CN101579707A - 用于校直金属带的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来校直金属带，特别是厚度≤1mm的薄金属带的方法和装置，其中在一制动滚轮组和一牵引滚轮组之间的金属带内产生一为弹性极限的至少70％的拉应力，在制动滚轮组和牵引滚轮组之间在至少一个具有多个校直辊的校直辊组中通过交替弯曲校正纵向弯曲，校直辊的直径如此大，使金属带在所选择的拉力的情况下服从校直辊的曲率，并且在校直辊组内校直辊的直径逐辊地加大。

Description

用于校直金属带的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用来校直金属带，特别是最大1mm厚的薄金属带的方法，其中在金属带内在制动滚轮组和牵引滚轮组之间产生一至少为弹性极限70％的拉应力，金属带在制动滚轮组和牵引滚轮组之间在一具有多个校直滚轮的校直滚轮组内校直。在本发明范围内，金属带特别是指具有0.02mm至1.0mm，尤其是0.05mm至0.5mm厚的薄金属带。

背景技术

校直金属带的目的是制造尽可能平整的带。在实际上在不同类型的带平直度之间原则上是有区别的。除了带的波纹度和可归结为在带宽上的长度差的带月牙度外常常还出现带弯曲度，其中分为纵向弯曲率(卷曲)和横向弯曲度(横弯)。金属带的校直常常在采用带拉力，例如在拉伸扩张或拉伸弯曲校直的情况下进行。

例如已知一种拉伸扩张设备，其中在制动滚轮组和牵引滚轮组之间产生大的拉力，使得最终达到对于所希望的扩张所需要的拉伸力。在扩张过程中有关金属带的塑性伸长与带厚和带宽的减小有关。例如已知一种用来连续拉伸扩张薄金属带，特别是由钢、铝等等组成的带厚在0.05至0.5mm之间的金属带的方法，按照该方法在一连接在制动滚轮组和牵引滚轮组之间的拉伸滚轮对内经受在其塑性区内扩张所需要的拉力。其中用拉伸滚轮对产生用于塑性扩张的拉力的约5％至25％，用制动滚轮组和牵引滚轮组产生用于金属带的弹性和部分塑性扩张的拉力的75％至95％，这里拉伸扩张滚轮的直径大于最大带厚的1500倍(参见DE 3912676C2)。

在实际上用拉伸扩张可以产生高的平面度，并且特别是消除波纹度和带月牙形。但是因为在拉伸扩张时金属带通常在塑性区内卷到最后一个张紧辊上，在拉伸扩张时在带内常常残留不可忽略的纵向弯曲，它们相当于张紧辊直径减去回弹量。虽然存在这样的可能性，在一例如较低的拉应力区域内通过一可调的校正滚轮消除这种纵向残余弯曲。然而对于薄金属带，校正滚轮的所需要的直径非常小，以便能够产生部分塑性的反向弯曲。因此这种拉伸弯曲校直滚轮常常需要支承在一带支承滚轮的箱子内，以防止弯曲。在高速运行的设备中，这些滚轮倾向于振动，在带表面上可能造成不希望的颤振痕。这种振动可以通过使用喷射液充分减震，但是喷射液还需要在一清洗路程中去除，这带来提高的设备和运行费用。其次对于每种带厚/带材组合必须重新调整校正滚轮的位置。

作为另一种选择，在实际上金属带常常在拉伸弯曲校直路径中校平，这时金属带绕若干小直径的校直滚轮弯曲，并通过弯曲和金属带拉伸的叠加塑性地拉长一拉伸度，从而(接近于)消除波纹度。

在第一个校直滚轮上基本上产生拉伸度，而最后一个校直滚轮主要用于弯曲校正。在第一个校直滚轮上，根据带拉力、滚轮直径和包角的不同，金属带认可或不认可滚轮直径。但是在最后的校直滚轮上滚轮直径不被认可，因为对于不同的金属带必须通过包角相应地调整最佳曲率半径。由此在实际上常常产生高的运行费用。由于这个原因对于不同的金属带至少最后一个校直滚轮做得不同。此外缺点是采用比较小的滚轮直径，其次由于弯曲和小的滚轮直径在带内在带厚度上残留比较大的残余应力，它们在金属带的后续加工中可能是不希望的。此外在薄带时需要大量校直滚轮，以此在希望的程度上消除纵向残余弯曲。

由EP 0790870B1已知一种用来校直金属带的装置，其中在制动滚轮组和牵引滚轮组之间设置一拉伸弯曲机座，一校正辊结构以及一多辊校直单元，多辊校直单元具有多个工作辊，它们支承在支承辊上。拉伸弯曲机座、校正辊结构和多辊校直单元的全部工作辊通过金属带和辊子之间的摩擦带动，因此它们是无驱动的。在多辊校且单元中工作辊的直径从辊子到辊子可以逐渐加大。但是如在多辊校直和拉伸弯曲校直时常见的那样，直径比较小。在这些已知设备中规定，根据金属带特性调整校直辊位置和因此调整伸入深度。

已知方法(例如拉伸弯曲校直和拉伸扩张校直)也可以相互组合。因此已知一种连续校直薄金属带的方法，它一方面进行拉伸扩张另一方面进行拉伸弯曲校直(参见DE 19509067A1)。

由US 6240762A1已知一种通过拉伸弯曲校直或拉伸扩张的途径校平金属带的方法，在它后面连接一在低拉力的辊式校直单元中的校直过程。

最后，EP 1311354B1介绍一种用于拉伸校直金属带的方法及装置，其中金属带穿过一制动滚轮组和一牵引滚轮组，在两个滚轮组之间在其扩张过程中经受拉力，并在设置在制动滚轮组和牵引滚轮组之间的用来提高拉伸率的滚轮组内在拉力作用下经受弯曲，这里用这个另一个滚轮组产生拉力的主要部分。这里连接在中间的滚轮组的牵引滚轮可以具有不同于制动滚轮组和牵引滚轮组的滚轮的直径。这里这个中间滚轮组的内牵引滚轮具有比制动滚轮组和牵引滚轮组的滚轮小的直径。

发明内容

本发明的目的是，创造一种用来校直金属带、特别是薄金属带的方法，用它可以经济地产生高平面度以及小纵向弯曲的低残余应力的金属带。此外应提供一种用来实施该方法的合适的设备。

本发明依靠一种用来校直金属带、特别是厚度≤1mm的薄金属带的方法来实现这个目的，

其中在制动滚轮组和牵引滚轮组之间的金属带内产生一在弹性极限之下且为弹性极限的至少70％的拉应力，金属带在拉伸弯曲和/或拉伸扩张路径中校直，

其中在制动滚轮组和牵引滚轮组之间在至少一个具有多个校直辊的校直辊组通过弯曲和尤其是交替弯曲校正和消除纵向弯曲，

其中校直辊的直径和包角这样大，使金属带在所选择的带拉力的情况下服从校直辊曲率或具有校直辊曲率，和

其中直径沿带行进方向逐个辊地加大。

这里，在中间的校直辊组内通过优选金属带仅仅绕足够大直径的校直辊和以足够大的包角的交替弯曲校正纵向弯曲，使金属带具有辊子曲率。因为金属带服从辊子曲率，伸入深度的变化对校直结果没有影响。因此在本发明范围内特别重要的是，校直辊位置和因此校直辊伸入校直辊组的两个相邻校直辊之间的深度设定成固定的，并在金属带校直期间和/或在校直不同厚度的金属带时没有变化。

用本发明的方法可以令人惊讶地以经济的方法产生具有最小纵向残余弯曲的平的和低残余应力的金属带。避免产生颤振痕的风险，而不需要采用喷射液。这里特别重要的是这样的事实，即在牵引滚轮组和制动滚轮组之间的校直辊组内设置多个校直辊，其中这些校直辊具有比较大的直径，而且这么大，使金属带在所选择的拉力的情况下服从校直辊的曲率，而不需要根据带厚和强度范围改变辊子定位。在适当数量的校直辊和因此在具有合适直径和特别是合适直径差的曲率的校正辊的情况下可以制造具有非常小的纵向残余弯曲的金属带。这里校直辊数量和其直径以及直径差的选择可以根据规定的纵向弯曲公差例如k＝1/R＝±0.001进行。所需要的校直辊数量和优选逐渐加大的辊直径的最佳分级针对在最大弹性极限的情况下最小的带厚。这里校直辊组具有例如三个校直辊，优选至少四个校直辊，特别优选五个或多个校直辊，其中在这种校直辊组内的直径逐辊地加大。这促使金属带的曲率逐辊地减小，从而逐渐消除纵向弯曲。全部校直辊最好具有待校直的金属带的厚度和尤其是要在这种设备内校直的金属带的最大厚度的至少500倍，例如至少1000倍。其中在制动滚轮组和牵引滚轮组之间的拉应力最好调整到弹性极限的至少75％，特别优选至少85％。这里拉应力调整到弹性极限的90％或更高的数值，可能是适宜的。拉应力可以在弹性极限之下，但也可以在弹性极限区域内或弹性极限之上。在本发明范围内弹性极限是指弹性极限或塑性延展极限R_p0.2，亦即应力在纯拉伸试验内，其中塑性延伸率为0.2％。因此在本发明范围内，在制动滚轮组和牵引滚轮组之间通过塑性延展，例如通过拉伸扩张和/或拉伸弯曲进行金属带校直，但是其中通过绕校直辊组的校直辊的交替弯曲进行弯曲校正。

校直辊组的校直辊的直径从一个辊到另一个辊最好加大1.05至1.5倍，特别优选加大1.15至1.3倍。其中在一个校直辊组内可以按固定倍率或按变化的倍率工作。

与普通拉伸扩张相比，始终造成具有小得多的纵向弯曲的金属带。在带厚上造成的残余应力显著低于用拉伸弯曲校直能够达到的残余应力。

校直辊和弯曲校正辊的数量及其直径差特别优选按一个数学模型计算，它考虑带厚或带厚范围，弹性模量，横向收缩系数、应力-应变曲线，为消除波纹度所需要的拉伸率，期望的拉力波动或拉伸率波动，期望的强度波动(在一个产品内)，期望的带厚波动(在一个产品内)和/或最大许可纵向残余弯曲作为输入参数。然后对于不同金属带，数学模型从一种辊构形计算出必要的带拉应力和所造成的残留纵向弯曲。其中弯曲校正辊的必要数量和辊直径最佳分级以最小带厚为准，其中确定的纵向残余弯曲必须在公差之间。这里特别重要的是这样的事实，即可以根据数学模型对于一定的范围进行这种计算，接着在投入运行的过程中特别是在运行时不再需要改变参数，特别是不再需要改变校直辊的伸入深度。而是本发明建议，在一个校直辊组内在相邻两个校直辊之间校直辊的位置和因此伸入深度在设备内是固定的，特别是在校直期间，但是也在变换带材和带厚时没有变化。通过适当地匹配比较大的辊直径，这时金属带具有这些辊子的曲率，可以用唯一的固定安装的形态以突出的结果校直在规定厚度范围内的金属带因此校直不同厚度的金属带。即使校直辊和因此伸入深度设定成固定的并因此以固定安装的构形工作，这在本发明范畴内也不排除，在设备技术方面设置这样的可能性，即“开启”校直辊组，因此使辊子相互移开，以便金属带(临时)没有弯曲地穿过校直辊组，例如当带头和带尾之间的连接部位通过设备时。接着重新使全部校直辊进入规定成固定的和固定安装的构形，在所需的厚度范围上在这种构形中不用其他匹配地加工金属带。

在本发明范围内，在制动滚轮组和牵引滚轮组之间只设置唯一一个校直辊组，其中直径逐辊地加大，因此校直辊组的全部辊子具有不同的直径。但是本发明也包括这样的实施形式，其中在总体上辊直径加大的这样的校直辊组内，(每)两个相邻的辊子具有相同的辊直径。此外在本发明范畴内，在校直辊组之前和/或之后设置一个或几个其他辅助校直辊。这样如果在校直辊组前面连接一个或几个附加校直辊，其中这些连接在前面的校直辊的直径优选小于或等于校直辊组第一个校直辊的直径，例如是适宜的。但是对于这些附加校直辊优选选择这样的直径，它至少相当于(最小)带厚的500倍。这些连接在前面的附加校直辊同样设置在制动滚轮组和牵引滚轮组之间。但是本发明也包括这样的实施形式，其中带处理在多个带处理区内，例如多个拉伸扩张区内进行。因此这里多个张紧滚轮组前后顺序连接，同时形成多个带处理区，例如拉伸扩张区。这样本发明的用来消除纵向弯曲的校直辊始终设置在最后一个带处理区内，例如最后一个拉伸扩张区内。然后在通过校直辊进行弯曲校正后不再有塑性变形，从而保持校直的和此外还有无纵向弯曲的金属带的最终结果。

在本发明框架内，校直辊组的全部校直辊未受驱动。但是本发明也包括这样的实施形式，其中校直辊组的一个、几个或全部校直辊是受驱动的。例如如果采用具有大的惯性矩的(非常)大的校直辊，那么便推荐这种可能性。通过驱动一个或几个校直辊特别是可以在设备起动时避免打滑。

本发明的主题还有用来按所述类型的方法校直金属带，特别是厚度≤1mm的薄金属带的设备。这种设备具有至少一个用来建立所希望的拉应力的制动滚轮组和牵引滚轮组，以及至少一个设置在制动滚轮组和牵引滚轮组之间的具有多个校直辊的校直辊组，在校直辊组内沿金属带行进方向校直辊的直径逐辊地加大。这里这种校直辊组具有至少三个辊，优选至少四个辊，特别优选至少五个辊。校直辊的直径至少为(最小)带厚的500倍，尤其是至少为(最小)带厚的1000倍。校直辊组的直径逐辊地加大1.05至1.5倍，尤其是1.15至1.3倍。在实际上可以采用具有100至2000mm，例如200至1600mm，优选为300至1500mm直径的校直辊组内的校直辊。

附图说明

下面借助于表示仅仅一个实施例的附图详细说明本发明。附图表示

图1用来用本发明方法校直金属带的本发明的设备，

图2图1内容的变型实施形式，

图3本发明另一种实施形式的局部视图。

具体实施方式

在附图中表示一用来校直金属带、特别是厚度d≤1mm的薄金属带1的设备。这种设备在其基本结构中具有一制动滚轮组2和一牵引滚轮组3。在本实施例中制动滚轮组2仅仅具有一对滚轮，因此有两个制动滚轮2.1和2.2，而牵引滚轮组3同样只有一对滚轮，因此有两个牵引滚轮3.1和3.2。当然本发明也包括带有具有多个滚轮，例如分别四个或六个滚轮的张紧滚轮对的实施形式。借助于这些张紧滚轮对(制动滚轮组2和牵引滚轮组3)在金属带1内产生带拉力或者说拉应力，它为弹性极限的至少75％，尤其是弹性极限的至少90％。这里在本发明的范围内在制动滚轮组2和牵引滚轮组3之间设置一具有多个校直辊4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6和4.7的校直辊组4。在该校直辊组4内通过交替弯曲消除金属带的纵向弯曲。其中这个校直辊组4的辊子直径D1-D7比较大，而且大到使金属带1在所选择的带拉力的情况下服从校直辊组4内所有这些校直辊的曲率。这里在图1中可以看到，校直辊组4的校直辊4.1至4.7的直径D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7沿带行进方向R逐辊地加大，因此变得越来越大。在本实施例中校直辊组4具有7个校直辊，其中辊直径D1至D7逐辊加大约1.25倍。其中在设备内，校直辊4.1至4.7的位置设定成固定的。在本发明范围内不设定位置和伸入深度的调整。而通过参数的一次性计算达到无可挑剔的校直，并且在小的残留纵向弯曲的情况下对于不同带厚不需要调整各个辊子的伸入深度。

图1示出第一种实施形式，其中在制动滚轮组2和牵引滚轮组3之间仅仅设置校直辊组4，而图2示出一种变型实施形式，其中在带有校直辊4.1至4.6的校直辊组之前设置另一些附加辊5.1，5.2和5.3。这些附加辊5.1至5.3的直径D′相当于校直辊组4的第一个校直辊的直径D1。

图3示出一种实施形式，其中在校直辊组4的校直辊4.1至4.7之前设置另外四个附加校直辊5.1至5.4。这些附加校直辊5.1至5.4具有比较小的直径D′，并且同样构成拉伸弯曲辊。由于这个原因，所述校直辊5.1至5.4的每一个由支承辊6支承。因此在这种实施形式时，在本发明的校直辊组前设置一拉伸弯曲辊组5.1至5.4。在图3中未画出制动辊对和牵引辊对。

在实际上，包角可以调整得比图中所示的大(得多)。可以考虑达到180°或更大的包角。就此而言，牵引滚轮组3的第一个滚轮3.1(同时)可以是校直辊组4的组成部分，因此同样通过弯曲协助金属带的塑性变形。

Claims (20)

1.用来校直金属带，特别是厚度≤1mm的薄的金属带的方法，

其中在一制动滚轮组和一牵引滚轮组之间的金属带内产生一为弹性极限的至少70％的拉应力，并且金属带例如在拉伸弯曲校直和/或拉伸扩张的路程中被校直，

其中在制动滚轮组和牵引滚轮组之间在至少一个具有多个校直辊的校直辊组内通过弯曲校正纵向弯曲，

其中校直辊的直径如此大，使得金属带在选择的带拉力下服从校直辊的曲率，

其中在校直辊组内，校直辊的直径沿带行进方向逐辊地加大。

2.按权利要求1的方法，其特征为：校直辊的位置和因此还有校直辊在校直辊组的两个相邻校直辊之间的伸入深度设定为固定的并且在校直金属带期间和/或在校直不同厚度的金属带时没有变化。

3.按权利要求1或2的方法，其特征为：校直辊组具有至少三个校直辊，优选至少四个校直辊，特别优选至少五个校直辊，所述校直辊的直径逐辊加大。

4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为：校直辊的直径至少为待校直的金属带的厚度的500倍，尤其是至少为1000倍。

5.按权利要求1至4之任一项的方法，其特征为：拉应力为弹性极限的至少75％，优选至少85％，例如至少90％。

6.按权利要求1至5之任一项的方法，其特征为：校直辊组的校直辊的直径逐辊地增加1.05至1.5倍。

7.按权利要求6的方法，其特征为：校直辊组的校直辊的直径逐辊地增加1.15至1.3倍。

8.按权利要求1至7之任一项的方法，其特征为：校直辊组的校直辊数量及其直径差按一数学模型计算，该数学模型考虑带厚或带厚范围、弹性模量、横向收缩系数、应力-应变曲线、为消除波纹度所需要的拉伸率、预期的带拉力波动或拉伸率波动、预期的强度波动、预期的带厚波动和/或最大许可纵向残留弯曲量作为输入参数。

9.按权利要求1至8之任一项的方法，其特征为：待校直的金属带的厚度为0.02至1.0mm，例如0.05至0.5mm。

10.按权利要求1至9之任一项的方法，其特征为：在校直辊组前面和/或后面连接一个或几个其他的附加校直辊。

11.按权利要求10的方法，其特征为：所述附加校直辊的直径小于或等于校直辊组的第一个校直辊的直径。

12.按权利要求1至11之任一项的方法，其特征为：校直辊组的一个、几个或所有校直辊受驱动或不受驱动。

13.用来以按权利要求1至12之任一项的方法校直金属带(1)、特别是厚度d≤1mm的薄的金属带的设备，具有至少一个制动滚轮组(2)和至少一个牵引滚轮组(3)以及至少一个设置在制动滚轮组(2)和牵引滚轮组(3)之间的校直辊组(4)，所述校直辊组具有多个校直辊(4.1至4.7)，其中校直辊(4.7至4.7)的直径(D1至D7)如此大，使得金属带(1)在所选择的拉力情况下服从校直辊(4.1至4.7)的曲率，并且校直辊(4.1至4.7)的直径(D1至D7)沿带行进方向逐辊地加大。

14.按权利要求13的设备，其特征为：校直辊(4.1至4.7)的位置和因此还有校直辊在校直辊组(4)的两个相邻的校直辊之间的伸入深度设定为固定的。

15.按权利要求13或14的设备，其特征为：校直辊组(4)具有至少三个辊，优选至少四个辊，特别优选至少五个辊，它们具有逐辊加大的直径(D1至D7)。

16.按权利要求13至15之任一项的设备，其特征为：校直辊组(4)的校直辊的直径(D1至D7)至少为待校直的金属带的厚度(d)的500倍，尤其是至少为1000倍。

17.按权利要求13至16之任一项的设备，其特征为：校直辊组(4)的校直辊(4.1至4.7)的直径(D1至D7)逐辊地加大1.05至1.5倍，尤其是1.15至1.3倍。

18.按权利要求13至17之任一项的设备，其特征为：在校直辊组(4)的前面和/或后面设置一个或几个其他的附加校直辊(5.1至5.3)。

19.按权利要求13至18之任一项的设备，所述设备具有多个带处理区，例如一个或几个拉伸扩张区和/或一个或几个拉伸弯曲区，其特征为：校直辊组(4)设置在最后一个带处理区内、例如设置在最后一个拉伸扩张区内，或者校直辊组构成最后一个带处理区。

20.按权利要求13至19之任一项的设备，其特征为：校直辊组(4)的一个、几个或所有校直辊是受驱动的或不受驱动的。

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