少一个构造为入口张紧辊组的张紧辊组2和至少一个构造为出口张紧辊组的张紧辊组3，其中入口张紧辊组2用于建立拉力，出口张紧辊组3用于去除拉力。在入口张紧辊组2和出口张紧辊组3之间可以设有带材处理装置，例如轧机机架4(图1至4)和/或拉伸单元5(图5)。图5的拉伸单元5具有被构造为拉伸辊组的另一张紧辊组6。
根据本发明现在规定，至少一个张紧辊组2、3、6的至少一个张紧辊7、8可在带材运动平面B中和/或横向于带材运动平面B摆动。考虑到这种张紧辊8在两侧在支承部位9上可旋转地被支承，规定这些支承部位9之一的位置或者也可以是两个支承部位9在带材运动平面B中和/或横向于带材运动平面B可调节。为此，图中未示出的定位驱动装置或调节驱动装置可以连接到支承部位9上。
下面例如借助轧制来说明本发明(参见图1至4)。根据图1和3，在入口张紧辊组2和出口张紧辊组3之间设有轧机机架4。根据图1，张紧辊组2的直接设置在轧机机架4之前或之后的张紧辊8可以在带材运动平面B内摆动并由此倾斜。通过这种方式，带材拉力集中到一侧，也就是说，带材拉力在一个带材边缘的区域中提高，而它在另一带材边缘则减小。图2(非常夸张)地示出辊8在带材运动平面B中的倾斜位置。带材运动平面中的摆角α通常仅为0°至2°，优选仅为0°至1°。图2同样示出由此产生的拉应力分布Z。通过所述方式，例如可以矫直带材镰刀弯。在所示实施例中不必驱动相关辊8。然而在本发明的范围内始终既包括(旋转)驱动的张紧辊又包括未驱动的张紧辊。此外由图1可见，包角最好约为180°或者更大。如前所述，辊8的倾斜位置或调节角α相当小，从而支承部位9移动小于一毫米就足够了。令人吃惊的是，这么小的位移就足够了，从而同时避免不允许的带材伸展的问题。为了拓宽整个平直度调节范围，可以将所述辊8与轧机4的其它的平直度调节机构结合起来。
在根据图1的实施例中，张紧辊8在带材运动平面B中摆动，而根据图3所示的实施方式，直接设置在轧机机架4之前或之后的张紧辊8垂直于带材运动平面B摆动。图4清楚地示出，带材1中的拉应力Z通过这种方式集中到带材边缘上，因此带材边缘区域中的带材拉应力大于带材中间区域中的拉应力。结果减少了在边缘处的轧制或者在平整机架的情况下提高了平整度，并产生出现边缘波纹的趋势，从而可以通过实施合适的方法来补偿中间波纹。同样在本实施例中最好使对倾斜位置的调节与轧机的其它的平直度调节机构相协调，以便拓宽整个平直度调节范围。
与根据图1至4的轧制类似，本发明的效果也可以在拉伸弯曲矫直的情况下实现。这种实施方式在附图中并未示出。在带材中的其拉应力大于其它部位拉应力的部位，使带材更塑性地延伸并因此延长。
图5示出本发明的拉伸装置。该装置同样具有用于建立拉力的入口张紧辊组2和用于去除拉力的出口张紧辊组3。在入口张紧辊组和出口张紧辊组之间设有被构造为带有两个拉伸辊7、8的拉伸辊组的张紧辊组6。在这两个拉伸辊7、8之间形成拉伸区R，在该拉伸区R中进行用于影响带材平直度的塑性变形。根据本发明现在规定，这两个拉伸辊7、8中的至少一个，例如出口侧的拉伸辊8，可在带材运动平面B中和/或横向于带材运动平面B摆动。在此，带材运动平面B同样是指在变形区域中以及在拉伸区R中的带材运动平面B。图5中仅示出横向于或垂直于带材运动平面B的位移。在拉伸时，拉伸区中的拉应力处于屈服点的数量级内。在理想塑性的状况下，即没有冷作硬化出现时，应该认识到，摆动不会影响在拉伸区中的带材的拉应力分布。然而摆动会直接影响平直度，因为带材在拉伸区中的塑性的伸长特性取决于辊的角位置。可调节的辊8类似于其它平直度调节机构起作用。
始终最好将平直度测量装置10内置到所述设备中。其中所述平直度测量装置可以是平直度测量辊10，或者也可以是其它类型的平直度测量装置，例如非接触式平直度测量装置。图5示出，最好将该平直度测量装置10设置在出口张紧辊组3之后。通过在轧制或矫直或拉伸之后随后对带材中的拉应力分布的测量，可以控制和/或调节对所述的本发明的张紧辊8的调整。必要时可以设置一个封闭的平直度调节回路。在这种情况下，本发明也可以与其它平直度调节机构例如轮廓变化的辊相结合。

Claims (10)

1.用于在轧制、矫直和/或拉伸过程中对金属带材(1)、特别是薄的例如由铝合金构成的金属带材进行平整的装置，该装置具有至少一个带有至少两个张紧辊(7，8)的张紧辊组(2，3，6)，其特征在于，所述张紧辊组(2，3，6)的各张紧辊(7，8)中的至少一个可在带材运动平面(B)中和/或横向于所述带材运动平面(B)摆动。
2.如权利要求1所述的装置，该装置具有至少一个构造为入口张紧辊组(2)的用于建立拉力的张紧辊组和至少一个构造为出口张紧辊组(3)的用于去除拉力的张紧辊组，其中在所述入口张紧辊组(2)和所述出口张紧辊组(3)之间设有至少一个轧机机架(4)、矫直装置和/或拉伸装置(5)，该拉伸装置带有至少一个构造为拉伸辊组(6)的张紧辊组，其特征在于，至少一个张紧辊组(2，3，6)的至少一个张紧辊(7，8)可在所述带材运动平面(B)中和/或横向于所述带材运动平面(B)摆动。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述张紧辊(7，8)中的至少一个在两侧在支承部位(9)上可旋转地被支承，其特征在于，一个或两个支承部位(9)的位置可在所述带材运动平面(B)中和/或横向于所述带材运动平面(B)调节。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，一个或两个支承部位(9)的位置可通过一个或多个位置调节驱动装置来调节。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述金属带材(1)以至少45°、优选至少90°、特别优选至少180°的包角围绕所述可摆动的张紧辊(8)引导。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述张紧辊组(2，3，6)之后设有至少一个平直度测量装置(10)，该平直度测量装置与配属于所述可摆动的张紧辊(8)的控制和/或调节装置连接。
7.用于在轧制、矫直和/或拉伸过程中对金属带材进行平整的方法，特别是利用如权利要求1至6中任一项所述的装置，其中处于带材拉力下的金属带材至少局部塑性变形，其特征在于，通过至少一个张紧辊的摆动来调节可沿着带材宽度变化的平直度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用于调节所述平直度的张紧辊在所述带材平面中和/或横向于所述带材平面摆动一个角度α＝0°至5°，优选0°至3°。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，用于调节在一个或两个支承部位的区域中的平直度的张紧辊在所述带材平面中和/或横向于所述带材平面移位0mm至2mm，例如移位0mm至1mm。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述带材的平直度，并根据所确定的平直度来控制和/或调节所述张紧辊。
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