DE3525343C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kontinuierlichen Richten von Metallbändern - Google Patents

Description

• Dann bringen die Ausgangszugrollen einen zusätzlichen Zug, der erforderlich ist, um mit der durch Biegen erzeugten Dehnung eine Streckung bis zu etwa 3°/a zu erhalten. Diese Arbeitsmöglichkeit wird gewöhnlich als Zugregelung bezeichnet und wird in zunemendem Ma- ße bei Streekrichtanlagen verwirklicht (vgl. Zeitschrift Aluminium46 (1970), Heft3, Seiten235 bis 240). -Durch diese bekannten Maßnahmen sind jedoch die eingangs erläuterten Probleme nicht maßgebend beeinflußt worden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Richten von insbesondere dünnen Metallbändern anzugeben, wonach sich Streckbiegung und Zugreckung in kontrollierter Weise gezielt derart auf die durchlaufenden Metallbänder aufbringen lassen, daß nicht länger Restwelligkeiten, Cross Bow oder Mittenschüsseln entstehen und darüber hinaus unregelmäßig verteilte Restspannungen im Bandquerschnitt oder in der Bandebene eliminiert und Bandrißgefahr beseitigt werden.
• Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das jeweilige Metallband kontinuierlich zunächst streckbiegegerichtet und getrennt vom Streckbiegerichtvorgang nachfolgend zuggereckt wird oder in umgekehrter Reihenfolge behandelt wird. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Restspannungen beim Zugrecken durch unterschiedlich plastisch gelängte Fasern bzw. Bandzonen erzeugt werden. In zuglosem Zustand federn die länger gereckten Fasern bzw. Bandzonen mehr als die nur geringfügig gereckten Fasern bzw. Randzonen zurück. Da insbesondere dünne Metallbänder nur eine minimale Eigensteifigkeit besitzen, resultieren aus diesen unterschiedlichen Rückfederungen, insbesondere bei Metallbändern mit geringem E-Modul, Restwelligkeiten. Ferner geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß beim Streckbiegen sogenannte Mittenschüsseln dadurch entstehen, daß von den Längsbiegespannungen senkrecht zu den Längsbiegespannungen verlaufende Querspannungen hervorgerufen werden. Diese Querspannungen sind in Richtung der Bandbreite am Bandrande Null und wachsen zur Bandmitte hin zu einem Maximum an. Im Bandmittenbereich ergeben sich dadurch geringfügig höhere Streckgrade gegenüber den Randzonen. Folglich wird ein welliges Metallband zunächst in der Streckbiegestrecke beim Streckbiegeprozeß mit einem solchen Streckgrad unterworfen, daß sämtliche Welligkeiten und Bandsäbel beseitigt sind Anschließend wird das Metallband in der Zugreckstrecke einer Zugrekkung mit einem geringen Streckgrad von z. B. 0,2% bis 0,3°h unterworfen. Hierdurch wird erreicht, daß zur Beseitigung von Welligkeiten bzw. Restwelligkeiten beliebig große Streckgrade gefahren werden können, ohne daß Bandrißgefahr besteht Die dadurch auftretenden Mittenschüsseln werden durch das nachfolgende Zugrecken im plastischen Bereich beseitigt Gleichzeitig werden die aus dem Streckbiegen resultierenden Restspannungen durch die plastische Verformung des Gesamtquerschnittes im Wege des Zugreckens beseitigt Das gelingt, weil die Zugreckung gezielt und abgegrenzt vom Reckgrad des Streckbiegevorganges in kontrollierter Weise aufgebracht werden kann. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Metallband hat dann praktisch keinerlei Restspannungen mehr. - Das Zugrecken des Metallbandes wird vorzugsweise zwischen Bandbereichen mit entgegengesetzter Bandkrinnmung vorgenommen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im folgenden aufgeführt So ist Gegenstand der Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, mit einer Spannvorrichtung und einer Streckbiegevorrichtung Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung zumindest einen Spannrollensatz für eine von der Streckbiegestrecke abgetrennte Zugstrecke aufweist Das Zugrecken erfolgt also - wie das Streckbiegen zwischen zwei Spannrollen. So kann auch eine Vorrichtung mit einer Spannvorrichtung mit zwei Spannrollen im Einlauf und zwei Spannrollen im Auslauf verwendet werden, wobei jeder Spannrolle ein Differentialgetriebe zugeordnet ist, die Differentialgetriebe als Überlagerungsgetriebe ausgebildet und die Überlagerungseingänge der Überlagerungsgetriebe von regelbaren Überlagerungsmotoren beaufschlagt sind. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrollen im Auslauf die Zugstrecke bilden. Das Zugrecken erfolgt also - wie das Streckbiegen - zwischen zwei Spannrollen. Bei einer Spannvorrichtung mit jeweils zwei oder vier Spannrollen im Einlauf und Auslauf lehrt die Erfindung, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung erste Spannrolle als Bremsrolle und die zweite Spannrolle bzw. die übrigen Spannrollen als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen der Bremsrolle und der bzw. den Zugrollen die Zugreckstrecke gebildet ist Die Streckbiegevorrichtung ist regelmäßig zwischen den Spannrollen im Einlauf und im Auslauf angeordnet, so daß das Streckbiegen zwischen der letzten Spannrolle im Einlauf und der ersten Spannrolle im Auslauf erfolgt. Grundsätzlich kann die Streckbiegevorrichtung aber auch in einem anderen Bandbereich angeordnet sein, beispielsweise zwischen der zweiten und dritten Spannrolle im Einlauf oder im Auslauf, wenn die Spannvorrichtung jeweils vier Spannrollen im Einlauf und im Auslauf aufweist. Ferner besteht bei einer Spannvorrichtung mit jeweils vier Spannrollen im Einlauf und im Auslauf die Möglichkeit, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung beiden ersten Spannrollen als Bremsrollen und die beiden letzten Spannrollen als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen den Bremsrollen und den Zugrollen die Zugstrecke gebildet ist.
• Bei der verwendeten Spannvorrichtung sind vorzugsweise die Überlagerungsgetriebe parallel geschaltet an eine gemeinsame Antriebswelle oder Räderkette angeschlossen und ist nach Lehre der Erfindung vorgesehen, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle im Einlauf und/oder der ersten Spannrolle im Auslauf unter Verzicht auf einen Überlagerungsmotor ein Überlagerungsgetriebe mit festgelegtem Überlagerungseingang oder ein Getriebe mit feste Übersetzung zugeordnet ist, welches über die gemeinsame Antriebswelle oder gemeinsame Räderkette von einem Antriebsmotor beaufschlagt ist Bei einer solchen Spannvorrichtung kann durch einfaches Umschalten eines Überlagerungsmotors die zugeordnete Spannrolle von einer Zugrolle zu einer Bremsrolle gemacht werden. Abgesehen davon funktioniert die dem festen Überlagerungseingang bzw.
• dem Getriebe mit fester Übersetzung zugeordnete Spannrolle als sogenannter Speedmaster für die gesamte Spannvorrichtung. Dieser Speedmaster kann sich eben sowohl im Einlauf als auch im Auslauf befinden.
• Weiter ist vorgesehen, daß den die Zugstrecke bildenden Spannrollen Meßeinrichtungen, z B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung in der Zugreckstrecke zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren der betreffenden Überlagerungsgetriebe unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung erfolgt. Entsprechendes gilt für den Streckbiegeprozeß.
• Insoweit empfiehlt es sich, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle im Einlauf und der ersten Spannrolle im Auslauf Meßeinrichtungen, z. B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung durch Streckbiegen zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren der betreffenden Überlagerungsgetriebe unter Zwischenschaltung ebenfalls einer Regeleinrichtung erfolgt Bei Sollwertabweichung im Zuge des Zugreckens und Streckbiegens wird also zumindest ein Überlagerungsmotor an der einen oder anderen Spannrolle bzw.
• dem zugeordneten Überlagerungsgetriebe nachgeregelt.
• Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die in einfacher Weise und bei geringstem vorrichtungsmäßigem Aufwand wahlweise ein Richten der durchlaufenden Metallbänder durch Streckbiegen und/oder Zugrecken ermöglichen, wobei die Zugreckung gezielt und abgegrenzt vom Reckgrad des Streckbiegevorganges kontrolliert aufgebracht werden kann. Nach Lehre der Erfindung werden dünne Metallbänder zunächst streckgebogen und nachfolgend zuggereckt Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, Metallbänder zunächst durch Zugrecken und anschließendes Streckbiegen zu planieren. Das ist für bestimmte Werkstoffe vorteilhaft, beispielsweise bei Siliciumstahlbändern, bei denen nach dem Richten verbleibende Restspannungen in einem nachfolgenden Glühprozeß bestimmte Texturen erzeugen sollen. Unter Berücksichtigen der großen Palette von Metallbändern mit unterschiedlicher Banddicke kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einerseits für das Richten dünner Metallbänder eingesetzt werden, andererseits für das Richten dicker Metallbänder lediglich im Wege des Streckbiegens. Hierdurch erübrigen sich zwei getrennte Spannvorrichtungen bzw. Anlagen für einerseits dünne und andererseits dicke Metallbänder. Das Regeln der Streckgrade durch Überlagerungsmotoren ist besonders vorteilhaft, weil diese wegen ihrer geringen Trägheitsmomente außerordentlich schnelle Regelungen gewährleisten.
• Jedenfalls könne nach Lehre der Erfindung insbesondere dünne Metallbänder so plangerichtet werden, daß nicht länger Restwelligkeiten, Cross Bow oder Mittenschüsseln entstehen bzw. vorhanden sind. Etwa vorhandene unregelmäßig verteilte Restspannungen im Wandquerschnitt oder in der Wandebene werden eliminiert.
• Bandrißgefahr wird beseitigt.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in schematischer Darstellung mit im Einlaufbereich befindlichem Speedmaster und gemeinsamer Antriebswelje und Fi g. 2 den Gegenstand nach F i g 1 mit im Auslaufbereich befindlichem Speedmaster und gemeinsamer Räderkette.
• In den Figuren ist eine Spannvorrichtung für kontinuierlich durchlaufende Bänder, insbesondere dünne Metallbänder, mit zumindest zwei Spannrollen 1,2 bzw. 1', 2' im Einlauf und zwei Spannrollen 5 6 bzw. 5', 6' im Auslauf dargestellt, in welche das betreffende Metallband 9 durch kombiniertes Streckbiegen und Zugrekken gerichtet wird. Bei einer Spannvorrichtung ist jeder Spannrolle bis auf eine Spannrolle 4 im Einlauf oder eine Spannrolle 5' im Auslauf ein Differentialgetriebe 10 zugeordnet Die Differentialgetriebe 10 sind als Überlagerungsgetriebe ausgebildet sowie parallel geschaltet nach Fig. 1 an eine gemeinsame Antriebswelle 11 und nach F i g. 2 an eine gemeinsame Räderkette 12 angeschlossen. Die Überiagerungseingänge der Überlagerungsgetriebe sind von regelbaren - drehmomentenregelbaren oder drehzahlregelbaren - Überlagerungsmotoren 13 beaufschlagt. Zwischen den Spannrollen im Einlauf und im Auslauf ist eine Streckbiegevorrichtung 14 angeordnet. Folglich erfolgt bei den dargestellten Ausführungsformen des Streckbiegen des durchlaufenden Metallbandes 9 zwischen der letzten Spannrolle 4 bzw.4' im Einlauf und der ersten Spannrolle 5 bzw. 5' im Auslauf. Ferner ist vorgesehen, daß zwei Spannrollen 5, 6 bzw. 5', 6' im Auslauf eine Zugreckstrecke 15 bilden.
• Bei der dargestellten Spannvorrichtung mit vier Spannrollen 1 bis 4 im Einlauf und vier Spannrollen 5 bis 8 im Auslauf ist vorgesehen, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung erste Spannrolle 5 bzw 5' als Bremsrolle und die übrigen Spannrollen 6 bis 8 bzw. 6' bis 8' als. Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen der Bremsrolle 5 bzw. 5' und den Zugrollen 6 bis 8 bzw. 6' bis 8' die Zugreckstrecke 15 gebildet ist, das Zugrecken also zwischen Bandbereichen mit entgegengesetzter Bandkrümmung erfolgt. Ferner ist in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle 4 im Einlauf und/oder der ersten Spannrolle 5' im Auslauf unter Verzicht auf einen Überlagerungsmotor ein Überlagerungsgetriebe mit festgelegtem Überlagerungseingang - oder wie dargestellt ein Getriebe 16 mit fester Übersetzung zugeordnet, welches über die gemeinsame Antriebswelle 11 oder Räderkette 12 von einem Antriebsmotor 17 beaufschlagt ist. Den die Zugreckstrecke 15 bildenden Spannrollen 5, 6 bzw. 5', 6' sind Meßeinrichtungen 18,19, z. B.
• Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung in der Zugreckstrecke 15 zugeordnet Bei Sollwertabweichung erfolgt eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren 13 der betreffenden Überlagerungsgetriebe 10 unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung. Außerdem ist vorgesehen, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle 4,4"im Einlauf und der ersten Spannrolle 5,5' im Auslauf Meßeinrichtungen 20, 19, z. B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung durch Streckbiegen zugeordnet sind. Atich in diesem Fall erfolgt bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren 13 der betreffenden Überlagerungsgetriebe 10 unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung In beiden Fällen ist die Regeleinrichtung nicht dargestellt.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Richten von insbesondere dünnen Metallbändern durch kombiniertes Strecken und Biegerichten, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß das jeweilige Metallband kontinuierlich zunächst streckbiegegerichtet und getrennt vom Streckbiegerichtvorgang nachfolgend zuggereckt oder in umgekehrter Reihenfolge behandelt wird 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugrecken des Metallbandes zwischen Bandbereichen mitentgegengesetzter Bandkrümmung vorgenommen wird.

   3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Z mit einer Spannvorrichtung und einer Streckbiegevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung zumindest einen Spannrollensatz (5, 6 bzw. 3', 63 für eine von der Streckbiegestrecke abgetrennte Zugreckstrecke (15) aufweist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Spannvorrichtung mit zwei Spannrollen im Einlauf und zwei Spannrollen im Auslauf, wobei jeder Spannrolle ein Differentialgetriebe zugeordnet ist, die Differentialgetriebe als Überlagerungsgetriebe ausgebildet und die Überlagerungseingange der Überlagerungsgetriebe von regelbaren Überlagerungsmotoren beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrollen (5,6 bzw. 5', 6') im Auslauf die Zugreckstrecke (15) bilden.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, mit einer Spannvorrichtung mit jeweils zwei oder vier Spaunrollen im Einlauf und Auslauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung erste Spannrolle (5 bzw; 5') als Bremsrolie und die zweite Spannrolle (6 bzw. 6r) bzw. die übrigen Spanurollen (6 bis 8 bzw. 6' bis 83 als Zugrollen beaufschiagt sind und dadurch zwischen der Bremsrolle und der bzw. den Zugrollen die Zugreckstrecke (15) gebildet ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3, mit einer Spannvorrichtung mit jeweils vier Spannrollen im Einlauf und Auslauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung beiden ersten Spannrollen (R 6 (3,6 bzw. 5', 6') als Rremsrollen und die beiden letzten Spaunrollen (7, 8 bzw. 7', 8) als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen den Bremsrollen und den Zugrollen die Zugreckstrecke (15) gebildet ist 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle (4) im Einlauf und/oder der ersten Spannrolle (5') im Auslauf unter Verzicht auf einen Uberiagerungsmotor (1» ein Überlagerungsgetriebe (1<>) mit festgelegtem Überlagerungseingang oder ein Getriebe (16) mit fester Übersetzung zugeordnet ist, welches über die Antriebswelle (11) oder Räderkette (12) von einem Antriebsmotor (17) beaufschlagt ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den die Zugreckstrekke bildenden Spanurollen (3,6 bzw. 5', 6') Meßeinrichtungen (18,19) zum Erfassen der Bandlängung in der Zugreckstrecke zugeordnet sind und die Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren (13) der betreffenden Überlagerungsgetriebe (10) unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung erfolgt.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle (4 bzw. 4') im Einlauf und der ersten Spannrolle (5 bzw. 5!} im Auslauf Meßeinrichtungen (20, 19), z. B. Meßrädes, zum Erfassen der Bandlängung durch Streckbiegen zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überiagerungsmotoren (13) der betreffenden Überlagerungsgetriebe (10) unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung erfolgt.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von insbesondere dünnen Metallbändern durch kombiniertes Strecken und Biegerichten. - Unter dünnen Metallbändern sind im Rahmen der Erfindung Metallbänder mit einer Banddicke bis zu 1 mm zu verstehen. Bei sehr weichen Materialien wie Zink, Aluminium oder dergleichen kann die Banddicke allerdings bis zu 3 mm betragen.

   Für das kontinuierliche Richten metallischer Bänder sind heute im wesentlichen zwei Verfahren im Gebrauch, nämlich das Zugrecken mit Längung des Metallbandes zwischen zwei Spannrollensätzen durch Zug einerseits und das Streckbiegen des betreffenden Metallbandes über zwei oder mehr Biegerollen zwischen zwei Spannrollensätzen unter Zug andererseits.

   Beim Zugrecken welliger Metallbänder werden die verschieden langen Fasern unterschiedlich plastisch ge-Hängt und dementsprechend unterschiedlich verfestigt.

   Bei dünnen Metallbändern entstehen durch die Zonen unterschiedlicher Festigkeit Restwelligkeiten, die unerwünscht sind. Darüber hinaus ist Bandrißgefahr gegeben, die um so höher ist je größer der Streckgrad ist Bei Metallbändern mit Bandsäbeln ist das Zugrecken nicht anwendbar, weil ständig Bandrisse auftreten.

   Beim Streckbiegen werden die Metallbänder durch kombinierte Zug- und Biegespannungen im Bereich von Biegerollen kleinen Durchmessers planiert Der hierbei angewandte Bandzug liegt bedeutend niedriger als beim Zugrecken. Es können hohe Streckgrade ohne Bandrißgefahr gefahren werden, wobei auch gleichzeitig die Bandsäbel beseitigt werden. Beim Streckbiegen dünner Metallbänder mit Streckgraden größer als 1% ergibt sich das Phänomen von Mittenschüssein, die um so größer werden, je höher der Streckgrad und je größer die Bandbreite sind. Außerdem verbleiben aufgrund der Biegespannungen Restspannungen im Metallband, die z B. eine Querkrümmung, den sogenannten Cross Bow, entstehen lassen.-Beide Richtverfahren sind für sich zum Richten von dünnen Metallbändern mit geringer Eigensteifigkeit kaum geeignet, insbesondere nicht für Metallbänder mit kleinem E-Modul z. B. Aluminiumbänder im Dickenbereich von 0,1 bis 0,35 mm.

   Unabhängig davon ist es beim Streckrichten von Metallbändern und insbesondere Nichteisenbändern bekannt, mit Geschwindigkeitsregelung und Zugregelung zu arbeiten. Em Falle einer an Zugrollen vorgenommenen Geschwindigkeitsregelung kann man die Streckrichtanlage mit einer Bandverlängerung arbeiten lassen.