DE102011107171A1 - Device for leveling metal strip, has linear drives, with which metal strip is subjected to stretching or stretching-flexural tension or stretching roll deformation, where tape drive control is provided with two tape tension measuring system - Google Patents
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- B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
- B21D1/05—Stretching combined with rolling
Abstract
Description
Vorrichtung zum Richten von Metallbändern mit mindestens einem Linear-Antrieb, zwischen denen das Metallband einem Streckrichten ohne zusätzliche Umlenkungen, wahlweise in Verbindung mit einem Walzwerk oder einem Dressierwalzwerk, einem Streckbiegerichten, mit einem Biegegerüst mit 2 bis 21 Biegerollen.Device for straightening metal strips with at least one linear drive, between which the metal strip is stretch-straightened without additional deflections, optionally in conjunction with a rolling mill or a temper rolling mill, a stretch bending straightener, with a bending stand with 2 to 21 bending rolls.
Beim Streckrichten erfolgt die Verformung zwischen den Linear-Antrieben. Bei der Kombination mit einem Walzwerk erfolgt die Verformung quasi auf einer Fließlinie.Straightening causes deformation between the linear drives. When combined with a rolling mill, the deformation is virtually on a flow line.
Beim Streckbiegerichten erfolgt die Verformung im Bereich der Kontaktzone zwischen Band und Richtrollen an 2–21 Rollen.In the case of stretch bending, the deformation takes place in the area of the contact zone between the belt and straightening rollers on 2-21 rollers.
Das Bandrichten erfolgt unter sehr hohem Bandzug und zwar bis zu 100% Streckgrenze des Bandmaterials.The band straightening is carried out under very high strip tension and up to 100% yield strength of the strip material.
Das Richten des Bandes erfolgt in Bezug auf Ebenheit und Form (Bandsäbel). Mittels ein bis zwei Stück Bandregelungen kann gezielt die Korrektur gegen einen Bandsäbel erfolgen.The straightening of the band takes place in relation to flatness and shape (band saber). By means of one to two piece of belt controls, the correction can be made against a band saw.
Mit Ausnahme es Streckrichtens ohne Zusatzaggregate, kann ein Nachrichten gegen den Rest-Bandsäbel erfolgen. Die Informationen kommen aus der auslaufseitigen Vermessung des zuglosen oder mit einem so geringen Bandzug wie möglich. Eine weitere Information kommt aus der Bandzugmessung, der Reaktionskräfte des Linear-Antriebes und deren Links-Rechtsauswertung.With the exception of stripping without any additional equipment, a message can be sent against the rest of the band saber. The information comes from the outlet side measurement of draft-free or with as little as possible strip tension. Further information comes from the tape tension measurement, the reaction forces of the linear drive and their left-right evaluation.
Vorrichtung zum Richten von Metallbändern mit mindestens einem Linearantrieb, zwischen denen das Metallband einem Streckzug, wahlweise durch einen Walzstich unterstützt wird oder alternativ in Verbindung mit Rollen einem Biegezug unterworfen wird, der wahlweise eine gezielte Bandzugverteilung über die Bandbreite mittels Bandlaufsteuerung einleitet.Device for straightening metal strips with at least one linear drive, between which the metal strip is supported by a stretch train, optionally by a rolling pass or, alternatively, in conjunction with rolls, is subjected to a bending train which optionally initiates a targeted strip tension distribution over the strip width by means of strip running control.
Richt-Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art werden in Walz- und Prozesslinien für Metallband eingesetzt. Je nach Anwendungsfall besteht der Zweck des Richtens der Bänder einerseits darin, Geometrie und die Planheit der Bänder zu verbessern. Anderseits wird die mit dem Richten eingehende Streck- und/oder Richtverformung auch genutzt, um bestimmte technologische Eigenschaften des Bandes einzustellen.Straightening devices of the type described above are used in rolling and processing lines for metal strip. Depending on the application, the purpose of straightening the straps is, on the one hand, to improve the geometry and flatness of the straps. On the other hand, the straightening and / or straightening deformation also used to adjust certain technological properties of the band.
Bekannte Vorrichtungen weisen in der Regel eine Richteinheiten auf, welche von dem Metallband durchlaufen wird. In der Richteinheit wird das Band einem Streckbiegezug unterworfen.Known devices usually have a straightening units, which is traversed by the metal strip. In the straightening unit, the band is subjected to a stretch bending train.
Die Biegerollen werden so klein wie möglich gehalten, um den Bandzug so gering wie möglich zu halten. Dies führt dazu, dass in das gerichtete Metallband Restspannungen eingebracht werden, die in den nächsten Wochen, Monate und Jahre frei werden, die die Geometrie und die Planheit der Bänder wieder verschlechtern.The bending rolls are kept as small as possible to keep the strip tension as low as possible. As a result, residual strains are released into the directional metal strip which will become free in the next few weeks, months and years, again degrading the geometry and planarity of the strips.
Auch die Rollenpaare, die den Aufbau und den Abbau der Bandzüge bewirken, führen zu einer messbaren Verschlechterung der Bandqualität pro Umlenkung.Also, the pairs of rollers that cause the assembly and disassembly of the tape leads to a measurable deterioration of the tape quality per deflection.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Geometrie und die Planheit des Metallbandes zu verbessern, den Richtprozeß zu vereinfachen, mittels Rollen die Streckzone mittels Biegezug bestimmt wird bestimmte technologische Eigenschaften des Bandes in engen Grenzen reproduzierbar einstellen zu können. Gleichzeitig ergibt sich eine Vereinfachung und Optimierung der Stell- und Messglieder.The object of the invention is to improve the geometry and the flatness of the metal strip to simplify the straightening process, by means of rollers the stretching zone is determined by bending train certain technological properties of the tape within narrow limits reproducible set. At the same time results in a simplification and optimization of the actuating and measuring elements.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Rollenpaare die den Bandzug aufbauen durch einen Linearantrieb ersetzt werden.This object is achieved in that the pairs of rollers which build up the strip tension are replaced by a linear drive.
Der Bandzug kann für einen Bereich der Anwendungen soweit gesteigert werden, dass die Verformung nur aus dem Bandzug kontinuierlich erfolgen.The strip tension can be increased so far for a range of applications that the deformation takes place continuously only from the strip tension.
Der eingespannte Bandabschnitt, wird klein gehalten und kontinuierlich durchfahren. Die Linear-Antriebe werden mit einer Bandlauf-Regelung ausgestattet, mit der ein unterschiedlicher Bandzug über die Bandbreite eingestellt werden kann. Bei einem säbeligen Band wird die kürzere Bandkante mit einem höheren Bandzug belastet.The clamped band section is kept small and passed continuously. The linear actuators are equipped with a belt tension control, with which a different belt tension can be set across the belt width. With a saber belt, the shorter belt edge is loaded with a higher belt tension.
Ein integriertes Bandzug-Messsystem erfasst die Reaktionskräfte aus dem Bandzug linear auf jeder Seite sehr präzise, da keine Verfälschungen durch das Umlenken des Bandes erfolgt. Da die Lage des Bandes, üblicherweise in der Linien-Mitte, präzis gehalten werden kann, kann das Rechts- zu Links-Messergebnis zur weiteren Korrektur des Bandsäbels herangezogen werden.An integrated strip tension measuring system records the reaction forces from the strip tension linearly on each side very precisely, since no distortions occur due to the deflection of the strip. Since the position of the band, usually in the center of the line, can be kept precise, the right-to-left measurement result can be used to further correct the band.
Der Zustand des Bandes in Bezug auf Geometrie und Planheit kann einlaufseitig mittels Planheits-Messrolle oder Kamera-Systemen oder anderen Meßsystemen am zuglosen Band erfasst werden. Hieraus ergibt sich unter Anderem, der notwendige Streckgrad.The condition of the belt in terms of geometry and flatness can be detected on the inlet side by means of flatness measuring roller or camera systems or other measuring systems on the tensionless belt. This results in, among other things, the necessary degree of stretching.
Der Zustand des auslaufseitigen Bandes kann mittels Planheits-Messrolle, ideal am zuglosen Band, überprüft werden. Hieraus können die Vorgaben für den Streckgrad automatisch erfolgen oder die vorgegebenen Stellgrößen werden korrigiert.The condition of the outlet side belt can be checked by means of a flatness measuring roller, ideally on a tensionless belt. From this, the specifications for the degree of stretch can be made automatically or the specified variables are corrected.
Wird zwischen die Linearantriebe ein Walzgerüst gesetzt so wird erreicht, dass das Fließen des Bandes im Walzspalt erfolgt. Die Verformungsarbeit kann sehr unterschiedlich eingestellt werden. Bei einem Dressierstich wird z. B. ein Bandzug notwendig, der sich aus dem Bandquerschnitt x 99% Streckgrenze errechnet. If a rolling stand is set between the linear drives, it is achieved that the flow of the strip takes place in the roll gap. The deformation work can be adjusted very differently. In a dressage stitch is z. B. a strip tension necessary, which is calculated from the strip cross section x 99% yield strength.
Wahlweise kann abhängig von der angestrebten Gefügeausbildung und in Bezug auf die Einschnürung ein Bandzug von 50% der Streckgrenze x dem Bandquerschnitt sinnvoll sein. Die für den jeweiligen Prozess optimalen Parameter stehen in weiten Grenzen zur Verfügung. Ein Bandzug von 5.000 kN bei einer Anlagengeschwindigkeit von 50 m/min werden schon heute beherrscht.Optionally, depending on the desired structure formation and with regard to the constriction, a strip tension of 50% of the yield strength x of the strip cross section may be expedient. The optimum parameters for the respective process are available within wide limits. A belt tension of 5,000 kN at a line speed of 50 m / min are already mastered today.
Werden zwischen den Linearantrieben zwei Umlenkrollen mit harter Oberfläche und mit relativ großem Durchmesser angeordnet, wird erreicht, dass zwei Fließzonen vorhanden sind. Der Kontaktbereich zwischen Metallband und Fließrolle kann sehr klein gehalten werden. Bei diesem Beispiel kann der Bandzug sich aus Bandquerschnitt x 99% Streckgrenze ergeben.If two deflection rollers with a hard surface and a relatively large diameter are arranged between the linear drives, it is achieved that two flow zones are present. The contact area between the metal strip and the roller can be kept very small. In this example, the strip tension can result from belt cross-section x 99% yield strength.
Das Verfahren und die Vorrichtung sieht vor, dass mittels Bandlauf-regelung im Einlauf z. B. die Bandlage auf kleiner +/–1 mm geregelt wird. Hieraus stellt sich ein wesentlich höherer Bandzug für die kürzere Seite des säbeligen Bandes ein. Dieser erhöhte spezifische Bandzug führt ohne Verfälschung aufgrund des gradlinigen Bandzuges zu einer zusätzlichen Reckung beim Reckrichten, zu einem zusätzlichen Streckbiegerichtens an den Biegerollen und zu einem zusätzlichen Materialfluss im Walzspalt.The method and the device provides that by means of tape control in the inlet z. B. the band position is controlled to less than +/- 1 mm. This results in a much higher strip tension for the shorter side of the saber belt. This increased specific strip tension leads without adulteration due to the straight-line strip tension to an additional stretching during stretching, to an additional stretch bending direction at the bending rolls and to an additional material flow in the roll gap.
Das Installieren einer Bandreglung nach dem Walzspalt, bzw. nach den Biegerollen ermöglicht eine gezielte Säbelkorrektur, wenn der Bandsäbel unmittelbar hinter der Richteinheit, möglichst am zuglosen Band vermessen wird. Der Walzspalt bzw. die Biegerollen sind dabei nahezu als Festpunkt zu betrachten. Die kurze Seite eines säbeligen Bandes wird mit einem weiteren höherem Bandzug beaufschlagt und damit zusätzlich gestreckt, bis ein weitgehend säbelfreies Metallband vorliegt. Die Überprüfung des Bandsäbels und der Bandplanheit erfolgt auslaufseitig des 2. Linear-Antriebes am möglichst zuglosen oder bei geringem Bandzug und kann mittels Bandlaufregelung oder durch Veränderung des Streckgrades nachgeregelt werden.The installation of a band control after the nip, or after the bending rollers allows a targeted saber correction when the band saw is measured immediately behind the straightening unit, preferably on the draft-free band. The nip or the bending rollers are to be regarded almost as a benchmark. The short side of a saber belt is subjected to a further higher strip tension and thus additionally stretched until a largely saber-free metal strip is present. The check of the tape measure and the band flatness takes place on the outgoing side of the 2nd linear drive at the most draftless or at low strip tension and can be readjusted by means of band running control or by changing the degree of stretching.
Zur Erzielung einer gleichbleibenden Richtqualität für alle Metallband-abmessungen und -werkstoffe ist es notwendig, den automatisierungsgrad einer Richtanlage zu erhöhen. Grundlage dafür ist ein Simulationsmodell, das die Stellgrößen in Abhängigkeit von den Parametern des Richtgutes und der Richtmaschine im Voraus berechnet. Das elastisch-plastische Verhalten des Metallbandes, fehlende oder nur begrenzt vorliegende Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern, die Kinematik der Verfahren, Wechselwirkungen zwischen Werkzeugen und Metallband erschweren die Aufstellung eines dem Metallband zugrundeliegenden Prozessmodells.To achieve a consistent leveling quality for all metal strip dimensions and materials, it is necessary to increase the degree of automation of a straightening system. The basis for this is a simulation model that calculates the manipulated variables in advance as a function of the parameters of the target material and the leveler. The elastic-plastic behavior of the metal strip, missing or only limited relationships between the process parameters, the kinematics of the methods, interactions between tools and metal strip make it difficult to set up a process model underlying the metal strip.
Die Erfassung der Geometrie und der Planheit am möglichst zugfreien Metallband vor dem Richtprozess, führt zu einer Prozessoptimierung.The detection of the geometry and the flatness of the as possible draft-free metal strip before the straightening process leads to a process optimization.
Wird das gerichtete Metallband im möglichst zuglosen Zustand nochmals in Bezug auf Geometrie und Planheit vermessen. Dies kann unmittelbar zu einer Korrektur der Parameter führen, bis die geforderte Qualität erreicht ist.If the directional metal strip is again measured in terms of geometry and flatness in as tensionless as possible. This can immediately lead to a correction of the parameters until the required quality is achieved.
Durch die Erfindung wird ein zusätzliches Stellglied mittels feinfühliger Bandlauf Regelung für den Linearantrieb II zusätzlich zur Verfügung gestellt.By the invention, an additional actuator by means of sensitive tape flow control for the linear actuator II is additionally provided.
Es steht eine Bandzugmessung zur Verfügung. Es werden die Reaktionskräfte aus dem Linearantrieb ermittelt. Da dies ohne Umlenkung des Bandes erfolgt, sind die Bandzugmessungen sehr genau. Die Erfassung erfolgt für die linke und rechte Bandseite getrennt. Da zum Beispiel die Bandmittenlage sehr genau geregelt wird, kann die Differenz der Bandzüge zur Beurteilung eines Bandsäbels verwendet werde und zu einer automatische Korrektur des Bandsäbels herangezogen werden.There is a tape tension measurement available. The reaction forces from the linear drive are determined. Since this is done without diverting the tape, the tape tension measurements are very accurate. The detection is done separately for the left and right hinge side. For example, since the tape center position is controlled very accurately, the difference of the tape tension can be used for the evaluation of a tape measure and used for an automatic correction of the tape drum.
Nachfolgend wird die Erfindung in Zeichnungen anhand einiger Ausführungs-Beispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail in the drawings with reference to some embodiments.
Es zeigen in schematischer Darstellung:In a schematic representation:
Die
Das Metallband
In den
Bei zusätzlichen Verformungsrollen kommt es im Metallband zu Restspannungen, die sich im Laufe der Zeit verändern und zu späteren Planheitsverschlechterungen und technologischen Veränderungen führen. Dies führt dazu, das im Flugzeugbau für hochbelastete Bauteile nur streckgerichtete Bänder zur Verwendung kommen, die jedoch diskontinuierlich gefertigt werden.With additional deformation rollers, residual stresses occur in the metal strip, which change over time and lead to later flatness deterioration and technological changes. As a result, only stretched bands are used in aircraft construction for highly stressed components, but they are produced discontinuously.
Die Bandzugmessung erfolgt mittels Messzellen, in denen die Reaktionskräfte aus dem Bandzug erfaßt werden. Da keine Verfälschungen durch Umlenkungen vorliegen wird ein sehr genaue Bandzugmessung erreicht.The tape tension measurement takes place by means of measuring cells, in which the reaction forces are detected from the strip tension. Since there are no distortions due to deflections a very accurate Bandzugmessung is achieved.
Eine erste Inspektion des Metallbandes erfolgt in der Planheits- und Säbelmessung. Das Ergebnis führt zu Anpassungen zu den Vorgaben der Produktionsleitung. Die Planheits- und Säbelmessung
In den
Zur Kostenoptimierung kann der Bandzug reduziert werden, bei gleichzeitiger Verringerung der Biegerollen-Durchmesser
In
Das BFI (Betriebsforschungsinstitut der deutschen Wissenschaft, Düsseldorf) empfiehlt einen Bandzug von mindestens 70% Streckgrenze x Bandquerschnitt.The BFI (Betriebsforschungsinstitut der deutschen Wissenschaft, Dusseldorf) recommends a strip tension of at least 70% yield strength x band cross section.
In
Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass mir dem Linearantrieb
In
Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass mir dem Linearantrieb
In
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