EP0732160A2 - Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, und Richtanlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, und Richtanlage zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0732160A2 EP95118599A EP95118599A EP0732160A2 EP 0732160 A2 EP0732160 A2 EP 0732160A2 EP 95118599 A EP95118599 A EP 95118599A EP 95118599 A EP95118599 A EP 95118599A EP 0732160 A2 EP0732160 A2 EP 0732160A2
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straightening
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous straightening of thin metal strips, in particular aluminum and stainless steel strips with strip thicknesses of 0.1 mm to 0.5 mm in a strip process line.
  • Thin metal strips such as lithography strips made of aluminum or bright annealed stainless steel strips, have to meet the ever increasing demands on strip flatness with the highest quality of the strip surface according to today's standard.
  • tensile stretching and stretch-bending straightening are known, which have always been further developed in order to meet the aforementioned requirements.
  • the stretching with an intermediate drawing stretching roller pair (DE 39 12 676)
  • the use of a concave-convex drawing roller (DE 42 30 243)
  • the so-called coil set control (DE 43 23 385) are particularly worth mentioning.
  • the flatness can be improved to an increasing extent up to ⁇ 1 I-Unit.
  • 1 I-unit corresponds to the measuring accuracy of 10 ⁇ m / m for length differences in the metal strip.
  • the flatness cannot be measured continuously on-line after straightening, since the metal strip in question appears optically flat in the strip process line due to the strip tension.
  • measuring devices that measure the strip tension distribution over the strip width and from this allow conclusions to be drawn about the flatness - so-called shapemeter rolls - cannot be used in these cases because the measuring accuracy of approx. ⁇ 2 - 5 I-Units is not sufficient to detect residual ripples in the order of less than 1 I-Unit. Consequently, a test piece must always be separated from a directed coil and measured off-line on a flat position measuring table.
  • the invention has for its object to provide a method according to which thin metal strips, in particular aluminum and stainless steel strips with strip thicknesses of 0.1 mm to 0.5 mm can be straightened on-line and continuously properly.
  • a straightening system suitable for carrying out this method is to be created.
  • the invention is based on the knowledge that the judging result is essentially dependent on influencing variables, such as the band unevenness and the band profile, before straightening. If these influencing variables are determined, the straightening process can be optimized by varying the strip tension, degree of stretch, concave arching or convex bulging of a tension roller used as a correction roller during tension stretching and by the immersion depth and deflection of stretch bending rollers during stretch bending straightening. In this context it is also important that the degree of stretching can generally be minimized in order to influence the material properties of the metal strip in question as little as possible and still obtain the same judging result.
  • influencing variables such as the band unevenness and the band profile
  • the tension roller which works as a correction roller, must be convex. Depending on the strength of the edge shafts, it may be necessary to adjust the tension or correction roller increasingly convex and finally to increase the degree of stretching.
  • the initial imprecision changes from edge waves to center dishes If the tension or correction roller is concave, the degree of stretching can be reduced in order to achieve the same straightening result. In this case, the tensile or correction roller will be increasingly concave as the thickness of the center dishes increases. In the case of low input unevenness, a corresponding adjustment of the tension or correction roller from convex to concave can be sufficient to compensate for edge shafts and subsequent center dishes.
  • the unevenness in the infeed area of the metal strip in question is always measured, so that the straightening parameters during stretching (degree of stretch, contour of the tension or correction roller) and / or stretching bending straightening (strip tension, degree of stretching, immersion depth and deflection of the stretching roller) are continuously controlled by means of a forward control and can be optimally adjusted.
  • the optimal guide values for the different metal strips can be determined once in a test field with subsequent off-line flatness measurement and then saved. If the same belt type is run again in the belt process line, the straightening system in question automatically adjusts itself to the stored guide values and adjusts the setting values during the belt run.
  • aluminum coils which are usually on the outside diameter Have center bowls and edge shafts on the inside diameter, which are optimally aligned over the entire coil length.
  • the second influencing variable, the strip profile can be measured online using a traversing thickness measuring device.
  • the setting values of the corresponding straightening system can also be optimized in this way, but the influence of the strip profile during the straightening process is not as great as that of the strip unevenness.
  • the straightening system shown serves for straightening thin metal strips 1, in particular aluminum strips and stainless steel strips with strip thicknesses of 0.1 mm to 0.5 mm.
  • This straightening system has a pull roller set 2 and a brake roller set 3.
  • the brake roller set 3 is preceded by a measuring station 4 with at least one measuring device 5 for measuring the distance perpendicular to the relevant metal strip 1 and over the bandwidth.
  • a stretch roller set 6 with a brake roller 7 and a pull or correction roller 8 with concave and convex adjustable crowning is arranged.
  • the stretch bending device 11 has stretch bending rollers 12.
  • a winder 13 connects to the pull roller set 2.
  • band unevenness can be measured continuously and the measurement results can be passed on to the control device 14 in real time, so that an optimal setting of the straightening parameters and consequently of the straightening units is always guaranteed by means of a pre-regulation, so that a continuous band error correction is achieved on-line .
  • an optimal setting of the tape tension in front of the rewinder 13 can be achieved, namely if the measuring station 4 has a tape thickness measuring device which traverses the bandwidth and the tape tension is regulated in advance directly before the rewinder via the rewinder 13.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Richten von dünnen Metallbändern, wonach Bandunplanheiten, das Bandprofil und gegebenfalls der Bandzug kontinuierlich gemessen und in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zur Erzielung optimaler Einstellwerte nachgeordnete Richtanlagen vorausgeregelt werden. Dadurch läßt sich ein On-line-Messen und -Richten von dünnen Metallbändern erreichen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm in einer Bandprozeßlinie.
  • Dünne Metallbänder, zum Beispiel Lithographiebänder aus Aluminium oder blankgeglühte Edelstahlbänder, müssen nach dem heutigen Standard immer höhere Anforderungen an die Bandplanheit bei höchster Qualität der Bandoberfläche erfüllen. Als Verfahren zum Richten solcher Metallbänder sind im wesentlichen das Zugrecken und das Streckbiegerichten bekannt, die stets weiterentwickelt worden sind, um den vorerwähnten Anforderungen gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang sind insbesondere das Zugrecken mit einem zwischengeschalteten Zugreckrollenpaar (DE 39 12 676), der Einsatz einer konkav-konvexen Zugrolle (DE 42 30 243) und die sog. Coilsetregelung (DE 43 23 385) zu nennen. - Mit diesen Richtverfahren kann die Planlage in zunehmendem Maße bis hin zu < 1 I-Unit verbessert werden. Es entspricht 1 I-Unit der Meßgenauigkeit von 10 µm/m für Längenunterschiede im Metallband. Jedoch besteht beim Richten dünner Metallbänder ein besonderes Problem darin, daß die Planlage nicht kontinuierlich on-line nach dem Richten gemessen werden kann, da das betreffende Metallband in der Bandprozeßlinie aufgrund des Bandzuges optisch plan erscheint. Auch Meßeinrichtungen, welche die Bandzugverteilung über die Bandbreite messen und daraus Rückschlüsse auf die Planlage ermöglichen - sogenannte Shapemeter-Rollen - können in diesen Fällen nicht eingesetzt werden, da die Meßgenauigkeit von ca. ± 2 - 5 I-Units nicht ausreicht, um Restwelligkeiten in der Größenordnung von unter 1 I-Unit zu erfassen. Folglich muß von einem gerichteten Coil stets ein Probestück abgetrennt und off-line auf einem Planlagemeßtisch vermessen werden. Die Genauigkeit dieser Meßtische, bei denen die Probetafel zum Beispiel mit einer Laserstrahlmeßgerät vermessen wird, beträgt ca. 0,1 I-Unit. - Festigkeitsschwankungen in den Metallbändern lassen sich nicht erfassen und führen weiterhin zu Schwankungen im Richtergebnis. Dickenschwankungen liegen in der Regel bei < 2 % und haben nur untergeordneten Einfluß auf das Richtergebnis. Folglich bleiben zwei Haupteinflußgrößen übrig, nämlich die Unplanheit vor dem Richten und das Bandprofil. - Bier setzt die Erfindung ein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich dünne Metallbänder, insbesondere Aluminium- und Edelstahl-Bänder mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm on-line und kontinuierlich einwandfrei richten lassen. Außerdem soll eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Richtanlage geschaffen werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, in einer Bandprozeßlinie, wonach Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen und in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten
    • im Zuge eines Zugreckens der Streckgrad und die Ein- oder Auswölbung einer Korrekturrolle zur Erzielung optimaler Einstellwerte kontinuierlich vorausgeregelt werden
    und/oder
    • im Zuge eines Streckbiegerichtens der Bandzug, die Eintauchtiefe und die Durchbiegung der Streckbiegerollen zur Erzielung optimaler Einstellwerte vorausgeregelt werden.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Richtergebnis im wesentlichen von Einflußgrößen, wie der Bandunplanheit und dem Bandprofil, vor dem Richten abhängig ist. Wenn diese Einflußgrößen ermittelt werden, kann der Richtprozeß durch Variation von Bandzug, Streckgrad, konkave Einwölbung bzw. konvexe Auswölbung einer als Korrekturrolle beim Zugrecken verwendeten Zugrolle und durch die Eintauchtiefe sowie Durchbiegung von Streckbiegerollen beim Streckbiegerichten optimiert werden. In diesem Zusammenhang ist auch von Bedeutung, daß in der Regel der Streckgrad minimiert werden kann, um die Werkstoffeigenschaften des betreffenden Metallbandes möglichst gering zu beeinflussen und dennoch das gleiche Richtergebnis zu erhalten. So ist es beispielsweise möglich, bei einem Metallband mit Randwellen den Streckgrad beim Zugrecken zu verringen und dafür die als Korrekturrolle arbeitende Zugrolle konvex einzustellen.In Abhängigkeit von der Stärke der Randwellen kann es erforderlich werden, die Zug- bzw. Korrekturrolle in zunehmendem Maße konvex einzustellen und schließlich den Streckgrad sogar zu vergrößern Verändert sich die anfängliche Unplanheit von Randwellen zu Mittenschüsseln, so kann bei konkaver Einstellung der Zug- bzw. Korrekturrolle der Streckgrad verringert werden, um das gleiche Richtergebnis zu erzielen. In diesem Fall wird man bei zunehmender Stärke der Mittenschüsseln die Zug- bzw. Korrekturrolle in zunehmendem Maße konkav einstellen. Bei geringen Eingangsunplanheiten kan auch schon eine entsprechende Verstellung der Zug- bzw. Korrekturrolle von konvex nach konkav ausreichen, um Randwellen und nachfolgende Mittenschüsseln auszugleichen. Stets wird die Unplanheit im Einlaufbereich des betreffenden Metallbandes meßtechnisch erfaßt, so daß dann die Richtparameter beim Zugrecken (Streckgrad, Kontur der Zug- bzw. Korrekturrolle) und/oder Streckbiegerichten (Bandzug, Streckgrad, Eintauchtiefe und Durchbiegung der Streckbiegerollen) im Wege einer Vorwärtsregelung kontinuierlich und optimal eingestellt werden können. Für die unterschiedlichen Metallbänder lassen sich die optimalen Richtwerte jeweils einmal in einem Versuchsfeld mit anschließender off-line Planlagemessung ermitteln und dann abspeichern. Wird der gleiche Bandtyp in der Bandprozeßlinie nochmals gefahren, stellt sich die betreffende Richtanlage automatisch auf die abgespeicherten Richtwerte ein und regelt die Einstellwerte während des Bandlaufs nach. So können zum Beispiel Aluminium-Coils, die in der Regel am Außendurchmesser Mittenschüsseln und am Innendurchmesser Randwellen aufweisen, über die gesamte Coillänge optimal gerichtet werden.
  • Die zweite Einflußgröße, das Bandprofil kann on-line über ein traversierendes Dickenmeßgerät gemessen werden. Die Einstellwerte der entsprechenden Richtanlage können so ebenfalls optimiert werden, jedoch ist der Einfluß des Bandprofils während des Richtvorganges nicht so groß, wie der der Bandunplanheit. Dafür ist es jedoch wichtig, den Bandzug am Aufwickler in Abhängigkeit vom Bandprofil einzustellen. So führt zum Beispiel ein Bandprofil mit großer Dickenüberhöhung im Bereich der Bandmitte nach dem Richten im aufgewickelten Coil infolge Druckspannungen und daraus resultierender Kriechvorgänge zu Mittenschüsseln. Folglich wird die Planlage nach dem Richten negativ beeinflußt und geht häufig sogar verloren. Aus diesem Grunde ist Gegenstand der Erfindung auch ein
  • Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, in einer Bandprozeßlinie, wonach das Bandprofil vor dem Richten gemessen und in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten der Bandzug unmittelbar vor dem Aufwickeln des betreffenden Metallbandes zur Erzielung optimaler Zugwerte vorausgeregelt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Richtanlage, die zur Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist und zumindest eines Zugrollensatz und einen Bremsrollensatz aufweist. Diese Richtanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Bremsrollensatz eine Meßstation mit zumindest einem Meßgerät für Abstandsmessung senkrecht zu dem betreffenden Metallband und über die Bandbreite vorgeordnet ist, daß zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz
    • ein Streckrollensatz mit einer Bremsrolle und einer Zugrolle als Korrekturrolle mit konkav und konvex einstellbarer Balligkeit und
    • eine Streckbiegevorrichtung
    angeordnet sind, und daß das Meßgerät an eine Regelvorrichtung für zumindest den Streckrollensatz, die hinsichtlich ihrer Balligkeit Zug- bzw. Korrekturrolle des Streckrollensatzes und die Streckbiegerollen der Streckbiegevorrichtung angeschlossen ist. Dabei kann das Meßgerät für die Abstandsmessung als eine Shapemeter-Rolle oder als ein Laserstrahlmeßgerät mit senkrecht zu dem durchlaufenden Metallband und über seine Bandbreite in vorgegebener Verteilung angeordneten Meßstrahlen ausgebildet sein. Die ganze Meßstation befindet sich bevorzugt in einem Bereich niedriger Bandzüge und folglich vor dem Bremsrollensatz, um signifikante Meßwerte zu erhalten. Niedrige Bandzüge meint einen Bereich von < 15 N/mm2 für Aluminiumbänder und < 50 N/mm2 für Edelstahlbänder. Die Meßstation kann außerdem ein über die Bandbreite traversierendes Banddickenmeßgerät aufweisen. In einem solchen Fall ist auch dieses Banddickenmeßgerät an die Regelvorrichtung angeschlossen, die wiederum den Abwickler zum Erzielen optimaler Bandzüge vorausregelt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Richtanlage in schematischer Seitenansicht.
  • Die darstellte Richtanlage dient zum Richten von dünnen Metallbändern 1, insbesondere von Aluminium-Bändern und Edelstahlbändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm. Diese Richtanlage weist einen Zugrollensatz 2 und einen Bremsrollensatz 3 auf. Dem Bremsrollensatz 3 ist eine Meßstation 4 mit zumindest einem Meßgerät 5 für Abstandsmessung senkrecht zu dem betreffenden Metallband 1 und über die Bandbreite vorgeordnet. Zwischen dem Bremsrollensatz 3 und dem Zugrollensatz 2 ist ein Streckrollensatz 6 mit einer Bremsrolle 7 und einer Zug- bzw. Korrekturrolle 8 mit konkav und konvex einstellbarer Balligkeit angeordnet. Zwischen der Bremsrolle und der Zugrolle 8 befindet sich ein Zugreckbereich 9. Hinter dem Streckrollensatz kann sich noch eine geregelte Zugmeßrolle 10 befinden, welcher eine Streckbiegevorrichtung 11 folgt. Die Streckbiegevorrichtung 11 weist Streckbiegerollen 12 auf. An den Zugrollensatz 2 schließt sich ein Aufwickler 13 an. An das Meßgerät 5 ist eine Regelvorrichtung 14 für zumindest den Streckrollensatz 6, die hinsichtlich ihrer Balligkeit einstellbare Zug- bzw. Korrekturrolle 8, die Zugmeßrolle 10 und die Streckbiegerollen 12 angeschlossen.
  • Auf diese Weise lassen sich Bandunplanheiten kontinuierlich messen und die Meßergebnisse in Echtzeit an die Regelvorrichtung 14 weitergeben, so daß im Wege einer Voraus-Regelung stets eine optimale Einstellung der Richtparameter und folglich der Richtaggregate gewährleistet ist, so daß eine kontinuierliche Bandfehlerkorrektur on-line erreicht wird. Ferner läßt sich eine optimale Einstellung des Bandzuges vor dem Aufwickler 13 erreichen, wenn nämlich die Meßstation 4 ein über die Bandbreite traversierendes Banddickenmeßgerät aufweist und über den Aufwickler 13 der Bandzug unmittelbar vor dem Aufwickler vorausgeregelt wird.

Claims (7)

  1. Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm in einer Bandprozeßlinie, wonach Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen und in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten im Zuge eines Zugreckens der Streckgrad und die Ein- oder Auswölbung einer Korrekturrolle zur Erzielung optimaler Einstellwerte kontinuierlich vorausgeregelt werden.
  2. Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, in einer Bandprozeßlinie, wonach Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen und in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten im Zuge eines Streckbiegerichtens der Bandzug, die Eintauchtiefe und die Durchbiegung der Streckbiegerollen zur Erzielung optimaler Einstellwerte vorausgeregelt werden.
  3. Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahl-Bändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm in einer Bandprozeßlinie, wonach das Bandprofil vor dem Richten gemessen und in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten der Bandzug unmittelbar vor dem Aufwickeln des betreffenden Metallbandes zur Erzielung optimaler Zugwerte vorausgeregelt wird.
  4. Richtanlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Zugrollensatz und einem Bremsrollensatz, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bremsrollensatz (3) eine Meßstation (4) mit zumindest einem Meßgerät (5) für Abstandsmessung senkrecht zu dem betreffenden Metallband (1) und über die Bandbreite vorgeordnet ist, daß zwischen dem Bremsrollensatz (3) und dem Zugrollensatz (2)
    - ein Streckrollensatz (6) mit einer Bremsrolle (7) und einer Zugrolle (8) als Korrekturrolle mit konkav und konvex einstellbarer Balligkeit und
    - einer Streckbiegevorrichtung (11)
    angeordnet sind und daß das Meßgerät (5) an eine Regelvorrichtung (14) für zumindest des Streckrollensatz (6), die hinsichtlich ihrer Balligkeit einstellbare Korrekturrolle (8) und die Streckbiegerollen (12) der Streckbiegevorrichtung (11) angeschlossen ist.
  5. Richtanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (5) für die Abstandsmessung als eine Shapemeter-Rolle oder als ein Laserstrahlmeßgerät mit senkrecht zu dem durchlaufenden Metallband (1) und über seine Bandbreite in vorgegebener Verteilung angeordneten Meßstrahlen ausgebildet ist.
  6. Richtanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation (4) in einem Bereich niedriger Bandzüge angeordnet ist.
  7. Richtanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation (4) ein über die Bandbreite traversierendes Banddickenmeßgerät aufweist, welches an die Regelvorrichtung (14) zum Regeln des Aufwicklers (13) bzw. des Bandzuges unmittelbar vor dem Aufwickler angeschlossen ist.
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