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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Walzverfahren
für Aluminiumfolie.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Kaltwalzen von
Aluminium und dessen Legierungen bei der Herstellung von Blechen
mit geringer Dicke oder von Folien.
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Neben
anderen Verwendungen ist Aluminiumfolie weit als Umwicklungsmaterial
im Hausgebrauch verbreitet und hat üblicherweise eine Dicke im
Bereich von etwa 30 μm
bis etwa 5 μm.
Die Folie wird anfangs durch konventionelle Walzprozesse mit offenem
Spalt erzeugt, bei denen ein Band oder Blech aus Aluminium durch
eine Reihe von Walzgerüsten
oder wiederholt durch das gleiche Walzgerüst hindurchgeführt wird,
um die Metalldicke schrittweise auf eine gewünschte Dicke zu reduzieren.
Bei dünneren
Dicken, beispielsweise weniger als 100 μm, wird das Blech unter Bedingungen
mit geschlossenem Spalt gewalzt, wobei die Arbeitswalzen hinter
den Kanten des Blechs in Kontakt miteinander stehen. Wenn das Blech
dünner
wird, wird es immer schwieriger, eine ausreichende Belastung auf
das Blech zu übertragen,
um eine weitere Reduktion der Dicke zu erzielen. Daher wird beim
abschließenden
Walzstich für
sehr dünne
Blechdicken oder Folien das Blech gepackt gewalzt (ebenso als Doppel-Stich
(doubling pass) bekannt).
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Der
vorletzte Stich wird üblicherweise
als Split-Stich bezeichnet, da der Ausstoß des Gerüsts in zwei (oder mehrere)
separate Tocher-Coils gesplittet wird. Dies wird durch Walzen einer
ersten Länge
auf ein erstes Tocher-Coil, ein anschließendes Schneiden des Blechs
seitlich über
dessen Breite beim Ausstoß des
Walzgerüsts
und das nachfolgende Aufhaspeln des Ausstoßes aus dem nachfolgenden Walzgerüst auf einen
leeren Haspel zur Erzeugung eines zweiten Tochter-Coils erzielt.
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Beim
Doppel-Stich werden die Bleche jeder der zwei Tochter-Coils zusammengebracht
und simultan durch das Walzgerüst
mit einander gegenüberliegenden
Oberflächen
der zwei Bleche, die in Kontakt miteinander mit einem Trenn- oder
Freigabe-Material,
beispielsweise in der Form eines Öl, beschichtet sind, hindurchgeführt, so
dass die zwei Bleche nach dem Doppel-Stich voneinander getrennt
werden können.
Eine separate Operation wird angewendet, um die Bleche fein einzustellen,
die zwei Bleche voneinander zu trennen und diese als individuelle
Coils aufzuhaspeln.
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Obwohl
beim abschließenden
Stich zwei Bleche simultan durch das Walzgerüst hindurchgeführt werden,
sind die vollständige
Dickenreduktion für
den Split-Stich und den Doppel-Stich oft ähnlich.
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Die
Länge des
Blechs ist beim Splitten und dem Doppel-Stich bei deren Maximum,
wodurch die zum Walzen des Materials benötigte Zeit für jeden
Stich am längsten
ist. Dementsprechend wird es wünschenswert sein,
den Durchtritt des Blechs durch den Split- sowie den Doppel-Stich
zu beschleunigen. Jedoch können Schritte
unternommen werden, den Split-Stich zu beschleunigen, die jedoch
nicht auf den Doppel-Stich anwendbar sind. Die Metallqualität des abschließenden Produkts
sollte vorzugsweise nicht beeinflusst werden und eine Regelung der
Spannung und Kantenqualität
ist bei den während
des Doppel-Stichs eingesetzten dünnen
Foliendicken wichtig, um Band-Brüche
zu verhindern.
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Zusätzlich können Probleme
während
des Doppel-Stichs auftreten, die von einem gewissen Grad an Versatz
zwischen den zwei Blechen herrühren.
So können
beispielsweise Unterschiede in der durchschnittlichen Dicke, das
Bandprofil oder Unebenheiten zwischen den zwei Blechen sämtlich die
Qualität
des erzeugten Produkts beeinflussen. Wenn Aluminium gewalzt wird,
besteht ein Erfordernis, die Dicke des Blechs nahe einem spezifischen
Wert und innerhalb einer spezifischen Toleranz dieses Werts zu halten.
Aufgrund natürlicher Variationen
des Verfahrens und des zur Erreichung dieses Ziels eingesetzten
automatisierten Regelungssystems wird ein Blech erzeugt, welches
eine periodische Variation der Dicke entlang seiner Länge zeigt.
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Es
ist ebenso sehr wünschenswert,
das Band so eben wie möglich
zu halten; jedoch zeigen in der Praxis alle gewalzten Bleche periodische
Variationen ihrer Ebenheit, die sich über die Länge des Bands hinweg verändert.
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Die 1 und 2 der
beiliegenden Zeichnungen geben typische Beispiele der Variation
gemessener Dicken und der Ebenheit: 1 zeigt
die prozentuale Dickenvariation in Längsrichtung des Bands über eine
Nominaldicke; 2 zeigt, dass die Ebenheits-Verteilung
in i-Einheiten entlang der Länge
des Bands sich von Ort zu Ort auf dem Band verändert.
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Wenn
zwei Bleche zusammen in den Walzspalt eingebracht werden, wie dies
beim Stapel-Walzen der Fall ist, können Unterschiede in der Blechdicke
und Ebenheit der zwei Bleche an der gleichen Position Defekte der
Produktqualität
bewirken. Beispielsweise wird, wenn eins der Bleche dicker als der
Durchschnitt am gleichen Ort, an dem das andere Blech dünner als
der Durchschnitt ist, die Deformation der zwei Bleche an diesem Punkt
beim Hindurchtreten durch das Walzgerüst nicht die gleiche sein,
was zu einer Belastungsdifferenz zwischen den beiden Blechen führt. Wenn
die Belastungsdifferenz ausreichend groß ist, kann dies ein übereinander
Hinweggleiten der Bleche oder sogar Faltenwurf bewirken. Dieser
Effekt wird bei abnehmender Dicke der Bleche noch bemerkenswerter.
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In
der
US 4,680,250 wird
ein Verfahren zum Erzeugen eines Verbund-Aluminiumblechs zur Verwendung
in einer lithographischen Druckplatte beschrieben, bei der das Blech
mehr als einmal gepackt gewalzt wird. Das wiederholte Stapel- Walzen wird durchgeführt, um
eine Oberflächenrauheit
von 0,20–0,65 μm R
a sicherzustellen. Bei dem in diesem Dokument
beschriebenen Verfahren werden die sich gegenüberliegende Oberflächen der
zwei Bleche vollständig
voneinander getrennt und in Öl
vor jedem wiederholten Doppel-Stich wieder beschichtet.
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Die
vorliegende Erfindung versucht, ein verbessertes Folien-Walzverfahren zur
Verfügung
zu stellen, bei dem die Produktionszeit über alles reduziert werden
kann und der Effekt der oben beschriebenen Betriebs-Probleme reduziert
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Folien-Walzverfahren zum Erzeugen
dünner
Aluminiumfolie zur Verfügung,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen
von zwei Bändern
aus Aluminium; in Kontakt bringen der gegenüberliegenden Oberflächen der
zwei Bänder;
sowie Stapelwalzen der zwei Bänder,
wobei das Verfahren des Weiteren das Stapelwalzen der zwei Bänder zumindest
einmal mehr umfasst, wobei der zweite und jeder nachfolgende Stapel-Walzschritt mit den
zwei Bändern
in der gleichen oder im Wesentlichen gleicheren Überlagerung (registry) ausgeführt wird
wie der, mit der der erste Stapel-Walzschritt ausgeführt wurde.
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Somit
ist das Wesen der Erfindung, die zwei Bänder so nahe wie möglich in
der gleichen Überlagerung zu
halten, wie sie zwischen dem ersten und anschließenden Doppel-Stichen vorlag.
In anderen Worten müssen
die zwei Bänder
so nahe wie möglich
in der gleichen Längsposition
in Bezug aufeinander vorliegen, wenn sie durch den zweiten (und
jeden nachfolgenden) Doppel-Stich
hindurchtreten, wie dies beim Hindurchtreten durch den ersten Doppel-Stich
der Fall war. Diese Längs-Anpassung
der zwei Bänder
stellt sicher, dass während
des zweiten und einem späteren
Doppel-Stich jede Variation in der Dicke und/oder Ebenheit, die
während des
ersten Doppel-Stichs eingebracht wurde, bei beiden Bändern bei
im Wesentlichen der gleichen Position verbleibt. Die Längs-Anpassung
der Bänder
sollte so eng wie irgend möglich
erfolgen; jedoch können
geringe Versätze
toleriert werden, da die Längs-Wellenlänge der
Variationen in der Dicke und Ebenheit rechts signifikant ist und
Versätze,
die im Vergleich mit der Wellenlänge
der Variationen klein sind, akzeptabel sind.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein Freigabe-Material,
beispielsweise Walzöl,
auf eine Oberfläche
zumindest eines der Bänder
vor dem ersten Stapel-Walzstich aufgebracht und eine weitere Menge eines
Freigabe-Materials wird auf die Oberfläche der Bänder zwischen den zwei Stapel-Walzstichen aufgebracht,
wobei die weitere Menge weniger als die vor dem vorangegangenen
Stapel-Walzstich aufgebrachte Menge ist.
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Die
zwei Stapel-Walzstiche können
die abschließenden
Walzstiche darstellen oder sie können
von einem oder mehreren weiteren Stichen gefolgt sein, wobei die
weiteren Stiche Doppel-Striche sein können oder auch nicht. Wenn
die zwei Stapel-Walzstiche die abschließenden Stiche darstellen, können sie
vorzugsweise vom Aushaspeln der zwei Bänder sowohl zusammen auf einem
gemeinsamen Coil oder einzeln auf separaten Coils gefolgt werden.
Wenn den zwei Stapel-Walzstichen
weitere Stiche folgen sollen, kann optional ein weiteres Freigabematerial
vor den weiteren Stichen aufgebracht werden.
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Vorzugsweise
ist die zwischen den zwei Stapel-Walzstichen aufgebrachte Menge
an Freigabematerial weniger als die Hälfte der Menge an Freigabematerial,
welche vor dem ersten Stapel-Walzstich
aufgebracht wurde.
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Idealerweise
wird kein weiteres Freigabematerial zwischen den zwei Stapel-Walzstichen
aufgebracht, wobei in diesem Falle die zwei länglichen Bänder zwischen den zwei Stapel- Walzstichen nicht
voneinander getrennt werden müssen.
Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die zwei Stapel-Walzstiche
die abschließenden
Stiche darstellen.
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Abhängig von
der Dicke, bei der der erste Stapel-Walzstich beginnt, kann zumindest
einer der zwei Stapel-Walzstiche mit Walzen in einem Aufbau mit
offenem Spalt durchgeführt
werden.
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Es
gibt zwei Verfahren der Handhabung des Bands zwischen den zwei Stapel-Walzstichen.
Im ersten Verfahren werden die zwei Bänder kontinuierlich von dem
ersten Stapel-Walzstich zu dem zweiten Stapel-Walzstich zugeführt, optional
zum Aufbringen des weiteren Freigabematerials getrennt. Im zweiten
Verfahren werden die zwei Bänder
nach dem ersten Stapel-Walzstich auf gehaspelt und anschließend zur
Anwendung des zweiten Stapel-Walzstichs abgewickelt. Wenn das zweite
Verfahren angewendet wird, wird ersichtlich, dass der zweite Stapel-Walzstich auf dem
gleichen Satz von Walzen wie der erste Stapel-Walzstich ausgeführt werden
kann.
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Das
zweite Verfahren ist das bevorzugte Verfahren. Um die Überlagerung
(registry) zwischen den zwei Blechen beizubehalten, wird bevorzugt,
dass die zwei Bänder
nach dem ersten Stapel-Walzstich nicht voneinander getrennt werden,
sondern zusammen und immer noch in Überlagerung auf einen gemeinsamen,
kombinierten Coil aufgehaspelt werden. In der Folge werden die zwei
Bänder
vor dem zweiten Stapel-Walzstich zusammen von dem kombinierten Coil
abgewickelt und können
optional vor dem Hindurchführen
durch die Arbeitswalzen für
den zweiten Stapel-Walzstich zur Aufbringung des weiteren Freigabematerials
voneinander getrennt werden. Somit wird das kombinierte Coil eine
Quelle für
ein Paar von Aluminium-Folienbändern, die in
Bezug auf Dicke und Ebenheits-Variationen
aufeinander abgestimmt sind und somit insbesondere zur Verwendung
in einem abschließenden
Stapel-Walzstich
geeignet sind.
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Als
Ergebnis dieses Ansatzes kann die vollständige Herstellungszeit deutlich
reduziert werden, da die Länge
des Metalls, die durch jede der Walzgerüste hindurchtritt, nicht die
Länge erreicht,
wie die äquivalente Bandlänge unter
Verwendung des konventionellen Verfahrens. Tatsächlich kann die Dauer des Split-Stichs halbiert
werden, wenn die Reduktionen beim konventionellen Split-Stich und
dem konventionellen Doppel-Stich ähnlich sind. Darüber hinaus
sind, da die Bänder
zumindest einmal vor dem abschließenden Doppel-Stich gepackt
gewalzt werden, die Bänder
besser aufeinander angepasst als beim konventionellen Verfahren
für den
abschließenden
Doppel-Stich und das Ausmaß an
Erholungs-Verlusten
aufgrund des Versatzes in der Länge
wird reduziert.
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Der
hierin vorgenommene Bezug auf Aluminium wird so verstanden, dass
damit sowohl das Metall als auch dessen Legierungen, die in Folien
gewalzt werden können,
umfasst sind.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nunmehr nur beispielhaft und mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein
Graph der Dicken-Variation in Längsrichtung
einer Länge
eines Aluminium-Bands, welches durch eine Vielzahl von Walzstichen
bearbeitet wurde, darstellt;
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2 ist
ein Diagramm der Ebenheits-Verteilung entlang der selben Länge des
Bands aus 1; und
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3 und 4 sind Diagramme,
die die Vorrichtung darstellen, die zum Durchführen des Verfahrens des Folienwalzens
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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3A und 3B stellen
das Stapel-Walzen auf einem Walzgerüst dar, welches eine In-Line-Doppel-Eignung
aufweist.
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In
der 3A sind zwei Coils 1, 2 einer
Metallfolie gezeigt, die jeweils ein separates Band einer Folie zu
einer Kanten-Einstellungseinheit und einer Reihe von Führungswalzen 3 zuführen. Die
zwei Coils 1, 2 wurden unter Verwendung einer
konventionellen Vorrichtung – Walzgerüste – (nicht
gezeigt) durch Reduzieren der Dicke eines ursprünglichen Folienbands in sukzessiven
Walzgerüsten
und durch das anschließende
Splitten des Bands in zwei Tochter-Bänder, die individuell aufgehaspelt
werden, erzeugt wurden.
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Um
das Coil 2 abzuwickeln, wird es im Gegenuhrzeigersinn gedreht
und das Band tritt entlang des durch die Linie 8 dargestellten
Pfads aus.
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Um
das Coil 1 abzuwickeln, wird es ebenso im Gegenuhrzeigersinn
gedreht und ein Freigabemedium, üblicherweise Öl, wird
von einem Sprühbalken 4 auf
die äußere Oberfläche des
Coils 1 aufgebracht.
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Das
von dem Coil 1 ablaufende Band läuft entlang eines Pfads 5 ab
und verläuft
somit, wie gezeigt, über
das Coil 2. Wenn das Band von dem Coil 1 über das
Coil 2 abläuft,
läuft es
auf das von dem Coil 2 ablaufende Band auf und die zwei
Bänder
werden zusammen entlang des Pfads 8 zu der Feineinstell-Einheit 3 geführt. Es
wird ersichtlich, dass das Freigabemedium von dem Sprühbalken 4 auf
die Oberfläche
des aus dem Coil 1 ablaufenden Bands, die dem von dem Coil 2 ablaufenden
Band gegenüberliegt,
aufgebracht wird; somit nehmen die zwei Bänder zwischen sich eine dünne Schicht
von Freigabemedium in Sandwichweise auf. Außerhalb der Feineinstell-Einheit
führt ein
Satz von Führungs-Walzen
(bridle rolls) 10 die Bänder
zwischen die Arbeitswalzen 11, 12 eines Walzgerüsts, wo
deren Dicke reduziert wird. Die Ausgangsseite des Walzgerüsts ist
nicht gezeigt. Obwohl ein zweifach hoher Aufbau eines Walzgerüsts aus
Gründen
der Klarheit in der Zeichnung dargestellt ist, ist es üblicher,
das Walzen in einem vierfach hohen Aufbau durchzuführen. Der verwendete
Aufbau ist jedoch für
diese Erfindung unerheblich. 3B ist
die gleiche wie 3A, ausgenommen, dass sie eine
alternative Zufuhr-Anordnung von dem Coil 1 und ebenso
eine alternative Weise des Aufbringens des Freigabe-Mediums zeigt.
In der Anordnung gemäß 3B wird
das Coil 1 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wodurch das Band
abgewickelt wird und entlang eines durch die Linie 6 gekennzeichneten
Pfads abläuft.
Währenddessen
läuft das
Band von dem Coil 2 entlang eines durch die Linie 9 gekennzeichneten
Pfads ab. Nachdem Führen
des von dem Coil ablaufenden Bandes über das Coil 2, wird
dieses von dem von Coil 2 ablaufenden Band getrennt und
verläuft
entlang eines durch die Linie 8 gekennzeichneten Pfads.
Die Separation wird durch Hindurchführen der Bänder über jeweilige beabstandete
Walzen 17, 18 erzielt. Während der Trennung wird ein
Freigabemedium aus einem Sprühbalken 7 zwischen
die zwei Bänder
aufgesprüht,
bevor diese wieder bei der Feineinstell-Einheit 3 zusammengebracht
werden.
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Alternativ
zu separaten Coils 1 und 2 können die zwei Tochter-Bänder auf
einer separaten Maschine gedoppelt werden, wodurch die zwei Bänder zusammen
auf einem gemeinsamen Coil aufgehaspelt werden, während ein
Separationsmedium, üblicherweise Öl, zwischen
die beiden Schichten aufgebracht wird. Die beiden Bänder können zusammen
fein eingestellt werden, um ein kombiniertes Coil einer vorab eingestellten
Breite zu ergeben, jedoch ist dieses nicht notwendig. Das kombinierte
Coil würde
dann zu einem konventionellen Walzgerüst gebracht und in seiner Dicke
auf eine erforderliche Dicke reduziert.
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Das
Stapel-Walzen wird zumindest mit einem Stich vorab und für zumindest
einen zusätzlichen
Stich in der Prozessroute durchgeführt.
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Die
Folien-Doppelschicht mit reduzierter Dicke, die von dem ersten Stich
durch das Walzgerüst
aus 3 hindurchtritt, wird danach herum
zu dem gleichen Walzgerüst
oder zu einem anderen Walzgerüst
für zumindest
einen weiteren Doppel-Stich gebracht. Abhängig von dem Gerüst-Aufbau
können
alternative Verfahren angewendet werden. Im ersten Verfahren, welches
auf ein Tandem-Gerüst
anwendbar ist, werden die aus den Arbeitswalzen 11, 12 austretenden
zwei Bänder
in einem kontinuierlichen Prozess zu einem weiteren Satz von Arbeitswalzen
(nicht gezeigt) geführt,
wo sie einem zweiten Doppel-Stich unterzogen werden. Optional werden
vor dem Eintritt in den zweiten Satz an Arbeitswalzen die Bänder voneinander
getrennt und ein Freigabe-Medium wird in einer Menge, die geringer
ist als die, die während
des ersten Doppel-Stichs aufgebracht wurde, in ähnlicher Weise, wie der in 3B gezeigten
(Merkmale 7, 17 und 18) zugefügt.
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In
einem zweiten Verfahren werden die aus den Arbeitswalzen 11, 12 austretenden
zwei Bänder
zusammen auf einem gemeinsamen Coil aufgehaspelt. Dieses in 4 unter
dem Bezugzeichen 19 gezeigte kombinierte Coil wird anschließend dazu
verwendet, in dem in 4 gezeigten Aufbau einem zweiten
Doppel-Stich zugeführt
zu werden.
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In
dem in 4 gezeigten Aufbau ist das komplettierte Coil 19 aus
dem vorherigen Doppel-Stich, welches aus zwei miteinander aufgehaspelten
Bändern
besteht, in der inneren Position (d. h. dort, wo das Coil 2 in
dem Aufbau aus 3 platziert war). Vor
der Feineinstell-Einheit 3 werden die zwei Bänder voneinander getrennt
und eine zusätzliche
Menge an Freigabe-Medium wird aus dem Sprühbalken 7 aufgegeben.
Die aufgebrachte Menge ist geringer als die, die während des
vorherigen Doppel-Stichs aufgebracht wurde. An der Feineinstell-Einheit 3 werden
die zwei Folienbänder
vor dem Zuführen über die
Führungs-Walzen
(bridle rolls) 10 auf die Arbeitswalzen 11, 12 wieder
miteinander in Kontakt gebracht, um die Dicke der Folien-Doppelschicht auf
eine gewünschte
Foliendicke zu reduzieren. Außerhalb
des Walzgerüsts
wird die Folien-Doppelschicht in konventioneller Weise aufgehaspelt.
Die Ausgangsseite des Walzgerüsts
ist in der Figur nicht gezeigt. Wiederum ist aus Gründen der
Klarheit der Aufbau des Walzgerüsts
als zweifach hoher Aufbau dargestellt, obwohl der Aufbau für diese
Erfindung unerheblich ist.
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Obwohl 2 zwei
Bänder
zeigt, die den Pfaden 8 und 9 folgen und für das wiederholte
Aufbringen des Separations-Mediums
voneinander getrennt sind, so ist dies nicht notwendigerweise wesentlich.
Wenn bereits eine ausreichende Menge an Freigabe-Medium zwischen
den Bändern
von dem vorhergehenden Stich vorliegt, kann im Anschluss ein zusätzliches
Medium nicht erforderlich sein.
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Wenn
dies der abschließende
Stich für
das Produkt ist, wird das aus den zwei Bändern bestehende Coil zu einem
Separator gebracht, wo die zwei Bänder voneinander getrennt und
individuell aufgehaspelt werden.
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Es
wird ersichtlich, dass, welches Verfahren auch immer angewendet
wird, um das Band zwischen den Doppel-Stichen handzuhaben, die zwei
Bänder,
wenn sie durch den zweiten Doppel-Stich hindurchtreten, in der gleichen
oder im Wesentlichen der gleichen Überlagerung miteinander vorliegen,
wie, wenn sie durch den ersten Doppel-Stich hindurchtreten.
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Es
ist hinlänglich
bekannt, dass die zwei Bänder
nicht zufriedenstellend und ohne Beschädigung der Oberfläche oder
des Bands, insbesondere bei dünneren
Dicken, voneinander getrennt werden können, ohne dass ein Freigabe-Medium
zwischen die Bänder
aufgebracht wurde. Obwohl eines der konventionellen Walzöle mit oder
ohne Additive das bevorzugte Medium sowie das am höchsten kompatibel
mit den beim Band-Walzen
verwendeten Ölen
ist, so können
alternative Freigabe-Medien
so wie White Spirit eingesetzt werden. Die Oberfläche der
Folie ist bezüglich
der Menge und der Art an vorliegendem Medium sensibel. Wenn eine
zu große
Menge an Medium vorliegt, kann dies zu Defekten wie Flecken oder
Blasen führen.
Um derartige Defekte bei der Anwendung multipler Stapel- Walzstiche zu minimieren,
wurde ermittelt, dass die Menge an aufgebrachtem Öl pro Meter
der Folie für
jeden Doppel-Stich nach dem ersten Stich auf eine Menge reduziert
werden muss, die geringer als die vor dem ersten Doppel-Stich aufgebrachte
Menge ist. Vorzugsweise ist die Menge an Öl geringer als die Hälfte der
vor dem ersten Doppel-Stich aufgebrachten Menge und ganz besonders bevorzugt
wird kein zusätzliches Öl zwischen
den Doppel-Stichen zugefügt.
Dies bedeutet, dass die minimale Menge an zusätzlichem Öl, welche zwischen den zwei
Doppel-Stichen aufgebracht wird, Null ist. Restliches Öl verbleibt
nach einem Doppel-Stich auf der Oberfläche der Bleche und wird zu
nachfolgenden Doppel-Stichen mitgetragen. Wo kein Öl zwischen
aufeinander folgenden Doppel-Stichen zugefügt wird, müssen die Bleche nicht voneinander
separiert werden und anstelle dessen kann die Folien-Doppelschicht
direkt zum nächsten Walzgerüst zugeführt werden
oder kann zum nachfolgenden Walzen auf gehaspelt werden. Dies wird
durch die erforderlichen Oberflächeneigenschaften,
die erforderlichen Dicken und die vollständige Anzahl von angewendeten
Doppel-Stiche bedingt.
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Obwohl
in den 3 und 4 nur ein
Walzgerüst
zum Stapel-Walzen
der Metallfolie gezeigt ist, können
zusätzliche
Walzgerüste
für weiteres
Stapel-Walzen eingeführt
werden. Alternativ hierzu kann nur ein Walzgerüst mit der Folien-Doppelschicht angewendet
werden, wobei diese zwei oder mehrere Male durch das gleiche Walzgerüst hindurchgeführt wird.
Obwohl das Stapel-Walzen üblicherweise
auf das Walzen mit geschlossenem Spalt geschränkt ist, kann ebenso ein multiples
Stapel-Walzen mit offenem Spalt auf die Folien-Doppelschicht in den ersten Doppel-Stichen
angewendet werden.
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Die
Sprühbalken 4, 7 weisen
einen konventionellen Aufbau auf und umfassen einen Hauptbalken, durch
den eine Reihe von Düsen,
die Nebeldüsen
sowie Düsen
für einen
konischen oder flachen Sprühstoß sein können, gefüllt werden.
Ein einfacherer Aufbau, bei dem das Medium schlicht Öl auf das Blech
auftropft, kann ebenso ausreichend sein. Ein alternatives Mittel
zum Einführen
des Öls
auf die Bleche ist beispielsweise eine perforierte Röhre, die
zwischen und in Kontakt mit einer Oberfläche jeder zwei Folienbleche
ist, sein. Das Innere der perforierten Walze ist mit einer Ölzufuhr
derart verbunden, dass das Öl
in der Lage ist, durch die Perforation in deren Oberfläche hindurchzutreten
und auf die Oberfläche
jeder der Bänder
aufgebracht zu werden, wenn diese vorbeigeführt werden. Öl kann nur
auf einer der zwei Bänder
auf die Oberfläche
dieses Bands, welches später
in Kontakt mit dem anderen Band steht, aufgebracht werden. Das Öl kann auf
eine separate Vorrichtung zum Off-Line-Doppeln unter Verwendung
eines konventionellen Sprays aufgebracht werden und dort, wo die
zwei Tochter-Bänder
als Coils für
ein späteres
multiples Stapel-Walzen gespeichert werden, kann das Öl auf das
Band gesprüht
werden, während
es abgewickelt wird, oder, wenn das Band einmal von dem Haspel abgewickelt
ist, jedoch vor dem Punkt, wo das Band mit dem anderen Band in Kontakt
kommt.
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Ein
typisches Stichschema für
die Produktion konventioneller Aluminiumfolie für den Haushalt würde mit
einem Band mit 450 Mikrometer Dicke starten und dann in aufeinander
folgende Stichen dieses herunterwalzen auf 215→100→47→23→10,5 Mikrometer, wobei der
letzte Stich der Doppel-Stich ist. Für ein 10 Tonnen Coil mit 1700
mm Breite ergibt sich eine Tabelle an genäherten Produktionszeiten wie
unten als Tabelle 1:
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Wenn
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung das multiple Stapel-Walzen durchgeführt wird
und der „Split
Stich" verdoppelt
wird, wird die vollständige
Zeit, wie dies in Tabelle 2 gezeigt ist, stark reduziert.
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Die
Reduzierung der vollständigen
Kontaktzeit ist 40 Minuten oder 13%.
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Für eine Konverter-Folie
könnte
ein typisches konventionelles Stichschema bei einem Band mit 400 Mikrometer
Dicke beginnen und anschließend
in aufeinander folgenden Stichen heruntergewalzt werden über 220→110→55→26→14→6,5 Mikrometer
mit wiederum dem letzten Stich als Doppel-Stich.
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Unter
Verwendung der gleichen Coilgröße, wie
oben beschrieben, stellt die Tabelle 3 eine Näherung der zum Walzen eine
10 Tonnen Coils erforderlichen Zeit zur Verfügung.
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Hier
würden
wiederum dann, wenn in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung der Split-Stich verdoppelt würde, 62
Minuten eingespart (13% der vollständigen Kontaktzeit).
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Wenn
zusätzlich
auch der zweite bis zum letzten Stich verdoppelt wird, können weitere
35 Minuten eingespart werden (21% der vollständigen Kontaktzeit).
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Die
Verwendung multipler Stapel-Walzstiche stellt zusätzlich zur
signifikanten Reduzierung der Kontaktzeit über alles weitere Vorteile
zur Verfügung.
Da die Folie dünner
wird, wird sie anfälliger
für Bandbrüche und
weniger in der Lage sein, Belastungs-Unterschiede aufzunehmen. Durch
Doppeln des Bands in früheren Stichen
wird die Eintrittsdicke der gedoppelten Folie größer gehalten und somit werden
mehr Möglichkeiten zur
Vergrößerung der
Dickenreduktion und zum Vergrößern der
Geschwindigkeit des Materials durch das Walzgerüst erreicht. Je dicker das
Material ist, desto weniger anfällig
für Kantenschäden ist
es, was ermöglicht, dass
das Feineinstellen des Kantenmaterials beim Split-Stich vermieden
werden kann.
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Beim
abschließenden
Doppel-Stich bei einem konventionellen Walzverfahren unter Verwendung
nur eines einzelnen Doppel-Stichs
müssen
die zwei Tochter-Coils gut aufeinander angepasst sein. Jedoch besteht oft
das Problem, dass nahe dem Start und nahe dem Ende der zwei Tochter-Coils
Variationen in der Dicke auftreten. Ebenso liegt ein prädominantes
Zufallsmuster in der Variation der Dicke des eintretenden Bands
auch dann vor, wenn automatische Dicken-Regler angewendet werden,
um die Dicke des Bands innerhalb einer Toleranz entlang der Länge des
Coils zu halten. Die Spitzen und Mulden in der Dicke werden daher
kaum bei den zwei von den Tochter-Coils abgewickelten Bändern übereinstimmen.
Auch kann bei den Tochter-Coils die Band-Ebenheit als Ergebnis des
Reduktionsprozesses selbst und ebenso als Ergebnis des Aufhaspel-Prozesses
variieren. Das Bandprofil (womit die Variation in der Dicke entlang
der Breite des Bands gemeint ist) variiert über die Länge des Bands, wenn auch nur
als langsam variierende Funktion. Wenn zwei Tochter-Bänder übereinander
gelegt werden, kommen die Einführungsprofile
und Abschlussprofile von einem Ende des ursprünglichen Coils und von der
Mitte des ursprünglichen
Coils und sind somit ungeeignet, aufeinander angepasst zu sein.
Solch eine Differenz wird überspitzt,
wenn zwei Tochter-Coils in einander entgegenstehenden Sinnen abgenickelt
werden, d. h. über-
und unterwickelt, wobei in diesem Fall das Profil eines Coils der
Spiegel des Profils des anderen Coils ist. Schließlich tritt
manchmal der Fall ein, dass Coils ohne Beziehung zueinander verwendet
werden, beispielsweise wo ein kleines Coil (manchmal ein „dog-end" genannt) dazu verwendet
wird, Längen
aufeinander anzupassen. In diesen Fällen ist es extrem unwahrscheinlich,
dass die zwei Bänder,
die im abschließenden
Doppel-Stich verwendet wurden, aufeinander passen. Das multiple
Stapel-Walzen reduziert ebenso Probleme, die üblicherweise bei der Verwendung
eines konventionellen abschließenden
Doppel-Stichs auftreten. Je dicker die Dicke des Materials im ersten
Doppel-Stich ist, desto nachsichtiger ist es in Bezug auf jeden
Versatz, wodurch in dem einen oder mehreren nachfolgenden Doppel-Stichen
die Bänder besser
als Ergebnis dessen, dass sie schon einmal zusammengeführt wurden,
zusammen.
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Die
Ergebnisse von zwei separaten Versuchen unter Verwendung des oben
beschriebenen multiplen Stapel-Walzverfahren werden im Folgenden
Dargestellt.
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Versuch 1
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Ein
gepackt gewalztes Coil aus einer Folie der AA8000 Serie mit 1310
mm Breite, welches aus zwei Bändern
besteht, die jeweils eine Dicke von 18 Mikrometern aufweisen, wurde
mittels eines konventionellen Verfahrens unter Verwendung eines
abschließenden
Doppel-Stichs produziert. Mit den in Überlagerung verbleibenden Bändern und
ohne weitere Zufügung
von Öl
zwischen diesen wurde das Coil zu dem Walzgerüst für einen zweiten Doppel-Stich
gebracht, der die Dicke jedes Bands auf 10,5 Mikrometer Dicke brachte.
Die Belastungen und Geschwindigkeiten für diesen Stich waren mit denjenigen
vergleichbar, wie sie in einem konventionellen abschließenden Stich
vorliegen.
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Die
Walzen wurden verschlissen und führten
zu wiederholtem Brechen der Bänder.
Jedoch war die Oberflächenerscheinung
der matten Oberfläche
der Bänder
sehr gut und frei von Fehlern. Die Bänder wurden unter Verwendung
eines LECO (Markenname) getestet, um die verbleibenden Öl-Niveaus
zu untersuchen. Da kein zusätzliches Öl zugefügt wurde,
sollte der vollständige
Kohlenstoffgehalt für
das Ausgangsmaterial geringer als der des Eintrittsmaterials sein.
Während
hierbei eine geringere Reduktion in den gemessenen Kohlenstoffniveaus
vorlag, war die Reduktion nicht signifikant. Dies könnte damit
begründet sein,
dass der vollständige
Kohlenstoffgehalt durch das Restöl
an der glänzenden
Oberfläche
dominiert wird.
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Topographische
Messungen der matten und der glänzenden
Oberflächen
wurden ebenso ausgeführt. Die
durchschnittliche Rauheit der Oberflächen ist unten in Tabelle 4
dargelegt, in der:
Ra die Durchschnitt-Rauheit ist. In diesem
Fall wurde die arithmetische Durchschnittshöhe über den Bereich der gemessenen
Probe berechnet (konventionellerweise wird dies entlang einer Linie
berechnet); und
Rz der Durchschnitt der fünf größten Spitze-Tal-Unterschiede
ist.
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Versuch 2
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Ein
Coil einer 8006 Aluminiumlegierung 1,2 k. i. m. mit 1565 mm Breite
wurde in drei Stichen durch ein erstes Walzgerüst mit aufeinander folgenden
Ausgangsdicken von 215, 116 und 55 μm gewalzt. Die Doppel-Stiche
wurden dann auf einem zweiten Walzgerüst mit nacheinander folgenden
Ausgangsdicken von 27 und 13 μm
durchgeführt.
Bei jedem der Doppel-Stiche wurde das Coil fein eingestellt; zuerst
herunter auf 1520 mm und anschließend auf 1490 mm. Die Bänder wurden
dann getrennt und geglüht.
Die gedoppelten Bänder wurden
nicht getrennt und kein Öl
wurde zwischen den zwei Doppel-Stichen zugefügt. Aus Gründen, die nicht mit dem multiplen
Stapel-Walzverfahren zusammenhängen,
lag eine Zeitverzögerung
von 2 Monaten vor einem dritten Doppel-Stich, der auf das Coil aufgebracht
wurde, vor. Tabelle 5 stellt die Walzgerüst-Bedingung für jeden
der sechs Stiche dar.
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Nach
dem erfolgreichen abschließenden
Doppel-Stich wurde das Abschlussband analysiert. Die Rauheits-Ergebnisse
für die
matte Seite einer Probe des Bands nahe des Endes des Coils war Ra
= 0,539 Mikrometer. Zum Vergleich liegt dieser Wert für eine konventionelle
8006 Legierung bei Ra = 0,454 Mikrometern. Die Topographie-Resultate
waren ebenso gut. Das Coil wurde getrennt und weitere Proben wurden
nahe dem Anfang des Coils genommen:
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Die
Topographie war ebenso gut, obwohl die matte Oberfläche einige
Flecken aufwies, die aber auf die lange Dauer zwischen den Doppel-Schichten
zurückgeführt werden,
was die Verdampfung einiger Mengen des Separations-Öls ermöglicht hat.
Eine Probe wurde durch eine simulierte Glühung hindurchgeführt. Das
gesamte Coil wurde im Anschluss gleich simuliert geglüht. Das
daraus resultierende Coil musste die nachfolgenden Spezifikationen
erfüllen:
UTS: 105; Dehnung: 3,5; Bruchfestigkeit: 90. Die gemessenen Werte
für das
Material bei 13,6 Mikrometern Dicke übertrafen die Spezifikation,
wie dies unten gezeigt wird:
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Die
Resultate für
die simuliert geglühte
Probe waren:
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Weitere Versuche
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Weitere
Versuche wurden durchgeführt,
bei denen die Menge an zusätzlich
aufgebrachtem Öl
zwischen den Doppel-Stichen variierte, und Versuche wurden ebenso
durchgeführt,
in denen das Doppeln auf einer separaten Maschine durchgeführt wurde.
