EP1984130B1

EP1984130B1 - Richtvorrichtung und richtverfahren für ein metallband

Info

Publication number: EP1984130B1
Application number: EP07711483A
Authority: EP
Inventors: Oswald Deutscher; Frank Gorgels; Jochen Kurzynski; Roger Lathe; Paul Dieter PÜTZ
Original assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Current assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: WO2007090663A1; DE102006006530A1; DE502007004187D1; EP1984130A1; ATE471771T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Richtvorrichtung und ein Richtverfahren für ein Metallband und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2006 006 530.1 in Anspruch.
Bei der Endbearbeitung von Metallbändern, beispielsweise von Feinblech werden in der Praxis regelmäßig zwei Prozessstufen eingesetzt. Zum einen der so genannte Dressierwalzprozess und zum anderen der Streckbiegerichtprozess. Beim Dressieren werden die mechanischen Eigenschaften für ein möglicherweise nach der Endbearbeitung erfolgendes Tiefziehen eingestellt, wie beispielsweise der so genannte n-Wert und die Streckgrenze. Ferner wird im Dressierprozess die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit eingestellt. Mit dem Streckbiegerichtprozess wird dann abschließend die gewünschte Planheit des Bandes hergestellt.
Aus der gattungsgemäßen DE 22 49 568 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten von Blechen und Bändern aus Metall bekannt, mit denen die Bleche, bzw. die Bänder geglättet werden können, ohne dass es zu der Ausbildung von Mikroriffelungen kommt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung verläuft das Band um eine Arbeitswalze. Eine erste Reaktionswalze bildet mit der Arbeitswalze einen ersten Walzspalt. Eine zweite Reaktionswalze bildet mit der Arbeitswalze einen zweiten Walzspalt. Der zwischen der Arbeitswalze und den beiden Reaktionswalzen erfolgende Druck auf das Band wird mittels einer Druckwalze aufgebracht, die auf die Arbeitswalze drückt. Der zwischen der einen Reaktionswalze und der Arbeitswalze herrschende Druck muss hoch genug sein, damit in Verbindung mit den in dem Band an diesem Druckpunkt vorhandenen Biegebeanspruchungen das Material in einer Größe verformt wird, welche ausreicht, um die Unstetigkeiten der Streckgrenze zumindest in dem Bereich der Oberfläche liegenden Schichten zu unterdrücken. Gemäß DE 22 49 568 A1 kann die dort beschriebene Vorrichtung in Verbindung mit anschließenden Biege- und/oder Glättwalzen in jeder Form, Anordnung und mit jeder möglichen Anzahl von anschließenden Walzen verwendet werden. Diese Biege- und/oder Glättwalzen können dazu verwendet werden, um eine weitere Glättwirkung zu erzielen oder um den Rollensatz, welche auch als Querbiegung oder Rillung bezeichnet wird, zu entfernen.
Aus der US 3/605,470 ist es bekannt, eine Vorrichtung mit einer ersten Rolle und einer zweiten Rolle vorzusehen, die derart zueinander angeordnet sind, dass ein Metallband unter teilweiser Umschlingung über die erste Rolle und dann unter teilweiser Umschlingung über die zweite Rolle geführt wird. Der ersten Rolle sind zwei Hohlzylinder gegenüberliegend angeordnet, sodass zwischen der ersten Rolle und den beiden Hohlzylindern ein Spalt gebildet wird. Ferner ist eine Stützwalze vorgesehen, die die erste Rolle stützt. Diese Stützrolle wird wiederum über elastische Stützen abgestützt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Endbearbeitung von Metallbändern zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass das Einstellen mechanischer Eigenschaften, wie es bisher in dem so genannten Dressierwalzprozess erfolgt ist, auch in einem Richtprozess, beispielsweise einem Streckbiegerichtvorgang, eingestellt werden kann. Dafür wird eine Richtvorrichtung vorgesehen, bei der zu den herkömmlichen Richtrollen zusätzlich zumindest eine Druckwalze vorgesehen wird, die einer Richtrolle gegenüberliegend angeordnet ist und mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands bewirkt werden kann. Die Druckwalze weist eine texturierte Oberfläche auf. Damit ist es möglich, eine Texturierung in die Metallbandoberfläche einzubringen. Unter einer texturierten Oberfläche wird insbesondere eine Oberfläche verstanden, auf der einzelne Erhebungen oder Vertiefungen vorgesehen sind. Insbesondere kann einer der Oberflächentypen Shotblast, EDT, EBT (deterministisch oder pseudostochastisch), Lasertex und Topochrom vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß wird der Spannungszustand im Metallband im Moment seiner Biegung über die Richtrolle ausgenutzt. Durch die Biegung wird ein Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt, dessen maximaler Wert im Bereich der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands anliegt. Indem nun diese Oberfläche mit einer Druckwalze belastet wird und damit zumindest der oberflächennahe Bereich mit einer zusätzlichen Spannung beaufschlagt wird, kann zumindest in diesem Bereich ein Spannungszustand eingestellt werden, der oberhalb der Fließgrenze liegt, so dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften, z. B. der n-Wert oder die Streckgrenze, aber auch die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit eingestellt werden können.
Die erfindungsgemäße Richtvorrichtung weist mindestens eine erste und eine zweite Richtrolle auf, über die das zu richtende Metallband in der für das Biegerichten typischen mäandemden Bandführung geführt werden kann. Das Metallband wird unter teilweiser Umschlingung über die erste Richtrolle und dann unter teilweiser Umschlingung über die zweite Richtrolle geführt, wobei die erste Richtrolle mit einer ersten Oberfläche des Metallbands in Kontakt kommt und die zweite Richtrolle mit der dieser Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands in Kontakt kommt. Um den Grad der Biegung des Metallbands einstellen zu können, können die Richtrollen angestellt werden, also in Radialrichtung verlagert oder beispielsweise um eine senkrecht zur Längsachse stehenden Schwenkachse verschwenkt werden.
Erfindungsgemäß ist mindestens eine Druckwalze mit texturierter Oberfläche vorgesehen, die zu einer Richtrolle als Gegenwalze angeordnet ist und mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands bewirkt werden kann. Um den für die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften bzw. der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit notwendigen Spannungszustand auf der durch die Druckwalze belasteten Seite des Metallbands einstellen zu können, ist die Druckwalze einstellbar ausgebildet und weist insbesondere einen Wirkelement auf, mit dem die Druckwalze mit einem vorbestimmten Druck auf das Metallband gedrückt werden kann. Ergänzend oder alternativ können Stützwalzen vorgesehen sein, die die Druckwalze abstützen. Grundsätzlich kann der aus Dressiergerüsten bekannte Aufbau der Abstützung einer Druckwalze für die Abstützung der Druckwalze in der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung vorgesehen sein.
Als einseitige Druckverformung wird insbesondere eine Druckverformung des Metallbands verstanden, die im Gegensatz zum Walzen nicht das Metallband über seinen gesamten Querschnitt druckverformt. Insbesondere bevorzugt wird unter einer einseitigen Druckverformung eine Druckverformung verstanden, die von der mit der Druckwalze beaufschlagten Oberfläche eine Eindringtiefe von ca. 75% des Metallbandquerschnitts aufweist, insbesondere bevorzugt 50% des Metallbandquerschnitts. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Druckverformung auf den Bereich der Oberfläche beschränkt, auf die die Druckwalze einwirkt. Dieser oberflächennahe Bereich weist insbesondere mindestens die Tiefe der sogenannten Lüdersbänder auf. Als oberflächen naher Bereich wird insbesondere ein Bereich mit einer Eindringtiefe von maximal 10% des Metallbandquerschnitts, insbesondere bevorzugt 1% des Metanbandquerschnitts verstanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der ersten Richtrolle eine erste Druckwalze als Gegenwalze und der zweiten Richtrolle eine zweite Druckwalze als Gegenwalze zugeordnet, wobei die erste Druckwalze eine texturierte Oberfläche und die zweite Druckwalze eine glatte Oberfläche aufweist. Dies ermöglichst es, auf der einen Seite des Metallbands eine texturierte Oberfläche einzuprägen, während auf der gegenüberliegenden Seite des Metallbands eine glatte Oberfläche erzeugt wird. Alternativ kann die zweite Druckwalze ebenfalls eine texturierte Oberfläche aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste und/oder die zweite Richtrolle eine texturierte Oberfläche auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Richtrollen und die Druckwalzen den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ können die Druckwalzen größere oder kleinere Durchmesser als die Richtrollen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können eine oder mehrere Richtrollen oder Druckrollen als Messrolle ausgeführt werden. Insbesondere wird durch diese Messrolle die Temperatur-, Schubspannungs- und/oder Druckverteilung gemessen.
Das erfindungsgemäße Richtverfahren sieht vor, dass das über eine Richtrolle gebogene Metallband auf der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche ein seitig mit einer Druckwalze mit texturierter Oberfläche druckverformt wird. Insbesondere bevorzugt erfolgt diese Druckverformung nur im Bereich der Oberfläche des Metallbands.
Insbesondere bevorzugt wird in dem Metallband durch das Biegen über die Richtrolle eine Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt, bei dem die an der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands anliegende Längszugspannung geringer ist als die Fließgrenze des Metallbands und dass durch eine auf diese Oberfläche einwirkende Druckwalze eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, so dass das Metallband im Bereich dieser Oberfläche mit einer Gesamtspannung oberhalb der Fließgrenze belastet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung werden insbesondere bevorzugt in einem Streckbiegerichtprozess eingesetzt. Insbesondere bevorzugt sind den Richtrollen vor- bzw. nachgeordnet Brems- und Treibrollengruppen vorgesehen. Alternativ können das erfindungsgemäße Richtverfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung im Rahmen einer Formschlussbiegemaschine eingesetzt werden.
Insbesondere bevorzug wird das erfindungsgemäße Richtverfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung zum Richten von sogenannten Kohlenstoffstählen verwendet, die eine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen und damit bei Zugverformung Lüdersbänder zeigen.
Insbesondere bevorzugt wird das Richtverfahren unter Nutzung einer Messrolle angewendet. Diese Messrolle wird verwendet, um insbesondere die mechanischen Eigenschaften und die Planheit der verarbeiteten Bänder einzustellen. '
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: eine Richtrolle und die der Richtrolle gegenüberliegen angeordnete Druckwalze der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung in einer schemati- schen Seitenansicht und
Fig. 2: den in dem Metallband durch das Biegen über die Richtrolle eingestellten Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt.

Die Richtvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels weist mindestens zwei Richtrollen mit ihnen gegenüberliegen angeordneten Druckwalzen auf, von denen in der Fig. 1 nur die erste Paarung aus Richtrolle 1 und Druckwalze 2 dargestellt ist. Das zu richtende Metallband 3 ist über die Richtrolle 1 gebogen geführt und mit Längszugspannungen F_Z beaufschlagt. Die der Richtrolle 1 gegenüberliegende Druckwalze 2 bewirkt eine einseitige Druckverformung des Metallbands 3.
In Fig. 2 ist der Längszugspannungsverlauf über den Querschnitt des Metallbands dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Längszugspannung im Bereich der der Richtrolle 1 gegenüberliegenden Oberfläche am größten ist. In dem in diesem Bereich durch eine auf die Oberfläche einwirkende Druckwalze eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, wird das Spannungsniveau in diesem Bereich über das dargestellte Längszugspannungsniveau erhöht und über die Fließgrenze angehoben, so dass die Einstellung von mechanischen Eigenschaften oder Oberflächenbeschaffenheiten erreicht werden kann.

Claims

Richtvorrichtung für ein Metallband mit einer ersten Richtrolle und einer zweiten Richtrolle, die derart zueinander angeordnet sind, dass das Metallband unter teilweiser Umschlingung über die erste Richtrolle und dann unter teilweiser Umschlingung über die zweite Richtrolle geführt wird, wobei einer der Richtrollen (1) gegenüberliegend eine Druckwalze (2) angeordnet ist, mit der eine einseitige-Druckverformung des Metallbands (3) bewirkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalze (2) eine texturierte Oberfläche aufweist.
Richtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Richtrolle (1) gegenüberliegend eine erste Druckwalze (2) angeordnet ist, mit der eine einseitige Druckverformung auf einer ersten Seite des Metallbands (3) bewirkt werden kann, und der zweiten Richtrolle (1) gegenüberliegend eine zweite Druckwalze (2) angeordnet ist, mit der eine einseitige Druckverformung auf einer zweiten Seite des Metallbands (3) bewirkt werden kann, wobei die erste und/oder die zweite Druckwalze eine texturierte Oberfläche aufweist.
Richtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckwalze (2) eine texturierte Oberfläche und die zweite Druckwalze (2) eine glatte Oberfläche aufweist.
Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Richtrolle (1) eine texturierte Oberfläche aufweist/aufweisen.
Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckwalze (2) und/oder eine Richtrolle (1) als Messrolle ausgebildet ist.
Richtverfahren für ein Metallband, dadurch gekennzeichnet, dass das über eine Richtrolle (1) gebogene Metallband (3) auf der der Richtrolle (1) gegenüberliegenden Oberfläche einseitig mit einer Druckwalze (2) mit texturierter Oberfläche druckverformt wird.
Richtverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einseitige Druckverformung eine Eindringtiefe von der mit der Druckwalze (2) beaufschlagten Oberfläche von 75% des Metallbandquerschnitts aufweist.
Richtverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallband (3) durch das Biegen über die Richtrolle (1) ein Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt wird, bei dem die an der der Richtrolle (1) gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands (3) anliegende Längszugspannung geringer ist als die Fließgrenze, und dass durch eine auf diese Oberfläche einwirkende Druckwalze (2) eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, so dass das Metallband (3) im Bereich dieser Oberfläche mit einer Gesamtspannung oberhalb der Fließgrenze belastet wird.