DE10163070A1 - Method and device for the controlled straightening and cooling of wide metal strip, in particular steel strip or sheet metal, emerging from a hot strip rolling mill - Google Patents
Method and device for the controlled straightening and cooling of wide metal strip, in particular steel strip or sheet metal, emerging from a hot strip rolling millInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von aus einem Warmband-Walzwerk auslaufendem breiten Metallband, insbesondere von Stahlband oder Blech, unter Anwendung von in Bandlaufrichtung hinter vertikalen Doppelrollen angeordneten Quetschrollen, die eine in Längsrichtung wirkende Zugspannung erzeugen. The invention relates to a method and a device for controlled straightening and cooling wide metal strip emerging from a hot strip rolling mill, especially of steel strip or sheet metal, using in the direction of strip travel Pinch rollers arranged behind vertical double rollers, one in the longitudinal direction generate acting tensile stress.
Das eingangs bezeichnete Verfahren und die Einrichtung sind im wesentlichen aus der DE 33 13 024 A1 bekannt. Dabei handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschrecken von durchlaufenden Stahlblechen, insbesondere von Grob- und Mittelblechen, unter gleichzeitigem kontrolliertem Richten, bei dem die Bleche vor dem Abschrecken im warmen Zustand durch mindestens zwei hintereinander angeordnete vertikale Doppelrollen in einer Ebene ausgerichtet werden. Anschließend wird das Blech unter einer kontrollierten Zugspannung von mindestens einer Doppelrolle durch eine Abschreckeinrichtung gezogen. Dieses Verfahren soll durchlaufende Stahlbleche exakt auf die vorherbestimmten mechanischen Eigenschaften abschrecken, ohne dass sie sich verziehen oder dass Verwerfungen auftreten, wobei gleichzeitig schon vorher vorhandene Unebenheiten verringert werden sollen. Trotz dieser Maßnahmen treten immer wieder Unebenheiten des Bleches auf, die auf ein unzulängliches Aufbringen der Zugspannungen, auf eine nachteilige Kühlung und auf andere ungünstige Regelmaßnahmen zurückzuführen sind. Die in der Praxis angewendeten Kühlvorrichtungen, die im wesentlichen aus Düsen- Elementen oder für die Nachkühlung aus laminaren Wasservorhängen bestehen, können kaum noch verbessert werden. Für laminare Kühleinheiten wird im Prinzip ein U-Röhrchen verwendet. Mit Düsen lassen sich allerdings bei Auswahl entsprechender Parameter die höchsten erreichbaren Abkühlleistungen erzielen. Nachteilig wirkt sich noch das schlechte Steuerungs- und Regelverhalten im allgemeinen und bei niedrigen Durchflussmengen im besonderen aus. The above-mentioned method and the setup are essentially from known from DE 33 13 024 A1. It is a process and a Device for quenching continuous steel sheets, in particular Heavy and medium-sized sheets, with simultaneous controlled straightening, in which the Before warm quenching, sheet metal by at least two vertical double rollers arranged one behind the other are aligned in one plane. The sheet is then under a controlled tension of at least a double roller pulled by a quenching device. This procedure is intended continuous steel sheets exactly to the predetermined mechanical Deter properties without being warped or warping occur, while at the same time existing bumps are reduced should. Despite these measures, unevenness of the sheet occurs again and again, the inadequate application of tensile stresses, an adverse Cooling and other unfavorable control measures. In the cooling devices used in practice, which essentially consist of nozzle Elements or for post-cooling of laminar water curtains, can hardly be improved. In principle, for laminar cooling units used a U-tube. With nozzles, however, can be selected corresponding parameters achieve the highest achievable cooling capacities. adversely the bad control behavior in general and affects at low flow rates in particular.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatzbereich konventioneller Blechkühlanlagen bis hin zu höherer Ebenheit des Bleches bei verstärkter Kühlwirkung zu erweitern. The object of the invention is to make the field of application more conventional Sheet metal cooling systems up to higher flatness of the sheet with increased cooling effect expand.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Metallband oder das Blech zwischen einer Vor-Richtmaschine und einer Spritzkühlung unter definierten Zugspannungen durch Regeln der Zugspannung versetzt wird und dass innerhalb der Spritzkühlung zwischen aufeinander folgenden Quetschrollen-Paaren gekühlt und zusätzlich die Zugspannung kontrolliert wird. Dadurch wird eine plastische Deformation vor dem Einlaufen des Metallbandes oder des Blechs in die Kühlung unmittelbar bewirkt. Die plastische Deformation reduziert die einlaufenden Unebenheiten des Metallbandes oder des Blechs. Der Vorteil besteht weiterhin durch die unmittelbare Anordnung des Richtprozesses vor der Kühlung, wodurch der erneute Aufbau von Eigenspannungen und Deformationen, bedingt durch die ungleichmäßige Abkühlung auf der Oberfläche des Metallbandes oder des Blechs, vermieden wird. The object is achieved in that the metal strip or the sheet between a pre-straightening machine and a spray cooling defined tensile stresses is offset by regulating the tensile stress and that within the spray cooling system between successive pinch roller pairs cooled and the tension is checked. This will make one plastic deformation before the metal strip or sheet enters the Cooling directly. The plastic deformation reduces the incoming Unevenness in the metal strip or sheet. The advantage continues through the direct arrangement of the straightening process before cooling, which makes the renewed build-up of residual stresses and deformations due to the uneven cooling on the surface of the metal strip or sheet avoided becomes.
Die Kühlwirkung ist praktisch durch die Induktion von Spannungen und damit verbundenen Deformationen in dem Blech begrenzt, bedingt durch die ungleichförmige Kühlwirkung des Kühlmediums (Wasser) auf der Blechoberfläche. Dieser (nachteilige) Effekt tritt bei Anwendung höherer Kühlleistung auf dünne und gleichzeitig breite Bleche besonders in Erscheinung. Das kritische Produkt einer Anlage ist durch ein Blech mit der geringsten Dicke bei maximaler Breite und gleichzeitig hoher Intensität der Kühlung gegeben. Die Intensität der Kühlung ist durch eine hohe Temperaturdifferenz zwischen Start- und Kühlstopp-Temperatur bei kurzer Kühlzeit definiert. In der Praxis sollen Quetschrollen diesen Effekt der Deformation behindern. Der Einfluss dieser Form der Kompensation ist jedoch begrenzt. Die erfindungsgemäße Anordnung der Vor-Richtmaschine vor der Kühlung bewirkt die plastische Deformation und reduziert einlaufende Deformationen und Spannungen unmittelbar vor der Kühlung. The cooling effect is practical due to the induction of voltages and thus associated deformations in the sheet limited due to the non-uniform Cooling effect of the cooling medium (water) on the sheet surface. This (Adverse) effect occurs when using higher cooling capacity on thin and at the same time wide Sheets look particularly good. The critical product of a plant is through a Sheet with the smallest thickness at maximum width and at the same time high intensity given the cooling. The intensity of the cooling is high Temperature difference between start and cooling stop temperature with short cooling time defined. In the In practice, pinch rollers should hinder this effect of the deformation. The influence however, this form of compensation is limited. The invention Arranging the pre-straightener before cooling causes the plastic deformation and reduces incoming deformations and stresses immediately before cooling.
Besonders wirkungsvoll können die Deformationen bei Einlauf in die Kühlung bekämpft werden, indem die Zugspannung durch Umschalten der Geschwindigkeit zur jeweils nächsten, letzten, tragenden Quetschrolle mit fortschreitendem Durchlauf des Metallbandes oder des Blechs geregelt wird. The deformations can be particularly effective when entering the cooling system can be combated by pulling the tension by switching the speed to next, last, load-bearing pinch roller with progressive passage of the Metal strip or sheet is regulated.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Quetschrollen mit einer Teilung festgelegt werden, wobei zwischen zwei Quetschrollen abhängig von der Teilung eine Kühleinheit gebildet wird. One embodiment is that the pinch rollers are fixed with a division between two pinch rollers depending on the division Cooling unit is formed.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass diese Teilung auf eine halbe Länge der resultierenden Eigenform für ein Band oder ein Blech mit geringster Dicke, bei maximaler Breite und hoher Kühlintensität abgestellt wird. In a further development of the invention it can be provided that this division into one half the length of the resulting shape for a strip or sheet with the smallest Thickness, at maximum width and high cooling intensity is turned off.
Die Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von einem aus einem Warmband-Walzwerk auslaufenden breiten Metallband, insbesondere von einem Stahlband oder von einem Blech, ist mit vertikalen Doppelrollen-Paaren und in Bandlauf richtung folgenden Quetschrollen-Paaren ausgestattet, zwischen denen jeweils eine Kühlvorrichtung angeordnet ist. The device for controlled straightening and cooling from one to one Hot strip mill wide metal strip, in particular from a Steel strip or from a sheet metal, is with vertical double roller pairs and in strip run direction of the following pinch roller pairs, one between each Cooling device is arranged.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer solchen Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor den Quetschrollen-Paaren mit den Kühleinheiten, zwischen denen eine kontrollierte Zugspannung erzeugbar ist, eine Vor-Richtmaschine angeordnet ist. Dadurch kann eine Zugspannung schon vor der Kühlung übertragen werden, wodurch die Größe der vorhandenen Deformationen schon hier reduziert wird. Sodann findet eine noch genauere Bestimmung der Zugspannungen innerhalb der Kühleinheiten statt. The object is achieved in such a device according to the invention solved that before the pinch roller pairs with the cooling units between them a controlled tension can be generated, a pre-straightening machine is arranged is. This allows tensile stress to be transmitted before cooling, whereby the size of the existing deformations is already reduced here. thereupon finds an even more precise determination of the tensile stresses within the Cooling units instead.
Nach anderen Merkmalen ist vorgesehen, dass die Kühleinheiten jeweils für eine hohe und eine mittlere Kühlintensität ausgelegt sind. According to other features, it is provided that the cooling units each for one high and medium cooling intensity are designed.
Der Einfluss der Kühlung kann noch dadurch gesteigert werden, indem im Auslauf des Metallbandes die Kühleinheit mit fein einstellbaren Kühlelementen versehen ist. The influence of cooling can be increased even more by using the spout of the metal band, the cooling unit is provided with finely adjustable cooling elements.
Die Kühlung kann ferner dahingehend entwickelt werden, dass die Kühleinheit für eine hohe und/oder eine mittlere Kühlleistung im Sinn eines vorgegeben Produktspektrums ausgelegt ist. The cooling can also be developed in such a way that the cooling unit for a high and / or medium cooling capacity in the sense of a given Product range is designed.
Eine Verbesserung der Erfindung besteht noch darin, dass zwischen den letzten, tragenden Quetschrollen oder den Richtrollen am Ende des Metallbandes oder des Blechs und den Quetschrollen oder den Richtrollen am Anfang des Metallbandes oder des Blechs ebenfalls Zugspannungen erzeugbar sind. Another improvement of the invention is that between the last, bearing pinch rollers or the straightening rollers at the end of the metal strip or Sheet metal and the pinch rollers or the straightening rollers at the beginning of the metal strip or the sheet can also generate tensile stresses.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. In the drawing, embodiments of the invention are shown are explained in more detail below.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine System-Darstellung der Kühlung mit Quetschrollen und der Antriebssteuerung mit den erzeugten Zugspannungen, Fig. 1 is a system illustration of cooling pinch rollers and the drive control with the generated tensile stresses,
Fig. 2A eine perspektivische Ansicht des Stahlbandes oder des Blechs mit Verwerfungen in Form von Mittenwellen, Fig. 2A is a perspective view of the steel strip or sheet with distortions in the form of mid-waves,
Fig. 2B eine Seitenansicht von zwei im Teilungsabstand angeordneten Quetschrollen-Paaren Fig. 2B is a side view of two pairs of pinch rollers arranged at the pitch
Fig. 3 die Anordnung der Kühlvorrichtungen für die jeweilige Kühlintensität und Fig. 3 shows the arrangement of the cooling devices for the respective cooling intensity and
Fig. 4 eine Ansicht einer Gesamtanlage zum Richten und Kühlen. Fig. 4 is a view of an overall system for straightening and cooling.
Das Metall-, insbesondere das Stahlband 1 oder das Blech wird zum kontrollierten Kühlen und Richten unter Anwendung von in Bandlaufrichtung 2 hinter vertikalen Doppelrollen 3 und 4 angeordneten Quetschrollen 5 über eine in Längsrichtung (Bandlaufrichtung 2) wirkende Zugspannung 6 geführt. Dabei wird das Metallband 1 zwischen einer Vor-Richtmaschine 7 und einer Spritzkühlung 8 unter definierten Zugspannungen 6 durch Regeln der Zugspannung (über die Drehantriebsmotoren für Richtrollen) versetzt und innerhalb der Spritzkühlung 8 wird das Metallband 1 zwischen aufeinander folgenden Quetschrollen-Paaren 5a gekühlt und zusätzlich die Zugspannung 6 kontrolliert. Die Spritzkühlung 8 besteht aus jeweils zwischen zwei Quetschrollen-Paaren 5a angeordneten Kühleinheiten 9 (Fig. 1). Während des mit Rollgangs-Geschwindigkeit 10 ankommenden Metallbandes 1 wird die Zugspannung 6 über ein entsprechendes Drehmoment 11 durch eine Rückmeldungssteuerung 12 kontrolliert mit (A) Eingriff der Quetsch-Rollen 5 (i) bis (i + nc) bezeichnet. Sobald das Bandende 1a durchläuft mit (B) Eingriff der Quetsch-Rollen 5 (i + 1) bis (i + nc + 1) bezeichnet, wird auf das Bandende 1a die entsprechende Zugspannung 6 übertragen und außerhalb des Bandendes 1a nur noch die Vergleichsgeschwindigkeit gemessen, ohne die Rückmeldungsregelung 12 einzusetzen. Sowohl für das Bandende 1a als auch für den Bandanfang 1b wird die Zugspannung 6 durch Umschalten der Geschwindigkeit zur jeweils nächsten, letzten, tragenden Quetschrolle 5 mit fortschreitendem Durchlauf des Metallbandes 1 geregelt (vgl. Fig. 1). The metal, in particular the steel strip 1 or the sheet is fed to the controlled cooling and directing using arranged in the strip running direction 2 behind vertical double rollers 3 and 4, pinch rollers 5 a in the longitudinal direction (the tape running direction 2) tensile stress 6 acts. The metal strip 1 is placed between a pre-straightening machine 7 and a spray cooling 8 under defined tensile stresses 6 by regulating the tension (via the rotary drive motors for straightening rollers) and within the spray cooling 8 the metal strip 1 is cooled between successive pinch roller pairs 5 a and additionally controls the tension 6 . The spray cooling 8 consists of cooling units 9 each arranged between two pinch roller pairs 5 a ( FIG. 1). During the metal strip 1 arriving at the roller table speed 10 , the tension 6 is controlled by means of a corresponding torque 11 by a feedback control 12 with (A) engagement of the pinch rollers 5 (i) to (i + nc). Once the end of the tape 1 a passes with (B) engagement of the nip rollers 5 (i + 1) (nc i + + 1) to designated is transmitted to the end of the tape 1 a corresponding tensile stress 6 and outside of the strap end 1 a only measured the comparison speed without using the feedback control 12 . For both the strap end 1 a and b for the beginning of the tape 1, the tensile stress is regulated by switching the 6 speed to the next, last supporting pinch roller 5 as the run progresses the metal strip 1 (see. Fig. 1).
Die Quetschrollen 5 sind mit einer bestimmten Teilung 13 angeordnet, wobei zwischen zwei Quetschrollen 5 abhängig von der Teilung 13 die Kühleinheit 9 ausgebildet wird. So kann z. B. die Teilung 13 auf eine halbe Länge 14 der resultierenden Wellenlänge 15 für ein Metallband 1 mit geringster Dicke, bei maximaler Breite und hoher Kühlintensität bezogen sein. In dem Stahlband 11 stellt sich die typische Wellenlänge 15 ein (Fig. 2A). The squeeze rollers 5 are arranged with a certain division 13 , the cooling unit 9 being formed between two squeeze rollers 5 depending on the division 13 . So z. B. the division 13 to a half length 14 of the resulting wavelength 15 for a metal strip 1 with the smallest thickness, with maximum width and high cooling intensity. The typical wavelength 15 is set in the steel strip 11 ( FIG. 2A).
Die Kühleinheiten 9 sind jeweils für eine hohe oder eine mittlere Kühlintensität ausgelegt (Fig. 2B), wobei die Teilung 13 der halben Wellenlänge 15 entspricht (vgl. Fig. 2B). Der Wellenverlauf 16 ist in den Fig. 2A und 2B durch gepunktete Linien 17 deutlich gemacht. The cooling units 9 are each designed for a high or medium cooling intensity ( FIG. 2B), the division 13 corresponding to half the wavelength 15 (cf. FIG. 2B). The wave form 16 is made clear in FIGS. 2A and 2B by dotted lines 17 .
In Fig. 3 ist die Kühlwirkung der einzelnen unterschiedlichen Arten der Kühleinheiten 9 dargestellt. Im Temperatur-Zeit-Diagramm stellt die ausgezogene Linie den Temperaturverlauf in der Band- oder Blechmitte 20 und die gestrichelte Linie die Oberflächen-Temperatur 21 dar. In den Abschnitten (1) werden Spritzkühleinheiten 8a eingesetzt. Im Auslauf 18 des Stahlbandes 1 sind Kühleinheiten 9, bestehend aus U- Röhrchen-Einheiten 22 vorgesehen. FIG. 3 shows the cooling effect of the different types of cooling units 9 . In the temperature-time diagram, the solid line represents the temperature profile in the strip or sheet center 20 and the dashed line the surface temperature 21. Spray sections 8 a are used in sections ( 1 ). In the outlet 18 of the steel strip 1 , cooling units 9 consisting of U-tube units 22 are provided.
Aufgrund der Temperatur ΔT-Mitte (1) erreicht man die Temperatur in der Mitte des Stahlbandes 1 oder die Temperatur ΔT-Mitte (2). Due to the temperature ΔT center ( 1 ), the temperature in the middle of the steel strip 1 or the temperature ΔT center ( 2 ) is reached.
Die Temperatur ΔT-Oberfläche wird noch in der Zone der Spritzkühleinheiten 8a erreicht. Beim Einsatz der U-Röhrchen-Einheiten 22 wird die erforderliche Kühl- Stopp-Temperatur in kleinen Schritten durch die U-Röhrchen-Einheiten 22 erzielt. Eine Martensit-Bildung durch Oberflächen-Unterkühlung wird oberhalb der Temperatur T-Martensit verhindert. The temperature ΔT surface is still reached in the zone of the spray cooling units 8 a. When using the U-tube units 22 , the required cooling-stop temperature is achieved in small steps by the U-tube units 22 . A formation of martensite through surface supercooling is prevented above the temperature T-martensite.
Zwischen den letzten, tragenden Quetschrollen 5 oder Richtrollen 23 am Ende 1a des Metallbandes 1 oder des Blechs und den Quetschtrollen 5 oder den Richtrollen 24 am Anfang 1b des Metallbandes 1 können in gleicher Verfahrensweise Zugspannungen 6 erzeugt werden. Between the last load-bearing pinch rollers 5 or straightening rollers 23 at the end 1 a of the metal strip 1 or the sheet and the squeeze rollers 5 or the straightening rollers 24 at the beginning 1 b of the metal strip 1 , tensile stresses 6 can be generated in the same procedure.
Gemäß Fig. 4 ist eine Gesamtanlage dargestellt, in der in Bandlaufrichtung 2 auf die
Vor-Richtmaschine 7 folgend die Spritzkühlung 8 mit den Quetschrollen-Paaren 5a
und den Kühleinheiten 9 und dahinter eine Laminar-Kühlvorrichtung 25 folgen.
Bezugszeichenliste
1 Metallband, Stahlband oder Blech
1a Bandende
1b Bandanfang
2 Bandlaufrichtung
3 Doppelrolle
4 Doppelrolle
5 Quetschrolle
5a Quetschrollen-Paar
6 Zugspannung
7 Vor-Richtmaschine
8 Spritzkühlung
8a Spritzkühleinheiten
9 Kühleinheit
10 Rollgangsgeschwindigkeit
11 Drehmoment
12 Rückmeldungsregelung
13 Teilung
14 halbe Länge
15 resultierende Wellenlänge
16 Wellenverlauf
17 gepunktete Linie
18 Auslauf
19 Kühlelement
20 Band- oder Blechmitte
21 Oberflächentemperatur
22 U-Röhrchen-Einheiten
23 Richtrolle
24 Richtrolle
25 Laminar-Kühlvorrichtung
According to FIG. 4, a complete system is shown in the following pre-straightening machine 7, the spray cooling 8 with the squeeze roller pairs 5 follow in the band running direction 2 a and the cooling units 9 and behind a laminar cooling device 25. REFERENCE NUMERALS 1 metal band, steel strip or sheet
1 a band end
1 b beginning of tape
2 tape running direction
3 double roll
4 double roll
5 pinch rolls
5 a pair of pinch rollers
6 tension
7 pre-straightener
8 spray cooling
8 a spray cooling units
9 cooling unit
10 roller table speed
11 torque
12 Regulations on feedback
13 division
14 half length
15 resulting wavelength
16 waveform
17 dotted line
18 outlet
19 cooling element
20 strip or sheet center
21 surface temperature
22 U-tube units
23 Straightening roll
24 Straightening roll
25 Laminar cooling device
Claims (9)
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