EP0732160B1

EP0732160B1 - 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

Info

Publication number: EP0732160B1
Application number: EP95118599A
Authority: EP
Inventors: Oskar Dipl.-Ing. Noé; Andreas Dr. mont. Dipl.-Ing. Noé; Rolf Dipl.-Ing Noé
Original assignee: BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
Current assignee: BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-11-25
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2015-11-25
Also published as: EP0732160A2; US5704237A; DE19509067A1; EP0867241A2; EP0732160A3; US5829287A; EP0867241B1; DE59510627D1; DE59509514D1; US5829286A; EP0867241A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahlbändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, in einer Bandprozeßlinie, wonach Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen werden, und wonach in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zumindest ein Richtparameter vorausgeregelt wird.

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 einem 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.

Um ein Streckbiegerichten mit jeweils an die zu richtenden Unplanheiten angepaßtem Streckgrad sicherzustellen, wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Ausführungsart vor einem einlaufseitigen Spannrollensatz ein Istwertgeber für die Amplituden von Bandwellen des durchlaufenden Metallbandes angeordnet. Aus der ermittelten Wellenamplitude wird in einem an den Istwertgeber angeschlossenen Rechner die für diese Amplitude erforderliche Mindeststreckgradgröße errechnet und als Sollwert einer Regelungseinrichtung für den über den Bandzug zwischen den beiden Spannrollensätzen steuerbaren Streckgrad zugeführt. Folglich wird bei dem bekannten Verfahren einzig der Bandzug bzw. Streckgrad als Richtparameter beeinflußt. Zusätzlich ist nach einem auslaufseitigem Spannrollensatz ein an einen Regler für einen Richtrollenstelltrieb angeschlossener Istwertgeber angeordnet. Sofern über den nach dem auslaufseitigem Spannrollensatz angeordneten Istwertgeber eine Querkrümmung des durchlaufenden Metallbandes festgestellt wird, erfolgt eine Verstellung des Stelltriebes über den Regler so lange, bis die Querkrümmung verschwunden ist. Folglich handelt es sich diesbezüglich um eine klassische (Nach-Regelung), jedenfalls keine Vorwärts-bzw. Vorausregelung (vgl. EP-A- 0 012 738).

Darüber hinaus kennt man ein Verfahren zum Ändern der Dickenverteilung bei einem gewalzten Metallband in dessen Querrichtung. Dazu wird das gewalzte Metallband in einer Zick-Zack-Linie unter Anwendung einer Zugspannung kontinuierlich über Bearbeitungswerkzeuge, wie Richtwalzen oder dergleichen geführt und dabei in Längsrichtung einer Biegung sowie in einer plastischen Reckung unterworfen. Die plastische Reckung beträgt 2 bis 10 %, wobei das Metallband gleichzeitig mit der Biegung in dessen Längsrichtung in seiner Querrichtung gebogen wird. An der Eintritts- oder Austrittsseite oder an beiden Seiten der Bearbeitungsstrecke ist lediglich ein Dickenmeßgerät vorgesehen, welches seine Meßwerte an eine Steuereinrichtung liefert, die wiederum Steuersignale erzeugt, um mittels einer Richtmaschine in der Bearbeitungsstrecke die vorerwähnte plastische Reckung vorzunehmen (vergl. DE-C-33 23 623).

Ferner ist ein Rollensatz für die S-förmige Umlenkung zu planierender Metallbänder mit zumindest zwei Umlenkrollen bekannt geworden. Dabei ist der Rollenmantel zumindest einer der beiden Umlenkrollen zwischen einer konvexen Außenwölbung und einer konkaven Innenwölbung einstellbar. Auf diese Weise hat man versucht, im Zuge des Planierens von Metallbändern Randwellen oder Mittenschüsseln in erheblichem Maße zu verringern oder ganz zu eliminieren (vergl. DE-C-42 30 243).

Schließlich wird im Stand der Technik ein Verfahren zum Richten von Metallbändern beschrieben, bei welchem Korrekturrollen in Abhängigkeit des Bandprofils verstellt werden (vgl. Patent Abstracts of Japan, Volumen 009, Nr. 046; JP-A-59185524).

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiter zu bilden, daß die Metallbänder einwandfrei und kontinuierlich gerichtet werden, und zwar unter Berücksichtigung eingegrenzter Werte für die Richtparameter.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung nach einer ersten Alternative ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahlbändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, in einer Bandprozeßlinie, wonach Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen werden, wonach ferner in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zumindest ein Richtparameter vorausgeregelt wird, und wonach als Richtparamter der Streckgrad und die Ein-oder Auswölbung einer Korrekturrolle unter Berücksichtigung abgespeicherter Richtwerte für unterschiedliche Metallbänder im Zuge eines Zugreckens zur Erzielung optimaler Einstellwerte kontinuierlich vorausgeregelt werden.

Nach einer anderen Alternative wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern, insbesondere von Aluminium- und Edelstahlbändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm in einer Bandprozeßlinie, vorgeschlagen, wonach Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen werden, wonach ferner in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zumindest ein Richtparameter vorausgeregelt wird, und wonach als Richtparameter der Bandzug, die Eintauchtiefe und die Durchbiegung von Streckbiegerollen unter Berücksichtigung abgespeicherte Richtwerte für unterschiedliche Metallbänder im Zuge eines Streckbiegerichtens zur Erzielung optimaler Einstellwerte kontinuierlich 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, konkaver Einwölbung bzw. konvexer 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 verringern 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 kann auch schon eine entsprechende Verstellung der Zug- bzw. Korrekturstelle 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 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 denkbar, 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 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist und zumindest einen Zugrollensatz und einen Bremsrollensatz aufweist. Dem Bremsrollensatz ist eine Meßstation mit zumindest einem Meßgerät für Abstandsmessungen senkrecht zu dem betreffenden Metallband und über die Bandbreite vorgeordnet. Zusätzlich ist das Meßgerät an eine Regelvorrichtung angeschlossen. Zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz sind

ein Streckrollensatz mit einer Bremsrolle und einer Zugrolle als Korrekturrolle mit konkav und konvex einstellbarer Balligkeit und
eine Streckbiegevorrichtung

angeordnet, wobei die Regelvorrichtung zur Einstellung der Richtparameter mit Hilfe zumindest des Streckrollensatzes, der hinsichtlich ihrer Balligkeit einstellbaren Korrekturrolle und der Streckbiegerollen der Streckbiegevorrichtung unter Berücksichtigung abgespeicherter Richtwerte für unterschiedliche Metallbänder und der mittels des Meßgerätes erfaßten und in Echtzeit an die Regelvorrichtung weitergegebenen Meßergebnisse eingerichtet ist.

Die Durchbiegung der Streckbiegerollen mag so verwirklicht sein, wie dies grundsätzlich in der deutschen Patentschrift 33 23 623 beschrieben ist. Hier erfolgt insbesondere mit Blick auf die dortigen Figuren 13 und 14 eine Durchbiegung mit Hilfe von Hydraulikzylindern oder durch aufgeteilte Andruckrollen als Andruckelemente.

Bei der zuvor beschriebenen Richtanlage 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 dargestellte 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 Streckbiegerrollen 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

Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern (1), 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 werden, wonach ferner

in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zumindest ein Richtparameter vorausgeregelt wird, und wonach

als Richtparameter der Streckgrad und die Ein- oder Auswölbung einer Korrekturrolle (8) unter Berücksichtigung abgespeicherter Richtwerte für unterschiedliche Metallbänder (1) im Zuge eines Zugreckens zur Erzielung optimaler Einstellwerte kontinuierlich vorausgeregelt werden.
Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern (1), insbesondere von Aluminium- und Edelstahlbändern mit Banddicken von 0,1 mm bis 0,5 mm, in einer Bandprozeßlinie, wonach

Bandunplanheiten und/oder das Bandprofil vor dem Richten gemessen werden, wonach ferner

in Abhängigkeit von den ermittelten Meßwerten zumindest ein Richtparameter vorausgeregelt wird, und wonach

als Richtparameter der Bandzug, die Eintauchtiefe und die Durchbiegung von Streckbiegerollen (12) unter Berücksichtigung abgespeicherter Richtwerte für unterschiedliche Metallbänder (1) im Zuge eines Streckbiegerichtens zur Erzielung optimaler Einstellwerte kontinuierlich vorausgeregelt werden.
Richtanlage zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit zumindest einem Zugrollensatz (2) und einem Bremsrollensatz (3), wobei

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, wobei ferner

das Meßgerät (5) an eine Regelvorrichtung (14) angeschlossen ist, wobei weiter

zwischen dem Bremsrollensatz (3) und dem Zugrollensatz (2)

a) ein Streckrollensatz (6) mit einer Bremsrolle (7) und einer Zugrolle (8) als Korrekturrolle (8) mit konkav und konvex einstellbarer Balligkeit und

b) eine Streckbiegevorrichtung (11)

angeordnet sind, und wobei

die Regelvorrichtung (14) zur Einstellung der Richtparameter mit Hilfe zumindest des Streckrollensatzes (6), der hinsichtlich ihrer Balligkeit einstellbaren Korrekturrolle (8) und der Streckbiegerollen (12) der Streckbiegevorrichtung (11) unter Berücksichtigung

c) abgespeicherter Richtwerte für unterschiedliche Metallbänder (1) und

d) der mittels des Meßgerätes (5) erfaßten und in Echtzeit an die Regelvorrichtung (14) weitergegebenen Meßergebnisse

eingerichtet ist.
Richtanlage nach Anspruch 3, 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.
Richtanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation (4) in einem Bereich niedriger Bandzüge angeordnet ist.
Richtanlage nach Anspruch 3 bis 5, 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.