EP1479460B1 - Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von metallischen Bändern und Zugreckanlage - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von metallischen Bändern und Zugreckanlage Download PDF

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EP1479460B1
EP1479460B1 EP04002761A EP04002761A EP1479460B1 EP 1479460 B1 EP1479460 B1 EP 1479460B1 EP 04002761 A EP04002761 A EP 04002761A EP 04002761 A EP04002761 A EP 04002761A EP 1479460 B1 EP1479460 B1 EP 1479460B1
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roll
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Rolf Dipl.Ing. Noé
Andreas Dr.mont Dipl.-Ing. Noé
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BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
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BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
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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 stretching of metallic bands, in particular of bands with a band thickness of 0.05 mm to 1.5 mm, after which the respective band passes through a brake roller set and a Switzerlandrollensatz and between two sets of rollers in the course of its stretching in the plastic range is subjected to a stretching process (see, for example, EP-A-1 254 728), and a draw-stretching plant for carrying out this process.
  • a stretch in the plastic range is often referred to as elastic-plastic stretching, because when exceeding the yield strength of the strip material concerned a residual elasticity remains in the strip material.
  • the invention is based on the technical problem of specifying a method and a drafting system for continuous drawing of metallic strips of the embodiment described above, with which optimized flatness results can be achieved.
  • the invention teaches a method and Anlagenreckstrom with the features of claims 1 and 9.
  • the strip tensile stress in the central stretching zone is ⁇ 80% may preferably be ⁇ 50% of the yield strength of the strip material. In this context, it can be provided that the strip passes through the middle stretching zone with a residence time of ⁇ 1 second.
  • the invention preferably teaches that the strip passes through five stretching zones in the two upstream stretching zones and in the two downstream stretching zones in the plastic region and in the middle stretching zone is stretched in the elastic region or the band tension is in the elastic range.
  • the method according to the invention results in a particularly compact and space-saving design for the continuous stretching installation required for carrying out the method.
  • the invention preferably provides that the strip is wound and unwound after passing through the inlet-side stretching zone or stretching zones. By this intermediate winding surprisingly creep effects are compensated in the later coil.
  • the drafting equipment which is particularly suitable for carrying out the claimed method is characterized by simple and functional design.
  • the invention teaches that preferably at least one respective draw-stretching roller of the draw-stretching roller pairs is designed as a concave / convex draw-stretching roller, each having a differently adjustable geometry.
  • the roller shell between a convex outer curvature and a concave. Adjustable inside curvature in order to reduce in this way in the course of leveling of metallic ribbons edge shafts and center bowls to a considerable extent or eliminate completely (see DE 42 30 243 C1). In that regard, moreover, an improved adaptation to different bandwidths is achieved.
  • the invention preferably provides that the strip is in each of the individual stretching zones acted upon by one or more linear motors.
  • the use of linear motors requires the use of metal strips made of non-ferromagnetic material, for example bundle metal, and permits a sensitive and targeted adjustment of the stress distribution (cf DE 197 19 994 A1).
  • a Buchreckstrom for continuous tensile stretching of thin metal bands 1 of particular Steel, stainless steel, aluminum or the like shown with a band thickness between 0.05 mm and 1.5 mm.
  • This Buchreckstrom has in its basic structure a brake roller 2 and a Werrollensatz 3.
  • Buchreckrollenprese 4, 5 and 6, 7 are arranged according to the embodiment, wherein an inlet side stretch zone I between the two Werreckrollen 4, 5 of the inlet side Werreckrollenpases, an outlet side stretch zone III between the two Werreckrollen 6, 7th the outlet side Buchreckrollenpackes and a middle stretching zone II between the two Switzerlandreckrollenformen 4, 5 and 6, 7 is formed.
  • the bracing of brake roller set, Werckreckrollencruen and Werrollensatz can be done in a known manner.
  • At least one respective draw-out roller 4 or 6 of the draw-bar roller pairs 4, 5 and 6, 7 can be designed as a concave / convex draw-bar roller, each having a differently adjustable geometry.
  • the band 1 in the individual stretching zones I, II, III can each be acted upon by one or more linear motors, which is not shown.
  • the band 1 passes between the brake roller set 2 and the Switzerlandrollensatz three stretching zones I, II, III and is stretched in these stretching zones in the plastic range and / or elastic range.
  • the band is stretched in the inlet-side stretching zone I and in the outlet-side stretching zone III in the plastic region and in the middle stretching zone II between these two zones only a band tensile stress lying in the elastic region subjected. This results in the rounding 8 of the flow curve 9 shown in the stress-strain diagram when the yield strength of the strip material in question is exceeded and consequently in the transition region from the elastic region into the plastic region.
  • the flow curve is a three-time stretch I ⁇ II ⁇ III and with intermediate relief in the middle stretch zone I ⁇ II ' ⁇ III' and consequently with only one elastic stretching in the middle stretching zone II.
  • the dashed lines rounding 8 of the flow curve 9 is the more pronounced, the longer the tape in question 1 is subjected in the middle stretching zone II lying in the elastic range Bandzugbeginn.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von metallischen Bändern, insbesondere von Bändern mit einer Banddicke von 0,05 mm bis 1,5 mm, wonach das jeweilige Band einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz durchläuft und zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung im plastischen Bereich einem Streckzug unterworfen wird (siehe z.B. EP-A-1 254 728), sowie eine Zugreckanlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Eine Reckung im plastischen Bereich wird häufig auch als elastisch-plastische Reckung bezeichnet, weil beim Überschreiten der Streckgrenze des betreffenden Bandmaterials eine Restelastizität in dem Bandmaterial verbleibt.
  • Es ist bekannt, zum Planieren von dünnen metallischen Bändern Zugreckanlagen mit einem Bremsrollensatz und einem Zugrollensatz einzusetzen. Beide Rollensätze weisen regelmäßig zwei oder mehr Rollen auf, die mit gestaffelten Drehmomenten und folglich Streckzügen beaufschlagt werden, so dass schließlich der für die gewünschte Reckung erforderliche Streckzug zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz erreicht wird. Im Zuge des Reckvorganges wird die plastische Längung des betreffenden Bandes aus der Reduzierung der Banddicke und Bandbreite bezogen. Dabei treten Längsspannungen und daraus resultierende Querspannungen auf, welche vom Bandmaterial abhängig sind. Daraus können in der Bandmitte größere Längsformänderungen resultieren, die einerseits zu mehr oder minder starken Mittenschüsseln führen, andererseits zu ungleichmäßig über die Bandbreite verteilte Restspannungen. Um die bei der plastischen Reckung auftretenden Verformungen auf ein Minimum zu reduzieren und folglich die Bildung von Mittenschüsseln sowie ungleichmäßig verteilte Restspannungen nahezu zu eliminieren, kennt man ein Verfahren der eingangs beschriebenen Ausführungsform, wonach das Band in einem zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz zwischengeschalteten Zugreckrollenpaar dem zu seiner Reckung im plastischen Bereich erforderlichen Streckzug unterworfen wird (vgl. DE 39 12 676 C2).
  • Ferner kennt man Zugreckanlagen für Stahl- und Metallbänder mit einem Bremsrollensatz und einem Zugrollensatz, bei denen zwei Reckzonen verwirklicht sind, um verbesserte Planheitsergebnisse zu erzielen. Dazu wird beispielsweise die Länge der ersten Reckzone und der zweiten Reckzone auf die jeweils maximale Bandbreite abgestimmt (vgl. DE 101 14 883 C1).
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein Verfahren und eine Zugreckanlage zum kontinuierlichen Zugrecken von metallischen Bändern der eingangs beschriebenen Ausführungsform anzugeben, mit dem sich optimierte Planheitsergebnisse erzielen lassen.
  • Zur Lösung dieses Problems lehrt die Erfindung ein Verfahren und eine Zugreckanlage mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Durch die zumindest dritte und vorzugsweise folglich zusätzliche Reckzone wird überraschenderweise eine weitere Vergleichmäßigung der Längsspannungsverteilung und der daraus resultierenden Bandlängs- und -querformänderungen erreicht. Daraus resultieren optimale Richtergebnisse. Dabei kann das Band in allen Reckzonen im plastischen Bereich gereckt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass - bei Verwirklichung von drei Reckzonen - das Band in der einlaufseitigen Reckzone und in der auslaufseitigen Reckzone im plastischen Bereich gereckt wird und in der zwischen diesen Zonen befindlichen mittleren Reckzone lediglich einer im elastischen Bereich liegenden Bandzugspannung unterworfen wird. Daraus resultiert eine Abrundung der Fließkurve im Spannungs-Dehnungs-Schaubild beim Überschreiten der Streckgrenze zwischen dem elastischen und plastischen Bereich, weil eben das Band in der mittleren Reckzone eine Entlastung vom plastischen in den elastischen Bereich und eine Wiederbelastung von dem elastischen Bereich in den plastischen Bereich erfährt. Um diesen Effekt zu optimieren, kann die Bandzugspannung in der mittleren Reckzone bei ≤ 80 %, vorzugsweise ≤ 50 % der Streckgrenze des betreffenden Bandmaterials liegen. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Band die mittlere Reckzone mit einer Verweildauer von ≥ 1 Sekunde durchläuft.
  • Werden im Rahmen der Erfindung mehr als drei Reckzonen vorgesehen, beispielsweise fünf Reckzonen, so lehrt die Erfindung in bevorzugter Weise, dass das Band beim Durchlaufen von fünf Reckzonen in den beiden einlaufseitigen Reckzonen und in den beiden auslaufseitigen Reckzonen im plastischen Bereich und in der mittleren Reckzone im elastischen Bereich gereckt wird bzw. die Bandzuspannung im elastischen Bereich liegt. Durch das Zurückführen der Bandzugspannung auf den elastischen Bereich wird bei drei, fünf oder mehr Reckzonen praktisch die Verwirklichung von zwei getrennten Zugreckanlagen simuliert. Folglich resultiert aus dem erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders kompakte und raumsparende Bauweise für die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Zügreckanlage. Ferner sieht die Erfindung vorzugsweise vor, dass das Band nach dem Durchlaufen der einlaufseitigen Reckzone oder Reckzonen aufgewickelt und abgewickelt wird. Durch dieses Zwischen-Aufwickeln werden überraschenderweise Kriecheffekte im späteren Coil kompensiert.
  • Die Zugreckanlage, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist zeichnet sich durch einfache und funktionsgerechte Bauweise aus. Sind zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz vier Zugreckrollenpaare angeordnet, dann befinden sich zwei Reckzonen jeweils zwischen den beiden Zugreckrollen der beiden einlaufseitigen Zugreckrollenpaare und zwei Reckzonen jeweils zwischen den beiden Zugreckrollen der beiden auslaufseitigen Zugreckrollenpaare, während sich die mittlere Reckzone zwischen dem letzten einlaufseitigen Zugreckrollenpaar und dem ersten auslaufseitigen Zugreckrollenpaar befindet. Weiter lehrt die Erfindung, dass vorzugsweise zumindest jeweils eine Zugreckrolle der Zugreckrollenpaare als eine konkave/konvexe Zugreckrolle mit jeweils unterschiedlich einstellbarer Geometrie ausgebildet ist. Bei derartigen Zugreckrollen ist der Rollenmantel zwischen einer konvexen Außenwölbung und einer konkaven. Innenwölbung einstellbar, um auch auf diesem Wege im Zuge des Planierens von metallischen Bändern Randwellen und Mittenschüsseln in erheblichem Maße zu verringern oder ganz zu eliminieren (vgl. DE 42 30 243 C1). Insoweit wird im Übrigen auch eine verbesserte Anpassung an unterschiedliche Bandbreiten erreicht. Endlich sieht die Erfindung vorzugsweise vor, dass das Band in den einzelnen Reckzonen jeweils von einem oder mehreren Linearmotoren beaufschlagt ist. Der Einsatz von Linearmotoren setzt den Einsatz von Metallbändern aus nichtferomagnetischem Material, zum Beispiel Bundmetall voraus und ermöglicht eine feinfühlige und gezielte Einstellung der Spannungsverteilung (vgl. DE 197 19 994 A1).
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Zugreckanlage mit drei Reckzonen in schematischer Seitenansicht und
    Fig. 2
    ein Spannungs-Dehnungs-Schaubild.
  • In den Figuren ist eine Zugreckanlage zum kontinuierlichen Zugrecken von dünnen Metallbändern 1 aus insbesondere Stahl, Edelstahl, Aluminium oder dergleichen mit einer Banddicke zwischen 0,05 mm und 1,5 mm dargestellt. Diese Zugreckanlage weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Bremsrollensatz 2 und einen Zugrollensatz 3 auf. Zwischen dem Bremsrollensatz 2 und dem Zugrollensatz 3 sind nach dem Ausführungsbeispiel zwei Zugreckrollenpaare 4, 5 und 6, 7 angeordnet, wobei eine einlaufseitige Reckzone I zwischen den beiden Zugreckrollen 4, 5 des einlaufseitigen Zugreckrollenpaares, eine auslaufseitige Reckzone III zwischen den beiden Zugreckrollen 6, 7 des auslaufseitigen Zugreckrollenpaares und eine mittlere Reckzone II zwischen den beiden Zugreckrollenpaaren 4, 5 und 6, 7 gebildet ist. Die Verspannung von Bremsrollensatz, Zugreckreckrollenpaaren und Zugrollensatz kann in bekannter Weise erfolgen. Zumindest jeweils eine Zugreckrolle 4 bzw. 6 der Zugreckrollenpaare 4, 5 und 6, 7 kann als eine konkave/konvexe Zugreckrolle mit jeweils unterschiedlich einstellbarer Geometrie ausgebildet sein. Außerdem kann das Band 1 in den einzelnen Reckzonen I, II, III jeweils von einem oder mehreren Linearmotoren beaufschlagt sein, was nicht gezeigt ist.
  • Bei der dargestellten Zugreckanlage durchläuft das Band 1 zwischen dem Bremsrollensatz 2 und dem Zugrollensatz drei Reckzonen I, II, III und wird in diesen Reckzonen im plastischen Bereich und/oder elastischen Bereich gereckt. Nach einer Ausführungsform wird das Band in der einlaufseitigen Reckzone I und in der auslaufseitigen Reckzone III im plastischen Bereich gereckt und in der zwischen diesen beiden Zonen befindlichen mittleren Reckzone II lediglich einer im elastischen Bereich liegenden Bandzugspannung unterworfen. Daraus resultiert die in dem Spannungs-Dehnungs-Schaubild dargestellte Abrundung 8 der Fließkurve 9 beim Überschreiten der Streckgrenze des betreffenden Bandmaterials und folglich im Übergangsbereich von dem elastischen Bereich in den plastischen Bereich. Dabei ist zur Verdeutlichung einmal die Fließkurve für eine dreimal plastische Reckung

            I → II → III

    und mit einer Zwischenentlastung in der mittleren Reckzone

            I → II' → III'

    und folglich mit lediglich einer elastischen Reckung in der mittleren Reckzone II dargestellt. Die gestrichelt dargestellte Abrundung 8 der Fließkurve 9 wird um so deutlicher, je länger das betreffende Band 1 in der mittleren Reckzone II einer im elastischen Bereich liegenden Bandzugspannung unterworfen wird.

Claims (11)

  1. Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von metallischen Bändern (1), insbesondere mit einer Banddicke von 0,05 mm bis 1,5 mm wonach das jeweilige Band (1) einen Bremsrollensatz (2) und einen Zugrollensatz (3) durchläuft und zwischen beiden Rollensätzen (2, 3) im Zuge seiner Reckung im plastischen Bereich einem Streckzug unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) zwischen den beiden Rollensätzen (2, 3) eine einlaufseitige Reckzone (I) zwischen zwei Zugreckrollen (4, 5) eines einlaufseitigen Zugreckrollenpaares, eine auslaufseitige Reckzone (III) zwischen zwei Zugreckrollen (6, 7) eines auslaufseitigen Zugreckrollenpaares und eine zwischen diesen Reckzonen befindliche mittlere Reckzone (II) zwischen den beiden Zugreckrollenpaaren durchläuft und in diesen Reckzonen (I, II, III) im plastischen Bereich und/oder elastischen Bereich gereckt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) zwischen den beiden Rollensätzen mehr als drei Reckzonen durchläuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass as Band (1) in allen Reckzonen (I, II, III) im plastischen Bereich gereckt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) in der einlaufseitigen Reckzone (I) und in der auslaufseitigen Reckzone (III) im plastischen Bereich gereckt wird und in der zwischen diesen Zonen befindlichen mittleren Reckzone (II) einer im elastischen Bereich liegenden Bandzugspannung unterworfen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugspannung in der mittleren Reckzone (II) bei ≦ 80 %, vorzugsweise ≦ 50 % der Streckgrenze des Bandmaterials liegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) die mittlere Reckzone (II) mit einer Verweildauer ≧ 1 Sekunde durchläuft.
  7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) beim Durchlaufen von fünf Reckzonen in den beiden einlaufseitigen Reckzonen und in den beiden auslaufseitigen Reckzonen im plastischen Bereich und in der mittleren Reckzone im elastischen Bereich gereckt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) nach dem Durchlaufen der einlaufseitigen Reckzone (I) oder Reckzonen zwischenaufgewickelt wird.
  9. Zugreckanlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Bremsrollensatz und einem Zugrollensatz, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bremsrollensatz (2) und dem Zugrollensatz (3) zwei oder mehr Zugreckrollenpaare (4, 5 und 6, 7) angeordnet sind, wobei eine einlaufseitige Reckzone (I) zwischen den beiden Zugreckrollen (4, 5) des einlaufseitigen Zugreckrollenpaares, eine auslaufseitige Reckzone (III) zwischen den beiden Zugreckrollen (6, 7) des auslaufseitigen Zugreckrollenpaares und eine mittlere Reckzone (II) zwischen den beiden Zugreckrollenpaaren (4, 5 und 6, 7) gebildet ist.
  10. Zugreckanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils eine Zugreckrolle (4 und 6) der Zugreckrollenpaare als eine konkave/konvexe Zugreckrolle mit jeweils unterschiedlich einstellbarer Geometrie ausgebildet ist.
  11. Zugreckanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1) in den einzelnen Reckzonen (I, II, III) jeweils von einem oder mehreren Linearmotoren beaufschlagt ist.
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