DE4302698B4

DE4302698B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Führen eines Stahlbandes während seines Durchlaufs durch eine kontinuierliche Behandlungsanlage

Info

Publication number: DE4302698B4
Application number: DE4302698A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wangerin; Withold Richert
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2013-02-02
Also published as: US5480499A; RU2123968C1; UA26340C2; EP0611717A1; DE4302698A1; CA2114693C; CN1078869C; CN1103049A; CA2114693A1

Abstract

Verfahren zum Führen eines Stahlbandes (30) während seines Durchlaufs durch eine mehrere Behandlungsstationen aufweisende kontinuierliche Bandbehandlungsanlage, wobei dabei das Band (30) in einem Bandwendeturm (20) ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher über vertikal beabstandete obere und untere Umlenkrollen (21, 22) geführt und dabei von Umlenkrolle (21) zu Umlenkrolle (22) um jeweils einen Winkelbetrag so verdrillt wird, dass dabei das Band (30) nach Umlenkung um die letzte Umlenkrolle (22) von der Bandunterseite (33) beim Einlauf in den Bandwendeturm (20) zur Bandoberseite (34) beim Auslauf – bzw. umgekehrt – gewendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit innerhalb des Bandwendeturms (20) in zwei Gruppen (20A) bzw. (20B) aufgeteilten Umlenkrollenpaaren (21a, 22a) bzw. (21b, 22b),
a) das Band (30) in gleichsinnigen, sich fallweise zu 180° kumulierenden Winkelbeträgen (Phi₁ bis Phi_n) verdrillt wird, und
b) die Laufrichtung und/oder die Laufspur, beispielsweise bei Parallelversatz des Bandes (30), bei dieser Umlenkung im Bandwendeturm (20) beliebig...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Führen eines Stahlbandes während seines Durchlaufs durch eine mehrere Behandlungsstationen aufweisende kontinuierliche Bandbehandlungsanlage, wobei dabei das Band in einem Bandwendeturm ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher über vertikal beabstandete obere und untere Umlenkrollen geführt und dabei von Umlenkrolle zu Umlenkrolle um jeweils einen Winkelbetrag so verdrillt wird, dass dabei das Band nach Umlenkung um die letzte Umlenkrolle von der Bandunterseite beim Einlauf in den Bandwendeturm zur Bandoberseite beim Auslauf – bzw. umgekehrt – gewendet wird.
Eine bekannte Behandlungsanlage für Stahlband umfasst beispielsweise Stationen für eine kontinuierliche Folge von Behandlungsschritten wie Entfetten, Glühen, Verzinken, Dressieren, Lackieren, Kontrollieren, Aufwickeln etc.. Bei einer solchen Feuerverzinkungs- und Lackieranlage, wie sie beispielhaft in der 1 gezeigt ist, wird die sogenannte "Gutseite" des Bandes von der Unterseite zur Oberseite gewendet, um diese für eine Kontrolle durch visuelle Inspektion zugänglich zu machen, wobei die aus dem Verzinkungsbad austretende Unterseite des Bandes in fortlaufender Bandlaufrichtung zunächst weiterhin die Bandunterseite bleibt. Beim Dressieren, beispielsweise durch Aufrauhen der Bandoberfläche und beim abschließenden Aufwickeln, muss dann die Bandunterseite zwecks fortlaufender visueller Inspektion zur Bandoberseite gewendet werden.
Dazu wird das Band senkrecht nach oben in eine Stahlkonstruktion unterhalb des hohen Hallendaches in Längsrichtung über die Anlagenteile hinweg geführt, am Hallenende senkrecht nach unten und dann horizontal entgegen der Bandlaufrichtung des Einlaufteils der Anlage zur weiteren Behandlung und zum Aufwickeln zurückgeführt. Dabei wird das Band dicht unterhalb des Daches der ca. 40 m hohen Halle über die Auslaufgruppe mit Auslaufschlingenturm und weiter über die Lackierungsvorrichtung transportiert. Dies erfordert eine lange, stabile und hohe Stahlkonstruktion mit Tragrollen zum Führen des Bandes sowie einen untergebauten Kran zum Handling der darunter befindlichen Anlagenteile. Die erforderliche hohe Halle wird entsprechend lang, beispielsweise 150 m. Hieraus ergibt sich noch ein weiterer Nachteil, weil die lange horizontale Strecke der hochgelegenen Bandführung zu Bandlaufproblemen und Bandbeschädigungen auf den Tragrollen führen kann.

Aus der US 4,497,674 und der US 3,610,494 sind Verfahren und Vorrichtungen zum Führen eines Stahlbandes durch mehrere Behandlungsstationen bekannt, wobei das Band, ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher, über vertikal beabstandete obere und untere Umlenkrollen geführt wird. Die Umlenkrollen sind dabei so angeordnet, dass das Band bei Durchgang durch diese Umlenkrollen nicht verdrillt und auch in seiner Laufrichtung nicht verändert wird.

Aus der FR 2 336 331 A ist eine Vorrichtung zum Wenden von elastischem Band bekannt, wobei das Band in einem Bandwendeturm mit oberen und unteren Umlenkrollen eingeführt und dabei von Rolle zu Rolle um jeweils einen Winkelbetrag verdrillt wird. In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird das Verdrillen mit maximal fünf Rollen durchgeführt, wobei jeweils eine erzwungene Änderung der Laufrichtung des Bandes um 90° erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen eines Stahlbandes während seines Durchlaufs durch eine kontinuierliche Bandbehandlungsanlage anzugeben, welche die vorgenannten Schwierigkeiten, insbesondere beim Überleiten des Bandes im Bereich der Dachkonstruktion der Halle, vermeidet, und infolgedessen eine wesentliche Verkürzung der hohen Hallenkonstruktion und zugleich eine verbesserte Bandführung, vorzugsweise unter Beibehaltung der Bandlaufrichtung durch die Anlage ermöglicht. Darüberhinaus soll es mit dem Verfahren und der Vorrichtung auch problemlos möglich sein, die Laufrichtung des Bandes beliebig einzustellen und einen Spurverlauf z.B. mit Parallelversatz einzurichten.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Erfindung durch ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch, dass mit innerhalb des Bandwendeturms in zwei Gruppen aufgeteilten Umlenkrollenpaaren das Band in gleichsinnigen, sich fallweise zu 180° kumulierenden Winkelbeträgen verdrillt wird, und die Laufrichtung und/oder die Laufspur, beispielsweise bei Parallelversatz des Bandes, bei dieser Umlenkung im Bandwendeturm beliebig veränderlich einstellbar ist.

Eine Ausgestaltung sieht dabei vor, dass der Verdrillungswinkelbetrag des Bandes zwischen einer oberen Umlenkrolle und einer unteren Umlenkrolle vom Verhältnis der freien Länge des Bandes zwischen diesen beiden Umlenkrollen zur Bandbreite und der daraus resultierenden zulässigen Randspannung des Bandes bestimmt wird.

Mit Vorteil wird das Band im Bandwendeturm innerhalb einer vergleichsweise kurzen horizontalen Strecke jeweils über unten und oben angeordnete Umlenkrollen geführt und dabei von Umlenkrolle zu Umlenkrolle um einen Winkel (Phi) verdrillt, so dass im Falle einer Umlenkung um die letzte untere Umlenkrolle mit insgesamt 180° die Bandunterseite beim Einlauf zur Bandoberseite beim Auslauf gewendet ist. Auch ergibt sich hierdurch eine kürzere und niedrigere Hallenkonstruktion sowie eine besser kontrollierbare Bandführung. Als weiterer Vorteil kann erforderlichenfalls die Bandlaufrichtung durch die gesamte Anlage unverändert beibehalten werden, wodurch eine bessere übersicht und Kontrollmöglichkeit über die einzelnen Stationen der kontinuierlichen Bandbehandlungsanlage erreicht wird.

Das Band kann aber auch in seiner Laufrichtung veränderlich eingestellt oder mit Parallelversatz seiner Laufspuren durch Teile der Anlage geführt werden.

Durch die Verdrillung des Bandes innerhalb des Bandwendeturmes treten am Band erhöhte Randspannungen auf. Diese müssen innerhalb des elastischen Bereiches liegen und werden durch geeignete Maßnahmen kompensiert. Hierfür sieht eine Ausgestaltung vor, dass der zulässige Verdrillungswinkel Phi des Bandes zwischen einer oberen und einer unteren Rolle vom Verhältnis der freien Länge L des Bandes zwischen den beiden Rollen zur Bandbreite B und der daraus resultierenden zulässigen Randspannung Sigma des Bandes bestimmt wird.

Eine weitere Maßnahme zur Verringerung der Radspannungen des Bandes bei dessen Verdrillung zwischen zwei Umlenkrollen besteht erfindungsgemäß darin, dass im Bandwendeturm ballige Umlenkrollen verwendet werden.

Hierfür sieht eine Ausgestaltung vor, dass der die Balligkeit bestimmende Durchmesserunterschied D – D' einer Rolle etwa dem Betrag der durch die Verdrillung des Bandes um einen Winkelbetrag Phi bei gegebener freier Bandlänge L des Bandes zwischen einem Umlenkrollenpaar entstehenden und eine Dehnung der Bandkantenbereiche verursachenden Kantenverlängerung Delta L entspricht.

Entsprechend einer zusätzlichen Ausgestaltung kann dabei weiter vorgesehen sein, dass Längenunterschiede bzw. Spannungsunterschiede des Bandes innerhalb des Bandwendeturmes durch Korrektur der vertikalen Abstände zwischen den unteren und den mit diesen zusammenwirkenden oberen Umlenkrollen kompensiert werden. Hierdurch erübrigt sich die Anordnung eines zusätzlichen Schlingenspeichers.

Im Falle eines erforderlichen Parallelversatzes der Laufspuren des Bandes sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Band im Umlenkturm im Durchlauf durch eine erste Gruppe von Umlenkrollen in einen von der Richtung seiner Einlaufspur abweichenden Winkel verschwenkt und nach Durchlaufen einer dem Betrag des Seitenversatzes entsprechenden geraden Zwischenstrecke in einer zweiten Gruppe von Umlenkrollen wieder in die ursprüngliche Richtung seiner Einlaufspur zurückgeschwenkt wird.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich auch die Möglichkeit, dass zur Kompensation eines durch die Umlenkrollen beim Bandwenden verursachten Seitenversatzes S das Band in einer ersten Gruppe von Umlenkrollen um wenigstens einen Winkelbetrag mehr als 180° verdrillt, im Winkel Beta zur Bandeinlaufachse x-x aus der letzten, unteren Umlenkrolle heraus in einem Stück gerader Längsführung in Richtung gegen die Bandauslaufachse y-y zu, um den Betrag S des Seitenversatzes in eine zweite Gruppe von Umlenkrollen geführt und darin um einen Winkelbetrag in die zur Richtung der Bandeinlaufachse x-x koaxiale Bandauslaufachse y-y geschwenkt wird. Mit dieser Maßnahme wird eine Rückführung des Bandes innerhalb des Turmes unter Beibehaltung der Bandlaufspur durch die Anlagenmitte von Anfang bis Ende erreicht. Zweckmäßigerweise sind, wie bei Schlingentürmen üblich, vor und hinter dem Bandwendeturm Mittel zur Bandmittensteuerung vorgesehen.

Eine Vorrichtung zum Führen eines Stahlbandes in einer kontinuierlichen Behandlungsanlage für Stahlband, wobei die Anlage Stationen für Behandlungsschritte wie Entfetten, Glühen, Verzinken, Dressieren, Lackieren, Kontrollieren, Aufwickeln etc. aufweist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist gekennzeichnet durch einen ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher ausgebildeten Bandwendeturm mit einer Anzahl von in vertikalen Abständen angeordneten oberen und unteren Umlenkrollen, mit innerhalb des Bandwendeturms in zwei Grup pen aufgeteilten Umlenkrollenpaaren, die durch eine gerade Laufstrecke des Bandes im Winkel (Beta) in Richtung auf eine zur Bandeinlaufachse koaxiale Bandauslaufachse miteinander in Verbindung stehen, wobei die Umlenkrollen in Durchlaufrichtung des Bandes jeweils von Umlenkrolle zu Umlenkrolle in gleichsinnigen Winkelbeträgen (Phi₁ bis Phi_n) relativ zur Bandeinlaufachse verdreht angeordnet sind, dass die Summe der Winkelbeträge (Phi₁ bis Phi_n) der beiden Gruppen sich vorzugsweise um 180° ergänzen.

Dabei kann eine zusätzliche Ausgestaltung vorgesehen sein, wonach die oberen und unteren Umlenkrollen, in der vertikalen Projektion gesehen, derart einander zugeordnet sind, dass die Seitenlinien zweier einen gemeinsamen Bandabschnitt führender und um den Winkelbetrag (Phi) gegeneinander verdrehter Umlenkrollen sich jeweils in den Bandmittellinien der halben Bandbreite schneiden.

Darüber hinaus kann eine weitere Ausgestaltung vorsehen, dass die oberen Umlenkrollen des Bandwendeturms Mittel zur Einstellung des vertikalen Abstandes und/oder zur Einstellung bzw. Konstanthaltung des Spannungszustandes im durchlaufenden Band aufweisen.

Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass der Bandwendeturm zwei voneinander getrennte Gruppen von Umlenkrollenpaaren aufweist, die durch eine gerade Laufstrecke des Bandes in Richtung auf eine zur Bandeinlaufachse x-x koaxiale Bandauslaufachse y-y miteinander in Verbindung stehen, wobei die Summe der Winkelbeträge beider Gruppen sich vorzugsweise zu 180° kumuliert. Mit dieser Ausgestaltung wird die Beibehaltung des Bandlaufs in einer Linie durch die Anlagenmitte vom Einlauf bis zum Auslauf des Bandes gewährleistet.

Wenn darüber hinaus die gerade Laufstrecke soweit verlängert wird, dass sie dem Betrag eines vorgegebenen Abstandes von zwei parallelen Spuren entspricht, kann mit dieser Vorrichtung ein beliebiger Parallelversatz beim Bandtransport ein gestellt werden. Auch kann mit einer entsprechenden Kombination von Verdrillungswinkeln eine beliebige Einstellung der Bandlaufrichtung erreicht werden.

Eine weitere wesentliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Umlenkrollen ballig ausgebildet sind, wobei der Durchmesserunterschied zwischen der Mitte und der Stirnseite einer balligen Umlenkrolle in etwa dem Betrag der durch die Verdrillung des Bandes um einen Winkelbeitrag (Phi) verursachten Kantenverlängerung des Bandes bei unveränderlichem Achsabstand der Umlenkrollen entspricht.

Durch ballig ausgebildete Umlenkrollen, wobei vorzugsweise der Durchmesserunterschied zwischen Mitte und Stirnseite einer balligen Umlenkrolle etwa dem Betrag der durch Verdrillung des Bandes um einen Winkelbetrag Phi verursachten Kantenverlängerung des Bandes bei gegebener Bandbreite und Achsabstand der Umlenkrollen entspricht, wird das Band wirksam von erhöhten Randspannungen entlastet, wobei auch noch die Bandführungseigenschaften der Umlenkrollen verbessert werden. Zudem handelt es sich um eine unkomplizierte Maßnahme.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung einiger in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
1 in Seitenansicht eine herkömmliche kombinierte Feuerverzinkungs- und Lackieranlage;
2 die Feuerverzinkungs- und Lackieranlage mit einem erfindungsgemäßen Bandwendeturm;
3a–3c schematische Darstellungen unterschiedlicher Verdrillungsmöglichkeiten beim Bandwenden, z.B. mit 2 × 90° (3a) bzw. 4 × 45° (3b) bzw. 6 × 60° (3c);
4 eine Seitenansicht eines Bandwendeturms;
5 eine vertikale Projektion des Bandwendeturms;
6a–6c schematische bzw. diagrammatische Darstellungen der erforderlichen freien Bandlängen L beim Verschränken von Bändern unterschiedlicher Bandbreiten;
7a–7b schematische Darstellungen der Kompensation von Verdrillungs-Randspannungen mittels balliger Führungsrollen;
8 eine schematische Darstellung eines Bandwendeturms mit peripher angeschlossenen Transportspuren für den Bandtransport zwischen unterschiedlichen Behandlungsstationen einer Anlage.
1 zeigt eine kombinierte Feuerverzinkungs- und Lackieranlage in herkömmlicher Ausführung mit einem ersten niedrigen Hallenteil 40 und einem anschließenden etwa 40 m hohen und 150 m langen Hallenbauteil 41. In der niedrigen Halle 40 befindet sich die Einlaufgruppe 1, worin von zwei Coils abwickelbare Bänder 30a, 30b zu einem endlosen Band 30 vereinigt werden, und dieses anschließend im Durchlauf durch eine Entfettungsstation 2 mit nach geschaltetem horizontalem Schlingenspeicher 3 in den hohen Hallenteil 41 eingeführt wird. Darin wird das Band 30 zunächst im Durchlauf durch eine Glühstation 4 spannungsfrei geglüht, und nach Durchlauf durch eine nachgeordnete Kühleinrichtung 5 in der Verzinkungsstation 6 verzinkt. Nach Durchlauf durch eine weitere Kühlstrecke 7 wird das Band senkrecht nach oben in eine Stahlkonstruktion 8 und darin unterhalb des Daches der hohen Halle 41 in ca. 40 m Höhe horizontal über die Anlagenteile 9–12, am Hallenende senkrecht nach unten und dann wieder horizontal in entgegengesetzter Bandlaufrichtung zum Einlaufteil 1 zur weiteren Behandlung zunächst durch Dressiergerüste 9, danach durch eine Streck-Richteinrichtung 10 und aus dieser durch die vollautomatische Lackiervorrichtung 11 geführt. Aus dieser tritt das verzinkte und lackierte Band durch einen der Lackiervorrichtung angegliederten vertikalen Auslauf-Schlingenturm in die Auslaufgruppe 12 und wird dort auf Coils gewickelt. An den mit "X" bezeichneten Stellen, z.B. am Austritt des Bandes 30 aus der Verzinkung 6, zwischen den Dressiergerüsten 9 sowie in der Auslaufgruppe 12, wird das Band 30 einer Kontrolle durch visuelle Inspektion X unterzogen. Zu diesem Zweck wird die ursprüngliche Unterseite 33 des Bandes 30 zur Bandoberseite 34 gewendet. Das geschieht in der herkömmlichen Ausführung der Anlage durch Umwendung um 2 × 90° in der vertikalen Strecke 35 zwischen der Stahlkonstruktion 8 und dem Einlauf in die Dressiergerüste 9. Es ist ersichtlich, dass hierfür durch die Höhe der Halle 41, deren Länge sowie die erforderliche hohe und lange Stahlkonstruktion 8 ein vergleichsweise äußerst hoher Aufwand zum Wenden des Bandes 30 erforderlich ist. Als weiterer Nachteil ergibt sich zwangsläufig eine gegenläufige Bandlaufrichtung. Auch besteht die Gefahr, dass das Band in der hohen Stahlkonstruktion 8 durch ungenauen und schwierig zu überwachenden Lauf beschädigt wird.
Eine Anlage gemäß vorliegender Erfindung mit einem Bandwendeturm 20 ist in der 2 dargestellt. Der Bandwendeturm 20 ist zwischen der Verzinkungsstation 6 und deren nachgeordneter Kühlstrecke 7 und den Dressiergerüsten 9 etwa im ersten Drittel der hohen Halle 41 angeordnet. Durch Einbau des Bandwendeturms 20 wird erreicht, dass die hohe und teure Hallenkonstruktion um ca. 40 m verkürzt und der verkürzte Teil durch eine die Auslaufgruppe 12 aufnehmende niedrigere Halle 42 ersetzt wird. Deren Höhe beträgt ca. 15 m gegenüber etwa 35 m der hohen Halle. Das mit der Bandunterseite 33 einlaufende Band 30 wird im Bandwendeturm 20 um 180° gewendet und tritt mit der "Gutseite" als Bandoberseite 34 aus dem Bandwendeturm 20 aus.
Unterschiedliche Möglichkeiten beim Bandwenden um 180° sind in den 3a bis 3c an drei Beispielen gezeigt. Beim Bandwenden mit nur drei Umlenkrollen 21, 22 entsprechend 3a wird das Band 30 um 2 × 90° verdrillt, wobei sehr hohe Randspannungen auftreten. Diese könnten nur durch eine sehr große freie Bandlänge L in erträglichen Grenzen kompensiert werden, was jedoch einen unwirtschaftlich hohen Aufwand erfordern würde. Bei Anwendung von fünf Umlenkrollen 21, 22 entsprechend 3b ergeben sich vier Verdrillungen mit einem Winkel von je 45° zu insgesamt 180°. Noch günstigere Verhältnisse ergeben sich gemäß 3c durch sechs Verdrillungen um je 30° mit 7 Umlenkrollen 21, 22 bei wesentlich reduzierter Länge L. Gleiche "Gutseiten" des Bandes 30 sind beim Einlauf als Unterseite 33 und beim Auslauf als Oberseite 34 mit der Inspektionsseite X bezeichnet.
Entsprechend der Darstellung in 4 ist der Bandwendeturm 20 mit einer Anzahl von in vertikalem Abstand angeordneten oberen und unteren Umlenkrollen 21, 22 ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher ausgebildet. Die oberen Umlenkrollen 21 und die zwischen der ersten und letzten unteren Umlenkrolle 22c, 22d dazwischen liegend angeordneten unteren Umlenkrollen 22 sind in Durchlaufrichtung des Bandes 30 von Umlenkrolle 21 zu Umlenkrolle 22 und umgekehrt in gleichsinnigen, sich zu 180° kumulierenden Winkelbeträgen Phi₁ bis Phi_n relativ zur Bandeinlaufachse x-x verdreht angeordnet. Diese Anordnung ist besonders gut aus der 5 erkennbar. Dabei wird das Band 30 bei Umschlingung um jeweils ein von einer unteren 22 und einer oberen 21 Umlenkrolle gebildetes Umlenkrollenpaar um den Winkelbetrag Phi verdrillt und in der Summe aller Verdrillungs-Winkelbeträge schließlich um 180° gewendet. Die Abspannlänge ist mit L, die Bandeinlaufachse mit x-x und die koaxiale Bandauslaufachse mit y-y bezeichnet.
In der 4 ist weiterhin rein schematisch gezeigt, dass die oberen Umlenkrollen 21 der Wendeeinrichtung 20 Mittel 25 zur Einstellung des vertikalen Abstandes L zu den unteren Umlenkrollen 22, 22c, 22d aufweisen können. Eine solche mögliche Abstandsänderung ist in der 4 mit "D" bezeichnet. Die Mittel zur Abstandseinstellung sind rein schematisch mit Pfeilen 25 angedeutet. Dabei können die oberen Umlenkrollen 21 Mittel 25 sowohl zur Bandlängen-Einstellung als auch zur Konstanthaltung des Spannungszustandes im durchlaufenden Band 30 aufweisen. Solche Mittel 25 können miteinander identisch sein und beispielsweise aus Kolben/Zylinder-Einheiten bestehen. In der 4 ist weiter dargestellt, dass die Bandeinlaufachse x-x mit der Unterseite "U" in den Bandwendeturm 20 einläuft und nach Verdrillen des Bandes um insgesamt 180° mit der gleichen Bandseite, nunmehr jedoch als Oberseite "O", zur Bandauslaufachse y-y austritt.
Eine Rückführung des Bandes 30 innerhalb des Wendeturmes 20 gewährleistet erforderlichenfalls die Beibehaltung des Bandlaufs in einer Linie vom Anfang bis zum Ende der Anlage und damit die Koaxialität zwischen Bandeinlaufachse x-x und Bandauslaufachse y-y. Dies wird dadurch erreicht, dass gemäß 5 die Bandwendeeinrichtung des Bandwendeturmes 20 zwei Gruppen 20A bzw. 20B von Umlenkrollenpaaren 21a; 22a bzw. 21b; 22b aufweist, die durch eine gerade, im Winkel (Beta) zur Achse x-x verlaufende Band-Laufstrecke 31 des Bandes 30 miteinander verbunden sind. Dabei ergänzen sich die Winkelbeträge Phi₁ bis Phi_n der beiden Gruppen 20A und 20B zu 180°.
In der 6a ist die Verdrillung eines Bandabschnitts 32 im Achsabstand L zwischen einer oberen Umlenkrolle 21 und einer unteren Umlenkrolle 22 rein schematisch dargestellt. Hierbei wird ein mittiger Abrollvorgang und exakter Lauf des Bandabschnittes 32 dadurch sichergestellt, dass die oberen und unteren Umlenkrollen 21, 22, in der vertikalen Projektion der 6b gesehen, derart einander zugeordnet sind, dass die Seitenlinien 28 bzw. 29 zweier, einen gemeinsamen Bandabschnitt 32 führender Umlenkrollen 21 bzw. 22 sich jeweils im Bereich der Bandmitten x-x bzw. y-y der halben Bandbreiten B/2 schneiden. Unter Einhaltung dieser Bedingung wird der Bandabschnitt 32 sicher mit seinen Bandmittellinien x-x bzw. y-y über die Mitte jeder balligen Umlenkrolle 21 bzw. 22 geführt.
Anhand von Beispielen ist ersichtlich, dass sich durch Kantenverlängerung beim Verdrillen des Bandes 30 Randspannungen ergeben. Beispielsweise beim Wenden um 90° zwischen zwei Umlenkrollen mit dem Achsabstand L ergibt sich eine Kantenverlängerung L plus Delta L nach folgender Berechnung:
z.B. für die Verdrillung um 90° mit
B = 1.500 mm und
L = 30.000 mm ergibt sich gemäß 7a: L + DeltaL = √L² + (B/2)² (1) DeltaL(%) = (√L² + (B/2)² – L)·100/L DeltaL(%) = 0,0312 (2) DeltaL/L = Sigma/E; Sigma = DeltaL·E/L Sigma = 65,6 N/mm2 (3)
Hierin bedeuten:

B: = Bandbreite
L: = Längenabstand Rollenachse/Rollenachse
Delta L: = Kantenverlängerung
Sigma: = resultierende Randkantenspannung
E: = Elastizitätsmodul des Bandmaterials

Überschlägig ergibt sich bei einem Verdrillungswinkel von Phi = 30° ca. 30%; demnach Sigma = 22 N/mm² bei Delta L = 3,1 mm. Danach wird die erforderliche Balligkeit zur Entlastung der Bandkantenspannung (Sigma) angenommen mit Delta D = D – D' = 3,1 mm.
Bei der Verdrillung bleibt die Mittellinie des Bandes unverändert lang, während sich die Ränder nach dem Gesetz einer Schraubenlinie verlängern müssen. Daraus ergibt sich: L' = √L² + (B·Pi·Phi/360)² = √1 + (B + Pi·Phi/L/360)²
Der zweite Ausdruck in der Wurzel ist gegenüber der Zahl 1 immer klein, so dass angenähert gilt: L' = L[1 + 1/2(B·Pi·Phi/L/360)2]
Damit beträgt die Dehnung der Bandränder: EpsilonR = DeltaL/L = ((L' – L)/L = (L/L) – 1 = 1/2(B·Pi·Phi/L/360)2
Die Dehnung muss durch die Bandzugkraft aufgebracht werden, wobei sie linear zur Bandmitte hin abklingt. Epsilonm = EpsilonR/2 = Sigmam/E = FZ/(B·h·E) = 1/4(B·Pi·Phi/L/360)2
Bei Verdrillung Phi = 90° ist Fz/(B·h·E) = 1/4(Pi/4·B/L)2
Aufgelöst nach Verdrillungslängen (L) ergibt sich:
Hierin bedeuten:

Epsilon: = die durch Bandkraft aufzubringende Banddehnung
Epsilon_R: = Randkantendehnung
Epsilon_m: = mittlere Dehnung über die Bandbreite
FZ: = zulässige Bandkraft
F_spez: = spezifischer Bandzug
h: = Banddicke
Phi: = Verdrillungswinkel

Nach diesen Berechnungen ergeben sich die notwendigen freien Bandlängen L für Bandbreiten B zwischen 650 und 1980 mm für unterschiedliche Verdrillungswinkel Phi zwischen den Umlenkrollen 21 bzw. 22 in Abhängigkeit von einem spezifischen Bandzug F_spez und der Randkantenspannung Sigma in N/mm² und entsprechend die notwendigen Abspannlängen L in Metern gemäß Diagramm in 6. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wurden 6 Umlenkungen mit je einem Winkel Phi von 30° bei einer Bandbreite B = 1700 mm und einer Abspannlänge L von 30 m gewählt. Aus dem Diagramm gemäß 6 geht hervor, dass für diese Verhältnisse ein spezifischer Bandzug F_spez von ca. 12 N/mm² resultiert.
Entsprechend der Berechnung sind die Umlenkrollen 21 bzw. 22 ballig ausgebildet. Dabei entspricht der Durchmesserunterschied Delta D zwischen Mitte D und Stirnseite D' einer balligen Umlenkrolle 21, 22 in etwa dem Betrag der durch die Verdrillung des Bandes 30 um einen Winkelbetrag Phi verursachten Kantenver längerung Delta L bei unveränderlichem Achsabstand L der Umlenkrollen 21 bzw. 22.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt die Verhältnisse für einen praktischen Ausführungsfall wie folgt:

– Banddicke: 0,2–0,8 mm

– Bandbreite: 750–1500 mm

– freie Abspannlänge: ca. 30 m

– Rollendurchmesser: ca. 800 mm

– Ablenkwinkel je Rollenpaar: 30°
Die durch Verdrillung auftretenden erhöhten Randspannungen liegen sicher innerhalb des elastischen Bereiches und werden durch geeignete Wahl der Umlenkrollenballen kompensiert.
Die Umlenkrollenballen, z.B. 3–4 mm im Durchmesser bei 800 mm Rollendurchmesser und 1800 mm Ballenlänge, sorgen zudem für einen Selbstzentriereffekt und damit für exakten Bandlauf. Vor und hinter dem Bandwendeturm sind vorzugsweise Bandmittensteuereinheiten vorgesehen.
Mit der Erfindung wird durch Einsatz eines Bandwendeturms 20 zum Führen bzw. zum Wenden des Bandes 30 eine übersichtliche und unkomplizierte Vorrichtung geschaffen, die an beliebiger Stelle der Anlage einsetzbar ist. Gleichzeitig wird hierdurch die Höhe und Länge der großen Halle 41 unter erheblicher Kosteneinsparung reduziert und ein gleichsinniger Durchlauf des Bandes 30 von der Einlaufstation 1 bis zur Auslaufstation 12 der Anlage erreicht. Weitere Kosteneinsparungen und technische Vorteile ergeben sich dadurch, dass der Bandwendeturm 20 nach Art eines vertikalen Schlingenspeichers Mittel 25 zur Bandlängenkom pensation und/oder zur Einhaltung eines konstanten Spannungszustandes des Bandes 30 aufweisen kann.
Ferner wird mit der Erfindung auch die Möglichkeit eröffnet, die Bandlaufrichtung beliebig einzustellen oder das Band mit Parallelversatz von einer ersten Laufspur in eine im Abstand dazu verlaufende zweite Laufspur umzulenken. Damit eröffnen sich unkomplizierte Möglichkeiten der Bandführung durch unterschiedliche Anlagenteile eines mehrteiligen Anlagenkomplexes.
Ein Beispiel hierfür ist in der 8 rein schematisch gezeigt. Vom Anlagenteil I wird ein Band 30c in den Bandwendeturm 20 eingeführt und darin um 90° in der Bandlaufrichtung geschwenkt, worauf das Band 30c aus dem Turm 20 heraus zum Anlagenteil II geführt wird. Aus dem Anlagenteil III läuft das Band 30d in den Turm 20, wird darin gewendet und mit Parallelversatz aus diesem heraus in den Anlagenteil II weitergeführt. Aus dem Anlagenteil IV läuft das Band 30e in den Turm 20, wird darin gewendet und danach in den Anlagenteil II weiter transportiert. Aus dem Anlagenteil V läuft das Band 30f in den Turm 20, wird darin in seiner Laufrichtung um 90° geschwenkt und, ohne gewendet zu werden, aus dem Turm 20 in den Anlagenteil II weitergeführt.
Die in der 8 gezeigten Beispiele können je einzeln oder zu mehreren gleichzeitig in einem entsprechend ausgebildeten Bandwendeturm 20 durchgeführt werden. Sie dienen lediglich zum Aufzeigen der unterschiedlichen Möglichkeiten der Bandführung in dem Turm 20, je nach dessen Ausgestaltung mit einer oder mehrerer Gruppen von vertikal beabstandeten Umlenkrollen.

Claims

Verfahren zum Führen eines Stahlbandes (30) während seines Durchlaufs durch eine mehrere Behandlungsstationen aufweisende kontinuierliche Bandbehandlungsanlage, wobei dabei das Band (30) in einem Bandwendeturm (20) ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher über vertikal beabstandete obere und untere Umlenkrollen (21, 22) geführt und dabei von Umlenkrolle (21) zu Umlenkrolle (22) um jeweils einen Winkelbetrag so verdrillt wird, dass dabei das Band (30) nach Umlenkung um die letzte Umlenkrolle (22) von der Bandunterseite (33) beim Einlauf in den Bandwendeturm (20) zur Bandoberseite (34) beim Auslauf – bzw. umgekehrt – gewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit innerhalb des Bandwendeturms (20) in zwei Gruppen (20A) bzw. (20B) aufgeteilten Umlenkrollenpaaren (21a, 22a) bzw. (21b, 22b), a) das Band (30) in gleichsinnigen, sich fallweise zu 180° kumulierenden Winkelbeträgen (Phi₁ bis Phi_n) verdrillt wird, und b) die Laufrichtung und/oder die Laufspur, beispielsweise bei Parallelversatz des Bandes (30), bei dieser Umlenkung im Bandwendeturm (20) beliebig veränderlich einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrillungswinkelbetrag (Phi) des Bandes (30) zwischen einer oberen Umlenkrolle (21) und einer unteren Umlenkrolle (22) vom Verhältnis der freien Länge (L) des Bandes (30) zwischen diesen beiden Umlenkrollen (21, 22) zur Bandbreite (B) und der daraus resultierenden zulässigen Randspannung (Sigma_R) des Bandes (30) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Parallelversatzes zwischen zwei Laufspuren das Band (30) im Bandwendeturm (20) im Durchlauf durch eine erste Gruppe (20A) von Umlenkrollen (21a, 22a) in einen von der Richtung seiner Einlaufspur abweichenden Winkel verschwenkt und nach Durchlaufen einer dem Betrag des Seitenversatzes entsprechenden geraden Zwischenstrecke in eine zweite Gruppe (20B) von Umlenkrollen (21b, 22b) eingeführt und darin wieder in die ursprüngliche Richtung seiner Einlaufspur zurückgeschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation eines durch die Umlenkrollen (21, 22) bei der Bandwendung verursachten Seitenversatzes (S) das Band in einer ersten Gruppe (20A) von Umlenkrollen (21a, 22a) um einen Winkelbetrag weiter als um 180° verdrillt, in einem schrägen Winkel zur Bandeinlaufachse (x-x) aus der letzten, unteren Umlenkrolle (21a) heraus in einem Stück gerader Längsführung in Richtung gegen die Bandauslaufachse (y-y) zu, um den Betrag des Seitenversatzes (S) in eine zweite Gruppe (20B) von Umlenkrollen (22b) geführt und darin um einen Winkelbetrag in die zur Richtung der Bandeinlaufachse (x-x) koaxiale Bandauslaufachse (y-y) zurückgeschwenkt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung der Randspannungen des Bandes bei dessen Verdrillung im Bandwendeturm (20) ballige Umlenkrollen (21, 22) verwendet werden, wobei der die Balligkeit bestimmende Durchmesserunterschied einer Umlenkrolle (21, 22) in etwa dem Betrag der durch die Verdrillung des Bandes (30) um einen Winkelbetrag (Phi) bei gegebener freier Bandlänge (L) zwischen einem Umlenkrollenpaar (21, 22) entstehenden und eine Dehnung der Bandkantenbereiche verursachenden Kantenverlängerung entspricht.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung der Randspannungen des Bandes (30) bei Längenunterschieden bzw. Spannungsunterschieden des Bandes (30) innerhalb des Bandwendeturmes (20) durch Änderung der Abstände zwischen den unteren und den mit diesen zusammenwirkenden oberen Umlenkrollen (21, 22) kompensiert werden.
Vorrichtung zum Führen eines Stahlbandes (30) in einer kontinuierlichen Behandlungsanlage für Stahlband (30), wobei die Anlage Stationen für Behandlungsschritte wie Entfetten, Glühen, Verzinken, Dressieren, Lackieren, Kontrollieren, Aufwickeln etc. aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen ähnlich einem vertikalen Schlingenspeicher ausgebildeten Bandwendeturm (20) mit einer Anzahl von in vertikalen Abständen angeordneten oberen und unteren Umlenkrollen (21, 22), mit innerhalb des Bandwendeturms (20) in zwei Gruppen (20A) bzw. (20B) aufgeteilten Umlenkrollenpaaren (21a, 22a) bzw. (21b, 22b), die durch eine gerade Laufstrecke (31) des Bandes (30) im Winkel (Beta) in Richtung auf eine zur Bandeinlaufachse (x-x) koaxiale Bandauslaufachse (y-y) miteinander in Verbindung stehen, wobei die Umlenkrollen (21, 22) in Durchlaufrichtung des Bandes (30) jeweils von Umlenkrolle (21) zu Umlenkrolle (22) in gleichsinnigen Winkelbeträgen (Phi₁ bis Phi_n) relativ zur Bandeinlaufachse (x-x) verdreht angeordnet sind, dass die Summe der Winkelbeträge (Phi₁ bis Phi_n) der beiden Gruppen (20A) und (20B) sich vorzugsweise um 180° ergänzen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Umlenkrollen (21, 22), in der vertikalen Projektion gesehen, derart einander zugeordnet sind, dass die Seitenlinien (28) bzw. (29) zweier einen gemeinsamen Bandabschnitt (32) führender und um den Winkelbetrag (Phi) gegeneinander verdrehter Umlenkrollen (21) bzw. (22) sich jeweils in den Bandmittellinien (x-x) bzw. (y-y) der halben Bandbreite (B/2) schneiden.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor und hinter dem Bandwendeturm (20) Bandmitten-Steuereinheiten vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Umlenkrollen (21) des Bandwendeturms (20 Mittel (25) zur Einstellung des vertikalen Abstandes (L) und/oder zur Einstellung bzw. Konstanthaltung des Spannungszustandes im durchlaufenden Band (30) aufweisen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (21) bzw. (22) ballig ausgebildet sind, wobei der Durchmesserunterschied (Delta D) zwischen der Mitte (D) und der Stirnseite (D') einer balligen Umlenkrolle (21, 22) in etwa dem Betrag der durch die Verdrillung des Bandes (30) um einen Winkelbeitrag (Phi) verursachten Kantenverlängerung (Delta L) des Bandes (30) bei unveränderlichem Achsabstand (L) der Umlenkrollen (21) bzw. (22) entspricht.