EP1070557A2 - Verfahren zum Planieren von Metallbändern - Google Patents

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EP1070557A2
EP1070557A2 EP00107865A EP00107865A EP1070557A2 EP 1070557 A2 EP1070557 A2 EP 1070557A2 EP 00107865 A EP00107865 A EP 00107865A EP 00107865 A EP00107865 A EP 00107865A EP 1070557 A2 EP1070557 A2 EP 1070557A2
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EP
European Patent Office
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metal strip
strip
rolling
temperature
temperature profile
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00107865A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Dipl.-Ing. Noé
Andreas Dr. mont. Dipl.-Ing. Noé
Stefan Dipl.-Phys. Sonntag
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BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
Original Assignee
BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH filed Critical BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/44—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using heating, lubricating or water-spray cooling of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B37/30—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll camber control
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    • B21B2001/228—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length skin pass rolling or temper rolling
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    • B21B2015/0071—Levelling the rolled product
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    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004—Heating the product

Definitions

  • the invention relates to a method for leveling Metal bands, especially for removing ripples and band sabers, when rolling and / or straightening and / or Stretching the respective metal strip under the given Belt tension.
  • - Rolling means cold rolling and skin pass rolling or finishing rolling.
  • Straightening is, for example, multi-roll straightening or to understand stretch bending reports.
  • the invention includes the leveling of sheets and plates made of metal.
  • the residual ripples after cold rolling are typically up to 100 I-units, after the skin pass or Roughing up to 30 I-units and after straightening up to 10 I-units.
  • An I unit corresponds to a difference in length two tape strips in a metal tape of 10 ⁇ m / m.
  • the Flatness is z. B. off-line on flatness measuring tables or can be measured online with flatness measuring rollers. Through modern rolling technologies with actuators to improve flatness (Roll bending or roll axial displacement) Flatness of the belts further improved via flatness regulations. An ideal flatness or an almost ideal flatness is still not available.
  • the invention has for its object a method of type described at the outset in such a way that the flatness of the metal band on simple and at the same time inexpensive way to improve and in particular Waviness and / or band sabers almost completely suppressed become.
  • the temperature profile before rolling and / or Straightening and / or stretching the metal strip are generated. But there is also the possibility that the temperature profile after rolling and / or straightening and / or drawing stretching of the metal strip is generated.
  • the invention goes first of all from the knowledge that zone-by-zone warming of the metal strip due to the thermal expansion only to change the thickness of the metal strip but especially to a change in the tension distribution in the Metal tape leads. For example, local Warming reduce the tensile stress locally. But there is one Relationship between the leveling level (e.g. leveling level or degree of stretch) and the tension exists the level of leveling can be manipulated in a targeted manner over the range.
  • the temperature profile can also be used the winding of the metal strip are generated. This is especially with metal strips made of alloys with a tendency to crawl and z. B. positive thickness profile appropriate. If such a tape is wound up under tension, it is concentrated the train on the middle of the belt. Im wound up With conventional methods, coils are high Tangential and radial stresses, which are the creep-yield limit can exceed. The tapes will be some time later processed again, they are with center bowls afflicted. Now the tape is in the middle before winding heated or cooled at the edges, so the tensile stress in the middle of the belt and thus the belt tension in the Coil reduced.
  • the temperature distribution of the metal strip on the inlet side or outlet side measured the bandwidth.
  • the one to be created in the metal strip Temperature profile is dependent on the measured or controlled temperature distribution. This ensures that the temperature distribution in the metal band actually the one you want Temperature distribution corresponds. Consequently, the Flatness of the metal strip through the control or regulation continue to improve. Thereby a traversing temperature measurement across the bandwidth.
  • the inlet side or outlet side is expedient Measurement of the temperature distribution for the target / actual control the flatness control close to a flatness measuring point, e.g. B. a flatness measuring roller or contactless by means of one or more traversing pyrometers.
  • the temperature profile after rolling and / or straightening and / or drawing stretching zone-wise cooling or heating of the metal strip is evened out.
  • a flat tape can be wound up become.
  • it is not in the method according to the invention is about local heating of the metal strip Influencing roll gap geometry. Rather, the Heating or cooling the tension distribution in the metal strip and thus affects the leveling level.
  • the rolling or straightening can also be done without tape tension, e.g. B. at Sheets or sheets in which the mean tensile stress is 0 is.
  • the metal strip is heated zone by zone preferably non-contact, for example inductive.
  • the metal strip 1 shows a section of a device for carrying it out of the inventive method for leveling Metal bands shown. Leave with this device especially ripples and band sabers in the course of the Eliminate skin pass rolling under belt tension. Goes through this the metal strip 1 is a skin pass mill 2, the metal strip 1 in the skin pass mill 2 with one over the bandwidth changeable skin pass degree by a predetermined amount is plastically deformed. In the metal strip 1 is by zone-wise heating or cooling over the range changeable temperature profile to influence the tension distribution generated. There are several about that Bandwidth distributed heating elements 3 are provided. By the Temperature profile and the associated change in The degree of skin passage can be targeted manipulate. In Fig. 1 it can be seen that the heating elements 3 are arranged on the inlet side, d. H.
  • the temperature profile is set before the skin pass rolling of the metal strip 1 generated.
  • the heating is done inductively.
  • the temperature distribution of the metal strip 1 measured over the bandwidth on the inlet side. That in that Metal strip 1 temperature profile to be generated is then in Dependence on the measured temperature distribution controlled or regulated.
  • Temperature measuring devices 4 are provided, which have a Control and / or regulating unit 5 with the heating elements 3 are connected.
  • a traversing temperature measurement across the bandwidth performed.
  • the temperature measuring device 4 is as traversing pyrometer.
  • the flatness control can measure the Temperature distribution but also near a flatness measuring point 6, e.g. B. a flatness measuring roller 6.
  • Fig. 1 shows that several of the rollers 10 contacting the metal strip 1 Skin pass mill 2 for keeping the roller temperature constant be warmed or cooled across the range. To do this 2 more in the area of the rollers 10 of the skin pass mill Heating elements 11 arranged.
  • FIGS. 2 to 5 a conventional method for leveling metal strips in the course of skin pass rolling with a strip temperature that is constant over the width will first be explained with reference to FIGS. 2 to 5.
  • the metal strip to be leveled initially has pronounced edge waves before rolling, ie the plastic stretch is greater in the edge region of the strip than in the middle of the strip.
  • FIG. 2 shows the distribution of the (relative) plastic elongation ⁇ pl, o (y) over the strip width B before rolling. Since the metal tape passes through the skin pass mill at train, results in the total strain ⁇ ges, o (y) from the sum of plastic strain ⁇ pl, o (y) and the elastic strain ⁇ el, o (y).
  • the tape tension is so high that all tape strips are under tension and the total elongation ⁇ tot, o (y) is constant over the tape width. Therefore, the distribution of the elastic strain ⁇ el, o (y) over the bandwidth results directly from the distribution of the plastic strain ⁇ pl, o (y) (cf. FIG. 3).
  • the width of the metal strip is plastically lengthened by the skin pass rolling in accordance with the skin pass degree ⁇ D (y).
  • the distribution of the skin pass degree ⁇ D (y) over the bandwidth is shown in FIG. 4.
  • the original plastic strain ⁇ pl, o (y) is also shown in FIG. 4.
  • Fig. 4 makes it clear that the skin pass with the skin pass degree ⁇ D (y) in the middle of the belt is more elongated than in the edge areas. Accordingly, the new plastic strain ⁇ pl, 1 (y) results with a flatter course over the bandwidth than that of the original plastic strain ⁇ pl, o (y). This is particularly clear from a comparative analysis of FIGS. 2 and 5. As a result, the edge waves were reduced by skin pass rolling, but not completely eliminated. Complete elimination is not possible with the conventional methods because the distribution of the skin pass degree ⁇ D (y) cannot be varied arbitrarily by mechanical means. In the exemplary embodiment it is assumed that the adjustment ranges of the flatness actuators have been fully utilized.
  • FIG. 6 shows the plastic elongation ⁇ pl, o (y) of the metal strip to be planed in the left area.
  • a temperature profile that can be varied over the bandwidth is now generated by zone-by-zone heating.
  • This temperature profile leads to a thermal expansion profile ⁇ th, 0 (y), as is shown in the right area of FIG. 6.
  • ⁇ th, 0 (y) the thermal expansion profile
  • 10 shows that there is a connection between the tensile stress ⁇ Z in the metal strip and the skin pass degree ⁇ D.
  • FIG. 11 shows that not only the skin pass degree ⁇ D , but also the degree of stretching ⁇ st depends on the tensile stress ⁇ Z during stretch bending straightening or tensile stretching, so that the above considerations can readily be transferred to straightening or tensile stretching.
  • a ripple at a constant strip temperature is assumed after rolling 20 I-units.
  • the average tension ⁇ Z is 80 MPa.
  • the dependence of the skin pass degree ⁇ D on the tensile stress ⁇ Z is 0.1% per 50 MPa.
  • the elastic modulus E of the metal strip is 200,000 MPa.
  • the degree of skin pass ⁇ D at the edge of the metal strip is reduced by 0.02%. This corresponds to a value of 20 * 10 -5 and consequently 20 I-units compared to the middle. This means that the undulations in the edge area of the metal strip are theoretically completely eliminated. However, it must be taken into account that the thickness of the metal strip entering the roll gap in the edge area has also increased by a factor of 5 * 10 -5 , so that a slightly higher degree of skin pass results with a constant roll gap geometry. However, this effect is negligibly small, so that with the method according to the invention, ripples or band sabers in the edge area can actually be almost completely eliminated.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Planieren von Metallbändern, insbesondere zum Beseitigen von Welligkeiten und Bandsäbeln, beim Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des jeweiligen Metallbandes unter vorgegebenem Bandzug. Das Metallband wird mit einem über die Bandbreite veränderbaren Planiergrad um ein vorgegebenes Maß plastisch verformt. Vor oder nach dem Walzen bzw. Richten oder Zugrecken wird in dem Metallband durch zonenweises Erwärmen oder Abkühlen ein über die Bandbreite und ggf. vorgegebene Bandlänge veränderbares Temperaturprofil zur Beeinflussung der Zugspannungsverteilung erzeugt. Durch die Veränderung der Zugspannungsverteilung wird der Planiergrad eingestellt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planieren von Metallbändern, insbesondere zum Beseitigen von Welligkeiten und Bandsäbeln, beim Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des jeweiligen Metallbandes unter vorgegebenem Bandzug. - Walzen meint Kaltwalzen und Dressier- bzw. Nachwalzen. Unter Richten ist beispielsweise das Vielrollenrichten oder Streckbiegerichten zu verstehen. Außerdem umfaßt die Erfindung das Planieren von Blechen und Tafeln aus Metall.
Mit den bekannten Verfahren zum Planieren von Metallbändern durch Walzen, Richten und/oder Zugrecken lassen sich insbesondere Welligkeiten oder Bandsäbel kaum vollständig beseitigen, so daß eine ideale Planlage nur selten erreicht wird. Ideale Planlage meint, daß alle Bandstreifen über die Bandbreite gleich lang sind, wenn das Band unbelastet ist und die Temperatur im Band konstant ist. Unplanheiten, die nicht auf Längenunterschieden einzelner Bandstreifen, sondern auf Restbiegemomenten beruhen, wie z. B. Krümmungen in Längs- und/oder Querrichtung (Coilset bzw. Crossbow) sollen an dieser Stelle unberücksichtigt bleiben. Ebenso werden auch Sekundäreffekte aufgrund ungleichmäßig in der Bandebene verteilter Querspannungen hier nicht behandelt. Die Restwelligkeiten nach dem Kaltwalzen betragen typischerweise bis zu 100 I-Units, nach dem Dressier- bzw. Nachwalzen bis zu 30 I-Units und nach dem Richten bis zu 10 I-Units. Dabei entspricht eine I-Unit einem Längenunterschied zweier Bandstreifen im Metallband von 10 µm/m. Die Planlage ist z. B. off-line auf Planheitsmeßtischen oder on-line mit Planheitsmeßrollen meßbar. Durch moderne Walztechnologien mit Stellgliedern zur Verbesserung der Planlage (Walzenbiegung oder Walzenaxialverschiebung) wird die Planheit der Bänder über Planheitsregelungen weiter verbessert. Eine ideale Planlage bzw. eine nahezu ideale Planlage ist jedoch nach wie vor nicht erreichbar.
Im übrigen ist es beim Walzen von Metallbändern bekannt, zum Verbessern der Planheit die Walzspaltgeometrie über die Breite der Walzen zu verändern, indem eine zonenweise thermische Beeinflussung über eine Mehrzahl von im Walzbereich angeordneten Heizelementen erfolgt. In diesem Zusammenhang wird auch die Möglichkeit beschrieben, das Metallband selbst durch Zuführung von Wärmeenergie zu beeinflussen, so daß durch Wärmedehnungen dickere Metallbandlängszonen entstehen, die stärker als die übrigen Längszonen beim Walzvorgang beeinflußt werden (vgl. DE 27 43 130). Durch diese Maßnahmen sind jedoch die Probleme, die sich im Zuge des Beseitigens von Welligkeiten und Bandsäbeln ergeben, nicht maßgebend beeinflußt worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß sich die Planheit des Metallbandes auf einfache und zugleich kostengünstige Weise verbessern läßt und insbesondere Welligkeiten und/oder Bandsäbel nahezu vollständig unterdrückt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zum Planieren von Metallbändern, insbesondere zum Beseitigen von Welligkeiten und Bandsäbeln, beim Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des jeweiligen Metallbandes unter vorgegebenem Bandzug, wobei
  • das Metallband mit einem über die Bandbreite veränderbaren Planiergrad um ein vorgegebenes Maß plastisch verformt wird,
  • in dem Metallband durch zonenweises Erwärmen oder Abkühlen ein über die Bandbreite und ggf. vorgegebene Bandlänge veränderbares Temperaturprofil zur Beeinflussung der Zugspannungsverteilung erzeugt wird,
  • und der Planiergrad durch die Veränderung der Zugspannungsverteilung eingestellt wird.
Dabei kann das Temperaturprofil vor dem Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des Metallbandes erzeugt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß das Temperaturprofil nach dem Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des Metallbandes erzeugt wird. - Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, daß die zonenweise Erwärmung des Metallbandes durch die thermische Ausdehnung nicht nur zu einer Änderung der Dicke des Metallbandes sondern vor allem zu einer Änderung der Zugspannungsverteilung im Metallband führt. So läßt sich beispielsweise durch lokale Erwärmung die Zugspannung lokal verringern. Da aber ein Zusammenhang zwischen dem Planiergrad (z. B. dem Dressiergrad oder Streckgrad) und der Zugspannung besteht, läßt sich der Planiergrad über die Bandbreite gezielt manipulleren.
Der Erfindungsgedanke soll im folgenden am Beispiel des Dressierwalzens erläutert werden. Ein Metallband mit Welligkeiten im Randbereich weist im Randbereich regelmäßig eine erhöhte plastische Dehnung auf, während in der Bandmitte die plastische Dehnung allenfalls gering oder gar nicht vorhanden ist. Im Zuge des Dressierwalzens wird das Band über die Bandbreite plastisch gelängt, und zwar mit einem über die Bandbreite veränderlichen Dressiergrad. So erfolgt z. B. in der Bandmitte eine stärkere plastische Längung, während in den Randbereichen mit großer plastischer Dehnung eine geringere oder gar keine plastische Längung erfolgt. Die Differenz zwischen plastischer Dehnung im Randbereich und in der Bandmitte nimmt durch das Dressierwalzen folglich ab, so daß die Welligkeiten verringert werden. Eine über die gesamte Bandbreite konstante plastische Dehnung läßt sich aber nicht erreichen, weil sich der Dressiergrad mit den bekannten mechanischen Mitteln nicht beliebig einstellen läßt. Hier setzt nun die Erfindung ein. Werden beispielsweise die Randbereiche stärker erwärmt als die Bandmitte, so nimmt die Zugspannung in den Randbereichen ab. Der Dressiergrad steigt aber bei konstanter Walzkraft mit zunehmender Zugspannung an. Daraus ergibt sich unmittelbar, daß der Dressiergrad in den erwärmten Randbereichen abnimmt. Dementsprechend läßt sich eine Verteilung des Dressiergrades über die Bandbreite erzeugen, die mit lediglich mechanischen Mitteln nicht erreichbar ist. Folglich werden die Welligkeiten weiter verringert. Weitere Einzelheiten sind in der Figurenbeschreibung aufgeführt. Die am Beispiel des Dressierwalzens erläuterte Erfindung läßt sich ohne weiteres auch beim Streckbiegerichten oder Zugrecken verwirklichen, denn auch hier hängt die plastische Verlängerung bzw. der Streckgrad von der Zugspannung ab.
Im Rahmen der Erfindung kann das Temperaturprofil auch vor dem Aufwickeln des Metallbandes erzeugt werden. Dieses ist insbesondere bei Metallbändern aus Legierungen mit Tendenz zum Kriechen und z. B. positivem Dickenprofil zweckmäßig. Wird ein solches Band unter Zug aufgewickelt, so konzentriert sich der Zug auf die Bandmitte. Im aufgewickelten Coil entstehen - bei herkömmlichen Methoden - hohe Tangential- und Radialspannungen, welche die Kriech-Streck-Grenze überschreiten können. Werden die Bänder einige Zeit später wieder abgewickelt, sind sie mit Mittenschüsseln behaftet. Wird nun vor dem Aufwickeln das Band in der Mitte erwärmt oder an den Rändern abgekühlt, so wird die Zugspannung in der Bandmitte und somit die Bandspannung im Coil reduziert.
Nach bevorzugter Ausführungsform wird die Temperaturverteilung des Metallbandes einlaufseitig oder auslaufseitig über die Bandbreite gemessen. Das in dem Metallband zu erzeugende Temperaturprofil wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperaturverteilung gesteuert oder geregelt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Temperaturverteilung im Metallband auch tatsächlich der gewünschten Temperaturverteilung entspricht. Folglich läßt sich die Planheit des Metallbandes durch die Steuerung oder Regelung weiter verbessern. Dabei kann eine traversierende Temperaturmessung über die Bandbreite vorgenommen werden. In zweckmäßiger Weise wird die einlaufseitige oder auslaufseitige Messung der Temperaturverteilung zur Soll-Ist-Kontrolle der Planheitsregelung nahe an einer Planheitsmeßstelle, z. B. einer Planheitsmeßrolle oder berührungslos mittels eines oder mehrerer traversierender Pyrometer vorgenommen.
Nach bevorzugter Weiterbildung wird das Temperaturprofil nach dem Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken durch zonenweises Abkühlen oder Erwärmen des Metallbandes vergleichmäßigt. Demzufolge kann ein planes Band aufgewickelt werden.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden eine oder mehrere das Metallband kontaktierende Walzen und/oder Rollen zum Konstanthalten der Walzentemperatur und/oder Rollentemperatur über die Bandbreite erwärmt oder gekühlt. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich auf den Walzen bzw. Rollen ein inhomogenes Temperaturprofil einstellt, welches zu einer veränderten Walzspaltgeometrie führen würde. In diesem Zusammenhang wird nochmals darauf hingewiesen, daß es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht darum geht, durch lokale Erwärmung des Metallbandes die Walzspaltgeometrie zu beeinflussen. Vielmehr wird durch die Erwärmung bzw. Abkühlung die Spannungsverteilung im Metallband und damit der Planiergrad beeinflußt.
Im übrigen wird noch darauf hingewiesen, daß das Walzen oder Richten auch ohne Bandzug erfolgen kann, z. B. bei Tafeln oder Blechen, bei welchen die mittlere Zugspannung 0 ist. - Das zonenweise Erwärmen des Metallbandes erfolgt bevorzugt berührungsfrei, beispielsweise induktiv.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
ausschnittsweise eine Bandbehandlungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 und 3
die Dehnungsverteilungen in einem Metallband mit über die Bandbreite konstanter Bandtemperatur vor dem Walzen,
Fig. 4 und 5
die Dehnungsverteilungen in einem Metallband mit über die Bandbreite konstanter Bandtemperatur nach dem Walzen,
Fig. 6 und 7
die Dehnungsverteilungen in einem Metallband mit einem über die Bandbreite veränderbaren Temperaturprofil vor dem Walzen,
Fig. 8 und 9
die Dehnungsverteilungen in dem Metallband gemäß Fig. 5 und 6 nach dem Walzen,
Fig. 10
die Abhängigkeit des Dressiergrades von der Zugspannung bei konstanter Walzkraft,
Fig. 11
die Abhängigkeit des Streckgrades von der Zugspannung beim Streckbiegerichten oder Zugrecken.
In Fig. 1 ist ausschnittsweise eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Planieren von Metallbändern dargestellt. Mit dieser Vorrichtung lassen sich insbesondere Welligkeiten und Bandsäbel im Zuge des Dressierwalzens unter Bandzug beseitigen. Dazu durchläuft das Metallband 1 ein Dressiergerüst 2, wobei das Metallband 1 in dem Dressiergerüst 2 mit einem über die Bandbreite veränderbaren Dressiergrad um ein vorgegebenes Maß plastisch verformt wird. In dem Metallband 1 wird durch zonenweises Erwärmen bzw. Abkühlen ein über die Bandbreite veränderbares Temperaturprofil zur Beeinflussung der Zugspannungsverteilung erzeugt. Dazu sind mehrere über die Bandbreite verteilte Heizelemente 3 vorgesehen. Durch das Temperaturprofil und die damit verbundene Veränderung der Zugspannungsverteilung läßt sich der Dressiergrad gezielt manipulieren. In Fig. 1 ist erkennbar, daß die Heizelemente 3 einlaufseitig angeordnet sind, d. h. das Temperaturprofil wird vor dem Dressierwalzen des Metallbandes 1 erzeugt. Das Heizen erfolgt dabei induktiv. Außerdem wird die Temperaturverteilung des Metallbandes 1 einlaufseitig über die Bandbreite gemessen. Das in dem Metallband 1 zu erzeugende Temperaturprofil wird dann in Abhängigkeit von der gemessenen Temperaturverteilung gesteuert oder geregelt. Dazu sind entsprechende Temperaturmeßvorrichtungen 4 vorgesehen, die über eine Steuer- und/oder Regeleinheit 5 mit den Heizelementen 3 verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel wird eine traversierende Temperaturmessung über die Bandbreite vorgenommen. Dabei ist die Temperaturmeßvorrichtung 4 als traversierendes Pyrometer ausgebildet. Zur Soll-Ist-Kontrolle der Planheitsregelung kann die Messung der Temperaturverteilung aber auch nahe einer Planheitsmeßstelle 6, z. B. einer Planheitsmeßrolle 6 erfolgen. Nach dem Dressierwalzen wird das Temperaturprofil durch zonenweises Abkühlen bzw. Erwärmen des Metallbandes wieder vergleichmäßigt. Dazu sind auslaufseitig weitere Heizelemente 7 vorgesehen, die wiederum über eine Steuer- und/oder Regeleinheit 8 mit einer Temperaturmeßvorrichtung 9 verbunden sind. Schließlich zeigt Fig. 1, daß mehrere der das Metallband 1 kontaktierenden Walzen 10 des Dressiergerüstes 2 zum Konstanthalten der Walzentemperatur über die Bandbreite erwärmt oder gekühlt werden. Dazu sind im Bereich der Walzen 10 des Dressiergerüstes 2 weitere Heizelemente 11 angeordnet.
Zur Verdeutlichung der Erfindung soll zunächst ein herkömmliches Verfahren zum Planieren von Metallbändern im Zuge des Dressierwalzens bei über die Breite konstanter Bandtemperatur anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert werden. Das zu planierende Metallband hat zunächst vor dem Walzen ausgeprägte Randwellen, d. h. die plastische Dehnung ist im Randbereich des Bandes größer als in der Bandmitte. Dazu wird auf Fig. 2 verwiesen, die die Verteilung der (relativen) plastischen Dehnung Δεpl,o(y) über die Bandbreite B vor dem Walzen zeigt. Da das Metallband unter Zug durch das Dressiergerüst läuft, ergibt sich die Gesamtdehnung εges,o(y) aus der Summe der plastischen Dehnung Δεpl,o(y) und der elastischen Dehnung εel,o(y). Dabei ist der Bandzug so hoch, daß alle Bandstreifen unter Zugspannung stehen und die Gesamtdehnung εges,o(y) über die Bandbreite konstant ist. Deshalb ergibt sich die Verteilung der elastischen Dehnung εel,o(y) über die Bandbreite unmittelbar aus der Verteilung der plastischen Dehnung Δεpl,o(y) (vgl. Fig. 3). Die mittlere Zugdehnung ε Z im Metallband ergibt sich aus dem Bandzug FZ, der Bandbreite B und der Banddicke S: ε Z = σ Z/E = FZ/ (B·S·E), wobei E das Elastizitätsmodul ist.
Läuft das Metallband nun in das Dressiergerüst ein, so wird das Metallband durch das Dressierwalzen über die Breite plastisch gemäß dem Dressiergrad εD(y) gelängt. Die Verteilung des Dressiergrades εD(y) über die Bandbreite ist Fig. 4 zu entnehmen. In Fig. 4 ist auch die ursprüngliche plastische Dehnung Δεpl,o (y) eingezeichnet. Das Metallband steht nach wie vor unter Zug, so daß die Gesamtdehnung εges,1(y) konstant ist: εges,1(y) = εD(y) + Δεpl,o(y) + εel,1(y) = const.
Durch die plastische Längung im Zuge des Dressierwalzens stellt sich nun die geänderte plastische Dehnung Δεpl,1(y) ein, die sich unmittelbar aus der neuen Verteilung der elastischen Dehnung Δεel,1(y) ergibt.
Fig. 4 macht deutlich, daß durch das Dressieren mit dem Dressiergrad εD(y) in der Bandmitte eine stärkere Längung erfolgt als in den Randbereichen. Dementsprechend ergibt sich die neue plastische Dehnung Δεpl,1(y) mit einem über die Bandbreite flacheren Verlauf als der der ursprünglichen plastischen Dehnung Δεpl,o(y). Dieses wird insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 5 deutlich. Im Ergebnis wurden die Randwellen durch das Dressierwalzen verringert, aber nicht vollständig beseitigt. Eine vollständige Beseitigung ist mit den herkömmlichen Verfahren deshalb nicht möglich, weil die Verteilung des Dressiergrades εD(y) mit mechanischen Mitteln nicht beliebig variierbar ist. Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß die Stellbereiche der Planheitsstellglieder voll ausgenutzt wurden.
Der Erfindungsgedanke wird nun anhand der Fig. 6 bis 9 näher erläutert. Dazu wird zunächst auf die Fig. 6 verwiesen, die im linken Bereich nochmals die plastische Dehnung Δεpl,o(y) des zu planierenden Metallbandes zeigt. In diesem Metallband wird nun durch zonenweises Erwärmen ein über die Bandbreite veränderbares Temperaturprofil erzeugt. Dieses Temperaturprofil führt zu einem thermischen Dehnungsprofil εth,0(y), wie es im rechten Bereich der Fig. 6 dargestellt ist. Infolge der Erwärmung des Metallbandes im Randbereich nimmt die Zugspannung σZ in den Randstreifen ab. Fig. 10 läßt nun erkennen, daß ein Zusammenhang zwischen der Zugspannung σZ im Metallband und dem Dressiergrad εD besteht. So wird unmittelbar deutlich, daß der Dressiergrad εD mit zunehmender Zugspannung σZ linear ansteigt, und zwar bei konstanter Walzkraft FW. Dementsprechend stellt sich in den erwärmten Randbereichen des Metallbandes ein verringerter Dressiergrad εD ein. Der durch die neue Zugspannungsverteilung eingestellte Dressiergrad εD(y) ist in Fig. 8 eingezeichnet, zusammen mit der ursprünglichen plastischen Dehnung Δεpl,o(y) sowie der neuen elastischen Dehnung εel,1(y). Die resultierende plastische Dehnung Δεpl,1(y) nach dem Dressierwalzen ergibt sich wiederum aus der Summe der ursprünglichen plastischen Dehnung Δεpl,o(y) und dem Dressiergrad εD(y). Insbesondere Fig. 9 zeigt, daß die plastische Dehnung Δεpl,1(y) im Randbereich weiter verringert wurde, so daß die Randwelligkeiten nahezu vollständig beseitigt worden sind. Die thermische Dehnung εth,1(y) nach dem Walzen entspricht in etwa der thermischen Dehnung εth,0(y) vor dem Walzen.
Schließlich zeigt Fig. 11, daß nicht nur der Dressiergrad εD, sondern auch der Streckgrad εst beim Streckbiegerichten oder Zugrecken von der Zugspannung σZ abhängt, so daß sich die vorstehenden Überlegungen ohne weiteres auf das Richten oder Zugrecken übertragen lassen.
Eine quantitative Abschätzung zeigt, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Randwelligkeiten theoretisch vollständig beseitigen lassen. Dazu wird von einer Randwelligkeit bei konstanter Bandtemperatur nach dem Walzen von 20 I-Units ausgegangen. Die mittlere Zugspannung σ Z betrage 80 MPa. Die Abhängigkeit des Dressiergrades εD von der Zugspannung σZ sei 0,1 % pro 50 MPa. Das Elastizitätsmodul E des Metallbandes betrage 200.000 MPa. Die thermische Dehnung des Metallbandes beträgt Δεth = 10-5/°C. Erfolgt nun eine Erwärmung der Randstreifen um Δεth = 5 °C, so sinkt die Zugspannung σZ in den Randstreifen im Vergleich zur Bandmitte durch die Erwärmung um σZ = Δεth * E = 5 * 10-5 * 200.000 MPa = 10 MPa. Dementsprechend verringert sich der Dressiergrad εD am Rand des Metallbandes um 0,02 %. Das entspricht einem Wert von 20 * 10-5 und folglich 20 I-Units im Vergleich zur Mitte. Das bedeutet, daß die Welligkeiten im Randbereich des Metallbandes theoretisch vollständig eliminiert werden. Es ist allerdings zu berücksichtigen, daß sich die Dicke des in den Walzspalt einlaufenden Metallbandes im Randbereich auch um einen Faktor 5 * 10-5 erhöht hat, so daß sich bei konstanter Walzspaltgeometrie ein geringfügig höherer Dressiergrad ergibt. Dieser Effekt ist jedoch vernachlässigbar klein, so daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Welligkeiten oder Bandsäbel im Randbereich tatsächlich nahezu vollständig eliminieren lassen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Planieren von Metallbändern, insbesondere zum Beseitigen von Welligkeiten und Bandsäbeln, beim Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des jeweiligen Metallbandes unter vorgegebenem Bandzug, wobei
    das Metallband mit einem über die Bandbreite veränderbaren Planiergrad um ein vorgegebenes Maß plastisch verformt wird,
    in dem Metallband durch zonenweises Erwärmen oder Abkühlen ein über die Bandbreite und ggf. vorgegebene Bandlänge veränderbares Temperaturprofil zur Beeinflussung der Zugspannungsverteilung erzeugt wird,
    und der Planiergrad durch die Veränderung der Zugspannungsverteilung eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturprofil vor dem Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des Metallbandes erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturprofil nach dem Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken des Metallbandes erzeugt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturprofil vor dem Aufwickeln des Metallbandes erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung des Metallbandes einlaufseitig oder auslaufseitig über die Bandbreite gemessen wird und das in dem Metallband zu erzeugende Temperaturprofil in Abhängigkeit von der gemessenen Temperaturverteilung gesteuert oder geregelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine traversierende Temperaturmessung über die Bandbreite vorgenommen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufseitige oder auslaufseitige Messung der Temperaturverteilung zur Soll-Ist-Kontrolle der Planheitsregelung nahe an einer Planheitsmeßstelle, z. B. einer Planheitsmeßrolle oder berührungslos mittels eines oder mehrerer traversierender Pyrometer vorgenommen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturprofil nach dem Walzen und/oder Richten und/oder Zugrecken durch zonenweises Abkühlen oder Erwärmen des Metallbandes vergleichmäßigt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der das Metallband kontaktierenden Walzen und/oder Rollen zum Konstanthalten der Walzentemperatur und/oder Rollentemperatur über die Bandbreite erwärmt oder gekühlt werden.
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