EP3590619B1 - Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln eines metallbands sowie verwendung einer kontaktwalze - Google Patents

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EP3590619B1
EP3590619B1 EP18181326.2A EP18181326A EP3590619B1 EP 3590619 B1 EP3590619 B1 EP 3590619B1 EP 18181326 A EP18181326 A EP 18181326A EP 3590619 B1 EP3590619 B1 EP 3590619B1
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EP
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metal strip
winding
roller
contact
temperature
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EP3590619C0 (de
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Stephan Draese
Bernd Kemper
Oliver Seiferth
Volker Schmitz
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Speira GmbH
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Speira GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for winding a metal strip, in which a metal strip is provided, in which the metal strip is fed to a winding roll via contact with at least one contact roller, and in which the metal strip is wound onto the winding roll and the temperature of the metal strip at which the metal strip is wound onto the winding roll is at least partially adjusted via a temperature control of the at least one contact roller.
  • the invention further relates to a device for winding a metal strip for carrying out a method according to the invention, with at least one contact roller and with at least one winding roll for winding the metal strip, wherein the at least one contact roller is set up so that the metal strip is fed to the winding roll via contact with the at least one contact roller and the at least one contact roller has temperature control means for adjusting the temperature of the metal strip at which the metal strip is wound onto the winding roll.
  • a use of a contact roller is also disclosed.
  • metal strips in particular metal foils made of aluminum or aluminum alloys
  • the provision of metal strips can be achieved by first casting a rolling ingot, hot rolling the rolling ingot into a hot strip and then cold rolling the hot strip to the final thickness of the foil with or without intermediate annealing.
  • the rolling ingot can optionally be subjected to heat treatment or homogenization before the hot rolling process.
  • the metal strip is usually wound onto a winding roll and formed into the shape of a winding body or a coil.
  • high process speeds are usually aimed for.
  • High rolling ratios or pass reductions are often provided for in cold rolling, which result in a corresponding increase in the speed at which the metal strip exits the work rolls.
  • the speed for winding up a metal strip must therefore be comparatively high in order not to reduce the productivity of the metal strip production.
  • the structure in the metal strip is also adjusted during production under the influence of thermal and mechanical process steps, which determines the mechanical properties of the metal strip.
  • undesirable deviations are observed between the properties of the metal strip during winding and the subsequent properties when unwinding the winding body.
  • rolled metal strips Another problem with rolled metal strips is the removal of surface deposits on the metal strip that arise during rolling, for example surface deposits caused by lubricants such as rolling oil residues, rolling emulsion residues or deposits of other contaminants such as metal particles.
  • lubricants such as rolling oil residues, rolling emulsion residues or deposits of other contaminants such as metal particles.
  • a winding machine for metal foils with a cylinder against which a winding roll is supported is known.
  • the cylinder serves to displace air from the gap between the foil and the winding roll and is provided with an elastic coating.
  • the cylinder is designed either as a support drum for a spool as a winding roll, or as a support roller with pressure rollers or as a support roller of a double support roller roller.
  • the coating can also have a perforated surface, with air being sucked in through the perforation in order to cool the coating.
  • the DE 36 27 463 A1 relates to a device for controlling the pressure of a contact roller on a roll.
  • a positioning device and a position measuring device for the contact roller are provided, whereby a computer specifies the positioning of the contact roller according to a function depending on the roll diameter. This is intended to achieve a uniform winding density in the roll, in particular to avoid wrinkling, out-of-roundness and telescoping.
  • the contact roller can be designed as a cooling roller.
  • the Japanese patent JP 4277344 B2 deals with straightening devices, which use tempered pull rollers to improve the Flatness of the strip. The problem of the temperature profile of the metal strip when winding a metal strip was not recognized.
  • the international patent application WO 2009/093806 A2 relates to a tempered roller for adjusting a roll barrel of the roller.
  • the present invention is based on the object of proposing a method and a device for winding a metal strip, whereby the properties of the metal strip can be adjusted as reliably as possible at high winding speeds, also with regard to the resulting properties after later unwinding of the metal strip. Furthermore, an advantageous use of a contact roller for solving this problem is to be specified.
  • the term metal strip is intended to include in particular thinner strips such as foils which comprise metallic materials.
  • the metal strip comprises or consists of aluminum or an aluminum alloy.
  • the provision of a metal strip can, for example, comprise cold rolling and/or hot rolling.
  • the provision can comprise casting, for example into a rolling ingot or continuous casting into a strip and optionally homogenization.
  • One or more intermediate annealing steps and/or final annealing of the metal strip can be provided.
  • the metal strip is provided by unwinding from a winding body.
  • the metal strip can have a temperature of more than 40 °C, in particular more than 100 °C. Corresponding temperatures can arise during cold rolling at high speeds and/or rolling degrees.
  • a winding body or coil is formed.
  • the layers of the metal strip in the winding body are preferably in contact with each other, at least in some areas, so that a particularly compact winding body is created.
  • the temperature of the metal strip during winding also determines the temperature profile within the winding body. It has been recognized that higher temperatures during winding in particular can lead to unfavorable temperature profiles within the winding body.
  • the cooling of the winding body during winding and after winding can be particularly uneven, with the outer layers of the metal strip cooling faster than the inner layers near the winding roll. Therefore, the temperature and cooling rate of the metal strip can already depend on the longitudinal direction of the metal strip in the winding body. Areas of the edges of the metal strip can also cool faster than areas in the middle of the metal strip in the transverse direction, which means that the temperature and the cooling speed in the transverse direction of the metal strip. Corresponding irregularities in the temperature curve or cooling can be the cause of wrinkling and/or tension differences.
  • the method according to the invention allows a particularly effective adjustment of the winding temperature of the metal strip.
  • the temperature of the metal strip with which the metal strip is wound onto the winding roll can be both reduced and increased.
  • Adjusting the temperature of the metal strip with which the metal strip is wound onto the winding roll by controlling the temperature of the at least one contact roller is understood in particular to mean that the temperature of the contact roller is adjusted in order to bring about a heat transfer in the metal strip through contact with the contact roller and thus a targeted temperature change in the metal strip.
  • the temperature range at which the metal strip is wound can be selected by controlling the temperature of the contact roller.
  • the contact roller is controlled in such a way that the temperature of the metal strip during winding is less than 100 °C, in particular less than 70 °C or less than 50 °C.
  • the temperature of the metal strip during winding can be less than 40 °C.
  • Low winding temperatures or winding temperatures close to room temperature reduce the risk of wrinkling and undesirable stresses within the winding body.
  • the otherwise uncontrolled recovery processes and recrystallization processes in the metal strip, such as those that occur with aluminum alloys, can also be influenced by the process. It is also conceivable to increase the winding temperature of the metal strip, for example, so that the metal strip in the winding body undergoes a thermal treatment (e.g. corresponding to a final annealing).
  • the at least one contact roller is in particular wrapped around by the metal strip, whereby the metal strip can come into contact with the contact roller not only along a line but also over a surface. This facilitates the heat transfer between the metal strip and the contact roller and thus improves the setting of the temperature.
  • the metal strip is in contact with the contact roller on the circumference over an angular range of at least 90°, in particular of at least 180° (i.e. the metal strip lies at least over a third or at least over half of the circumference of the contact roller at at least one axial position of the contact roller).
  • the contact roller and metal strip are in contact with each other at the winding point, i.e. in particular, the metal strip is placed and/or pressed onto the winding roll or winding body by the contact roller during winding.
  • the winding point is understood to be the point in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the contact roller at which the (not yet wound) metal strip is guided onto the winding body. Accordingly, winding via the contact roller can not only be carried out in a particularly reliable manner at high speeds, but also a more effective heat transfer can take place between the metal strip and the contact roller.
  • the contact roller can also function as a smoothing roller for winding.
  • the metal strip can be cleaned before, during and/or after winding.
  • Surface deposits on the metal strip for example lubricants such as rolling oil residues, rolling emulsion residues or deposits of other contaminants such as metal particles, can be removed, whereby chemical, thermal and/or mechanical treatments can be provided.
  • the metal strip is brushed and/or degreased.
  • rollers can be provided in a roller arrangement, with at least the at least one contact roller and, for example, all rollers of the roller arrangement being tempered.
  • the metal strip is fed to the winding roll via a roller arrangement, with the roller arrangement comprising the at least one contact roller.
  • a pair of rollers (which comprises the contact roller) is provided, with both rollers of the pair of rollers preferably being tempered together or independently of one another.
  • the metal strip is preferably in contact with the rollers of the roller arrangement on both sides, i.e. at least one roller is in contact with the surface of the metal strip (the surface of the metal strip with the greatest extent).
  • the metal strip can be guided through the roller arrangement in an S-shaped path, which can create flat, two-sided contact.
  • the rollers of the roller arrangement are arranged such that the gap between the rollers is of the same order of magnitude as the thickness of the metal strip.
  • the rollers of the roller arrangement can have the same diameter, for example from 300 mm to 600 mm.
  • the angular ranges in which the metal strip is in contact with the respective roller on the circumference can be the same, in particular with an angular range of at least 90 °, in particular of at least 180 ° or approximately 180 °.
  • the axes of the rollers of the roller arrangement and the winding roll can be arranged in one plane and in particular approximately parallel to one another.
  • the advantage of using a pair of rollers or a roller arrangement is that the rollers are in contact with the metal strip on both sides. This means that the temperature of the metal strip can be set particularly effectively.
  • the temperature profile along the thickness of the metal strip can be influenced, for example both sides of the metal strip are heated to the same temperature, which enables a particularly homogeneous temperature profile along the thickness of the metal strip when winding.
  • a tension separation between a rolling stand and the winding roll for the metal strip can be brought about via the roller arrangement.
  • the strip runs out of the rolling stand in particular under tension, and the strip can then be relaxed by adjusting the roller arrangement and in particular with an S-shaped course of the strip during winding.
  • a tension separation can be understood to mean that the tension on the metal strip as it runs out of the rolling stand is reduced by 10% to 75%, in particular by 30% to 55%, for winding over the winding roll.
  • the tension during winding via the tension separation can be selected depending on the material properties of the metal strip, for example depending on the yield stress of the metal strip.
  • a contact pressure profile of the metal strip during winding is set via the relative arrangement of the at least one contact roller and the winding roller.
  • the contact roller and metal strip can be in contact with one another at a winding point on the winding roller, i.e. in particular the metal strip is pressed against the winding roller or the winding body by the contact roller during winding.
  • the pressure between the winding roller and the contact roller can be set, with a defined pressure being exerted on the metal strip along at least one line, for example in the transverse direction of the metal strip.
  • a contact pressure curve can also be set, ie a specific value for the pressure can be set depending on the position along the transverse direction of the metal strip. For example, a constant pressure can be set for all positions along the transverse direction of the metal strip.
  • the pressure curve can be designed in such a way that the Pressure varies along the transverse direction of the strip. This can be advantageous when the thickness of the metal strip varies, for example a metal strip with a pronounced thickness profile (crown).
  • the temperature profile in the transverse direction of the metal strip can also be influenced at least partially via the contact pressure profile.
  • the contact roller can be clamped and, for example, the crowning of the contact roller can be changed, in particular to adjust the contact pressure profile.
  • the relative arrangement of the at least one contact roller and winding roller can be varied according to the invention via a linear guide of the winding roller.
  • a linear guide of the contact roller can be provided.
  • a linear guide can provide a high level of precision.
  • the position of the winding point of the metal strip is independent of the respective diameter of the winding body, which can be brought about by moving the winding roller.
  • the contact roller can be movable relative to the winding roller.
  • the rollers of the roller arrangement can also be designed to be movable together and/or relative to one another in order to influence the contact of the metal strip with the contact rollers, for example when a pair of contact rollers is wrapped in an S shape.
  • the winding roller, contact roller(s) and/or roller arrangement can be movable via hydraulic and/or pneumatic means, for example hydraulic, pneumatic and/or hydropneumatic means or corresponding cylinders.
  • the temperature of the metal strip during contact with the at least one contact roller can be adjusted at least partially using liquid and/or gaseous heat transport media.
  • liquid and/or gaseous heat transport media are applied to the metal strip before and/or during contact with the at least one contact roller.
  • Heat transport media can be applied to the contact roller, a roller arrangement and/or directly to the metal strip.
  • the heat transport media can be preheated or precooled and thus adjust the winding temperature, whereby the heat transport media themselves introduce or absorb heat.
  • the heat transport media can further improve the heat transport between the contact roller(s) and the metal strip and thus the adjustment of the winding temperature, for example by increasing the thermal contact or by a high thermal conductivity of the heat transport media.
  • the heat transport media are preferably inert.
  • Inert can mean that the heat transport media do not enter into any significant (chemical) reaction with the strip and/or the rollers and do not, for example, impair the effectiveness of (rolling) lubricants.
  • An example of this is polyglycol, which is advantageous for heat transport and does not impair a rolling lubricant such as rolling oil in a rolling process.
  • the heat transport media can be compatible with other media used in the process.
  • Compatible can mean that the heat transport media are compatible with other media used in the process, for example lubricants from the rolling process and/or from subsequent processes, and, for example, together with these other media, do not trigger any reaction that is detrimental to the strip, the other media and/or the rolls.
  • the rolling lubricant e.g. a rolling oil
  • Heat transport media can also be a compatible (e.g. a compatible in the above sense) polyglycol and/or an inert heat transfer medium in the above sense. Examples of this are air, nitrogen, liquids and CO2, especially supercritical CO2.
  • heat transport media are already applied in connection with a previous rolling process, thus an additional process step for application can be omitted.
  • heat transport media can be applied together with rolling lubricants before a rolling process and/or the rolling lubricant (e.g. a rolling oil) itself serves as a heat transport medium.
  • heat transport media are applied at the inlet of the rolling stand and/or over the working rolls of the rolling stand.
  • a compatible heat transport medium is used here, for example a polyglycol, which does not affect the rolling lubricant such as the rolling oil and is also not evaporated during the rolling process.
  • Heat transport media can be applied after a rolling process, for example at the exit of the metal strip from the rolling stand, which is particularly advantageous for inert heat transport media which may be volatilized by a rolling process.
  • inert heat transport media are air, nitrogen, liquids and CO2, particularly supercritical CO2.
  • a temperature profile of the metal strip can be set in the transverse direction of the metal strip.
  • the metal strip is in contact with the longitudinal direction of the contact roller in the transverse direction.
  • tempering zones can be provided in the longitudinal direction of the contact roller, whereby the contact roller can be tempered at least partially independently of one another in the longitudinal direction in these tempering zones.
  • the metal strip can have a temperature profile in the transverse direction, i.e. the temperature depends on the position in the transverse direction.
  • a uniform temperature profile can be set, i.e. an approximately equal temperature at the positions along the transverse direction.
  • An uneven temperature profile is also possible, for example the areas of the edges of the metal strip are set to a higher temperature than the areas near the middle.
  • a temperature profile of the metal strip is set in the longitudinal direction of the metal strip.
  • the metal strip can have a temperature profile in the longitudinal direction, ie the temperature is dependent on the position in the longitudinal direction.
  • a uniform temperature profile can be set, ie an approximately equal temperature at the positions along the longitudinal direction.
  • An uneven temperature profile is also possible, for example the areas of the metal strip at the beginning, which are wound up first, are set to a lower temperature than the areas near the end of the metal strip, which are wound up last.
  • Such a setting can be achieved in particular by making the temperature of the contact roller(s) dependent on time.
  • a temperature profile can also be set in the winding body.
  • the defects on the winding bodies are attributed to the temperature distribution in the winding body, which causes, for example, voltage differences and uneven shrinkage of the winding body when cooling. If a temperature profile of the metal strip is set in the longitudinal direction, such phenomena can at least be mitigated or even used to influence the structure of the metal strip.
  • the maximum temperature difference of the metal strip at different positions in the transverse and/or longitudinal direction can be less than 10 °C, in particular less than 5 °C. This can prevent larger voltage differences and uneven shrinkage of the winding body.
  • the temperature of the metal strip is measured before, during and/or after contact with the contact roller.
  • the temperature of the metal strip is measured before and after contact with the contact roller and in particular a difference in temperature before and after contact is formed. This allows the influence of the temperature control of the contact roller(s) on the temperature of the metal strip to be monitored with high accuracy.
  • Several measurements of the temperature can also be made along the transverse direction of the metal strip in order to determine a temperature profile in the transverse direction of the metal strip.
  • the temperature at the winding point is also measured in particular. Pyrometers and/or thermocouples (eg in the contact roller) are used to measure the temperature.
  • the measurement of the temperature can be used in particular to form a (closed) control loop for tempering the contact roller(s).
  • at least one output variable is determined at least partially as a function of the temperature(s) of the metal strip.
  • the tempering of the contact roller(s) can be carried out at least partially as a function of the at least one output variable.
  • the at least one output variable is determined by a control unit and output or an output is initiated.
  • the at least one output variable is in particular indicative of the tempering of the contact roller(s) and allows the tempering to be controlled.
  • profiles can also be stored which, for example, influence the temperature control of the contact roller(s).
  • already known output variables for certain process parameters e.g. width, length of the metal strip, material of the metal strip, degree of rolling(s), forces, moments, strip tension, coolant quantity/type, control parameters and/or pre-control
  • Corresponding profiles can also be used in connection with the previously described determination of at least one output variable, for example, the at least one output variable is influenced by both measured values (e.g. temperature(s) of the metal strip) and by at least one stored profile.
  • the method can be used to wind a metal strip or a metal foil in a single layer.
  • a metal strip is provided in multiple layers, in particular a double layer.
  • thinner foils are often rolled as double foils during cold rolling, i.e. two layers of a foil are placed on top of one another and guided together through the rolling stand.
  • metal strips can also be wound up in multiple layers in a process-safe manner using the method according to the invention, and in particular it is also possible to adjust the temperature of such multiple layers.
  • a roller arrangement with a contact roller is used to contact the metal strip on both sides, whereby the individual layers of the metal strip are also in contact with the tempered rollers.
  • a pair of rollers is used in conjunction with two layers of a metal strip, whereby the temperature of each layer of the metal strip can be adjusted (if necessary independently of one another).
  • the temperatures of the layers are set uniformly, i.e. with a deviation of the temperature of the layers from one another of less than 10 °C, in particular less than 5 °C.
  • the metal strip comprises in particular an aluminum alloy or consists thereof.
  • aluminum alloys of the types AA8XXX in particular of the types AA8006, AA8011, AA8111, AA8014, AA8015, AA8021 and AA8079 are used. Alloys of the type AA1XXX can also be used.
  • the speed of the metal strip during provision and winding, for example after rolling, can be 100 m/min - 3000 m/min.
  • the thickness of the metal strip is in particular less than 1.0 mm or less than 0.15 mm.
  • Metal foils with thicknesses of 5 ⁇ m to 200 ⁇ m are preferably used as metal strips.
  • metal strips or metal foils with thicknesses of at most 70 ⁇ m, at most 35 ⁇ m, at most 20 ⁇ m are used.
  • a pre-rolled strip for foils can also be wound up, which, for example, has a thickness of up to 500 ⁇ m. If a foil with a final thickness is wound up, the thickness can be 5 ⁇ m to 12 ⁇ m, in particular 5 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the above-mentioned object relating to a device for winding a metal strip, in particular for carrying out the method according to the invention is achieved with a device according to claim 9.
  • a significant change in the temperature of a metal strip can be achieved by controlling the temperature of the contact roller(s) during winding.
  • the temperature of the contact roller(s) By specifically controlling the temperature of the contact roller(s), wrinkles and tension differences in the metal strip can be reduced or compensated for during winding.
  • the mechanical properties of the metal strip can also be adjusted using the device.
  • the contact roller can be tempered using heating and/or cooling means.
  • the contact roller has one or more electrical heating elements and/or lines for a heating medium and/or a cooling medium.
  • an inert gas or liquefied inert gas is provided.
  • Media based on nitrogen, air, CO2 (in particular supercritical or liquid), water can be provided for cooling and/or heating, for example.
  • Rolling lubricants e.g. rolling oil, and/or polyglycols can also be used, which have inert properties and/or can be compatible with the lubricant used for rolling, for example if rolling is planned in the subsequent process. In the event of leaks in the heating and/or cooling medium used to temper the contact roller, the risk of impairment or damage to the subsequent process and end product is reduced.
  • the device can comprise means for providing a metal strip, for example means for cold rolling and/or hot rolling (e.g. one or more rolling stands, for example tandem rolling stands).
  • the device can be part of a rolling mill for producing a metal strip.
  • the device for winding is in particular arranged directly downstream of a means for cold rolling.
  • Means for casting, thermal and/or mechanical treatment of a metal strip can It is also conceivable that the metal strip is provided by an unwinding device.
  • Means for cleaning the metal strip can be provided, for example brushes.
  • the device can have a strip pulling device, for example comprising two rollers which feed the metal strip to the contact rollers (for example an S-roller pair).
  • the contact roller(s) can in particular have a diameter of 300 mm to 600 mm. Appropriate sizes of contact rollers allow for process-reliable winding in conjunction with good heat transfer between the metal strip and the contact roller(s).
  • a roller arrangement which is designed to contact a metal strip on both sides and to feed it to the winding roll, wherein the roller arrangement comprises at least one contact roller.
  • the temperature can be adjusted accordingly on both sides of the metal strip.
  • the embodiments of the contact roller described here can also be used to configure the other roller(s) of the roller arrangement.
  • means are provided for adjusting the contact pressure profile of a metal strip when it is wound onto the winding roll.
  • the winding roll and/or contact roller(s) are assigned to a linear guide which can change the relative arrangement of the winding roll and/or contact roller(s).
  • the means for adjusting the contact pressure profile can be used, for example, for a constant pressure of the contact roller(s) on the winding body and for optimal winding conditions.
  • the winding roll, contact roller and/or roller arrangement can be moved using hydraulic and/or pneumatic means, for example hydraulic, pneumatic and/or hydropneumatic means or corresponding cylinders.
  • the means for adjusting the contact pressure profile can also include means for damping vibrations.
  • a contact pressure profile can be adjusted by bracing the contact roller.
  • means are provided for adjusting the crowning of the contact roller(s).
  • the contact roller has at least one channel for a pressure medium, whereby a (reversible) deformation of the contact roller can be brought about by adjusting the pressure of the pressure medium.
  • the crowning of the contact roller can be adjusted accordingly, i.e. a targeted deviation of the shape of the contact surface of the contact roller from a cylindrical shape.
  • the contact roller can have several areas in the longitudinal direction with respective channels for pressure medium. Several channels for pressure medium in the circumferential direction can also be provided.
  • the at least one contact roller has at least two tempering zones in the axial direction, which are in particular designed to be tempered independently of one another. For example, this can be used to set a temperature profile of a metal strip in contact with the contact roller in the transverse direction of the metal strip.
  • the contact roller has several electrical heating elements and/or several lines for heating media and/or cooling media distributed in the longitudinal direction.
  • at least one temperature measuring element is also provided for each tempering zone, for example at least one thermocouple.
  • the contact roller has a coating, in particular for heat conduction and/or damping.
  • the coating can have a higher or lower thermal conductivity compared to the surface of the uncoated contact roller.
  • the above-mentioned object is also achieved by using a contact roller in the method according to the invention.
  • a device 2 or a method for winding a metal strip 4 is shown.
  • a rolling stand 8 is shown, which, for example, provides the metal strip via cold rolling.
  • the rolling stand 8 does not necessarily have to be part of the device 2 or a means of the method for winding a metal strip 4.
  • the metal strip 4 is, for example, a metal foil made of an aluminum alloy, which has a thickness of up to 200 ⁇ m, in particular of at most 50 ⁇ m, at most 35 ⁇ m, at most 20 ⁇ m.
  • the device 2 can also be set up for metal strips made of other materials and/or with other thicknesses.
  • the metal strip 4 leaves the rolling stand at a comparatively high speed, approximately at a speed of 100 m/min - 3000 m/min and a temperature of more than 40 °C, in particular more than 100 °C, increased by cold rolling and is to be subjected to winding.
  • the metal strip 4 is advantageously to be wound up without significant wrinkles and tension differences occurring in the metal strip and the mechanical properties of the metal strip in the final state can be reliably adjusted.
  • the metal strip 4 is fed to a winding roll 14 via contact with a contact roller 12 and the metal strip 4 is wound onto the winding roll 14 to form a winding body 16.
  • the contact roller 12 is arranged here in a roller arrangement 11 with a further roller 10 as a pair of rollers,
  • the temperature of the metal strip 4 can be achieved by tempering the contact roller 12 (if necessary with simultaneous tempering of the roller 10) during winding, whereby in particular wrinkles and tension differences in the metal strip 4 can be reduced or compensated for during winding.
  • the temperature distribution in the winding body 16 can be advantageously influenced, whereby, for example, tension differences and uneven shrinkage of the winding body 16 during cooling are reduced.
  • the temperature of the metal strip 4, with which the metal strip 4 is wound onto the winding roll 14, is at least partially set by a temperature control of the contact roller 12.
  • the rollers 10, 12 can have one or more electrical heating elements and/or lines for a cooling medium.
  • the rollers 10, 12 are wrapped around by the metal strip 4, here with an S-shaped wrap, wherein the metal strip 4 is in contact with the rollers 10, 12 on the circumference over an angular range of at least 90 °, in particular of at least 180 °, in order to ensure a to ensure effective heat transport.
  • the rollers 10, 12 have a coating for heat conduction and damping.
  • roller arrangement 11 and winding roller 14 can be used to set a contact pressure profile of the metal strip 4 during winding.
  • a linear guide for the winding roller 14, symbolized by the arrow 20, is provided, whereby the winding can be carried out in such a way that the position of the winding point 18 of the metal strip 4 is independent of the respective diameter of the winding body 16, as indicated by the outline of the winding body 16' at the end of the winding process.
  • the roller arrangement 11 causes a tension separation of the metal strip 4, whereby the tension which lies on the metal strip 4 when it leaves the rolling stand 8 is reduced by 10% to 75% for winding.
  • a contact pressure profile can be set, whereby a specific value for the pressure is set depending on the position along the transverse direction of the metal strip 4.
  • the crowning of the contact roller 12 is also designed to be adjustable.
  • a temperature profile of the metal strip 4 in the transverse direction and longitudinal direction of the metal strip 4 is set.
  • the temperature of the metal strip 4 is less than 100 °C, in particular less than 70 °C, in particular less than 50 °C or less than 40 °C.
  • the maximum temperature difference of the metal strip can be in particular less than 10 °C or less than 5 °C at different positions in the transverse direction and longitudinal direction.
  • the temperature of the metal strip 4 is measured by pyrometers 22, 24 before and after contact with the roller arrangement 11.
  • a (closed) control loop for tempering the rollers 10, 12 can be provided.
  • a rolling lubricant is applied in front of the rolling stand 8 via a lubricating device 30.
  • the rolling lubricant can serve as a heat transport medium for contact with the rolls 10, 12, with heat transport media that are compatible with the lubricant, in particular polyglycols, additionally being added to the rolling lubricant.
  • a strip pulling device comprising two rollers 26, 28, which feed the metal strip 4 to the contact rollers 10, 12.
  • Fig.2 shows a second embodiment of a device 2, wherein corresponding elements are given the same reference numerals as in Fig. 1
  • the embodiment of the device 2 in Fig. 2 This essentially corresponds to the embodiment of the Fig. 1 , however, the position of the winding roller 14 is fixed and the contact roller 12 and the roller arrangement 11 are movable.
  • the contact roller 12 and the metal strip 4 are also in contact with one another at the winding point 18, with the contact pressure profile of the metal strip 4 being set during winding via the relative arrangement of the roller arrangement 11 and the winding roller 14.
  • a linear guide of the contact roller 12 and the roller arrangement 11 is provided, symbolized by the arrow 20, and the winding can be carried out in such a way that the radius of the winding body 16, which increases with the winding, is compensated for by moving the contact roller 12 and the roller arrangement 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln eines Metallbands, bei dem ein Metallband bereitgestellt wird, bei dem das Metallband über Kontakt zu mindestens einer Kontaktwalze einer Wickelrolle zugeführt wird und bei dem das Metallband auf der Wickelrolle aufgewickelt wird und die Temperatur des Metallbands, mit welcher das Metallband auf der Wickelrolle aufgewickelt wird, zumindest teilweise über eine Temperierung der mindestens einen Kontaktwalze eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Metallbands zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit mindestens einer Kontaktwalze und mit mindestens einer Wickelrolle zum Aufwickeln des Metallbands, wobei die mindestens eine Kontaktwalze dafür eingerichtet ist, dass das Metallband über Kontakt zur mindestens einen Kontaktwalze der Wickelrolle zugeführt wird und die mindestens eine Kontaktwalze Temperierungsmittel zur Einstellung der Temperatur des Metallbands aufweist, mit welcher das Metallband auf der Wickelrolle aufgewickelt wird. Ebenso wird eine Verwendung einer Kontaktwalze offenbart.
  • Die Bereitstellung von Metallbändern, insbesondere Metallfolien aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen kann dadurch erfolgen, dass zunächst ein Walzbarren gegossen, der Walzbarren zu einem Warmband warmgewalzt und anschließend das Warmband mit oder ohne Zwischenglühungen auf Enddicke der Folie kaltgewalzt wird. Der Walzbarren kann dabei optional vor dem Warmwalzvorgang einer Wärmebehandlung bzw. einer Homogenisierung unterzogen werden. Alternativ ist es möglich, ein Metallband direkt zu gießen (Continuous Casting) und anschließend mittels Warm- und/oder Kaltwalzen auf eine Enddicke umzuformen.
  • Zur weiteren Verarbeitung oder Auslieferung eines Metallbands wird das Metallband üblicherweise auf eine Wickelrolle gewickelt und in die Form eines Wickelkörpers bzw. eines Coils gebracht. In der großtechnischen Produktion von Metallbändern, etwa beim (Kalt-)Walzen, werden üblicherweise hohe Prozessgeschwindigkeiten angestrebt. Oft sind hohe Abwalzgrade bzw. Stichabnahmen beim Kaltwalzen vorgesehen, welche in einer entsprechenden Steigerung der Auslaufgeschwindigkeit des Metallbands aus den Arbeitswalzen resultieren. Die Geschwindigkeit zum Aufwickeln eines Metallbands muss daher vergleichsweise hoch sein, um die Produktivität der Herstellung des Metallbands nicht zu verringern.
  • In der DE 10 2008 037 520 B4 wird zur Ermöglichung von hohen Folienbahngeschwindigkeiten beim Aufwickeln eine Aufwickelvorrichtung mit einer Kontaktwalze vorgeschlagen, wobei eine Metallfolienbahn über eine Umschlingung der Kontaktwalze einer Wickelrolle zuführbar ist. Hierbei sollen insbesondere Luftpolster zwischen den einzelnen Folienlagen und ein unerwünschtes Teleskopieren des Wickelkörpers vermieden werden.
  • Insbesondere bei dünnen Metallbändern oder Metallfolien ergeben sich jedoch weiterhin Probleme in der Qualität der aufgewickelten Bänder oder Folien sowie der Anordnung im Wickelkörper. Einerseits können bei Metallbändern sogenannte Einschnürungen entstehen, welche durch zumeist umlaufende, ein- oder mehrfache Falten gebildet werden. Entsprechende Einschnürungen können beim weiteren Aufwickeln zu Seilfalten-, Verseilungs- und/oder Grammophonrillenerscheinungen führen. Andererseits können beim Aufwickeln Spannungsunterschiede in der Metallfolie entstehen, so dass ein Aufwickeln zwar mit einer bestimmten vorgegebenen Planheit erfolgt, das später abgewickelte Metallband jedoch von den Vorgaben für die Planheit abweicht. Entsprechende Erscheinungen und Mängel in der Form der Metallbänder müssen nachträglich entfernt werden oder führen sogar zum Ausschuss des betroffenen Metallbands.
  • Bei Metallbändern aus Aluminiumlegierungen wird auch mit der Herstellung unter Einwirkung von thermischen und mechanischen Verfahrensschritten das Gefüge im Metallband eingestellt, welches die mechanischen Eigenschaften des Metallbands bestimmt. Auch hier werden unerwünschte Abweichungen zwischen den Eigenschaften des Metallbands beim Aufwickeln und den späteren Eigenschaften beim Abwickeln des Wickelkörpers beobachtet.
  • Problematisch ist weiter bei gewalzten Metallbändern eine Entfernung der über das Walzen entstehenden Oberflächenbelegungen des Metallbands, beispielsweise Oberflächenbelegungen durch Schmierstoffe wie Walzölrückstände, Walzemulsionsrückstände oder auch Ablagerungen sonstiger Verunreinigungen wie Metallpartikel.
  • Aus der DE 87 17 259 U1 , welche die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, ist eine Wickelmaschine für Metallfolien mit einem Zylinder bekannt, gegen den eine Wickelrolle abgestützt ist. Der Zylinder dient dem Verdrängen von Luft aus dem Spalt zwischen Folie und Wickelrolle und ist mit einer elastischen Beschichtung versehen. Der Zylinder ist in den Ausführungsbeispielen entweder als Tragtrommel für einen Tambour als Wickelrolle, oder als Stützwalze mit Andrückrollen oder als Tragwalze eines Doppeltragwalzenrollers ausgeführt. Die Beschichtung kann weiter eine gelochte Oberfläche aufweisen, wobei durch die Lochung Luft angesaugt wird, um eine Kühlung der Beschichtung zu erreichen.
  • Die DE 36 27 463 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regeln des Andrucks einer Kontaktwalze an einem Wickel. Eine Positioniereinrichtung sowie eine Positionsmesseinrichtung für die Kontaktwalze sind vorgesehen, wobei ein Rechner in Abhängigkeit des Wickeldurchmessers die Positionierung der Kontaktwalze nach einer Funktion vorgibt. Hiermit soll eine gleichmäßige Windungsdichte im Wickel erzielt werden, insbesondere zur Vermeidung von Faltenbildung, von Unrundheit und eines Teleskopierens. Die Kontaktwalze kann als Kühlwalze ausgestaltet sein.
  • Das japanische Patent JP 4277344 B2 beschäftigt sich dagegen mit Richtvorrichtungen, welche durch temperierten Zugrollen zur Verbesserung der Planheit des Bandes beitragen. Die Problematik des Temperaturverlaufs des Metallbandes beim Aufwickeln eines Metallbands wurde nicht erkannt.
  • Die internationale Patentanmeldung WO 2009/093806 A2 betrifft eine temperierte Walze zur Einstellung eines Walzballens der Walze.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Metallbands vorzuschlagen, wobei die Eigenschaften des Metallbands unter hohen Aufwickelgeschwindigkeiten möglichst prozesssicher eingestellt werden können, auch in Hinsicht auf die resultierenden Eigenschaften nach einem späteren Abwickelns des Metallbands. Weiter soll eine vorteilhafte Verwendung einer Kontaktwalze zur Lösung dieser Aufgabe angegeben werden.
  • Die genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1, einer Vorrichtung nach Anspruch 9 und einer Verwendung nach Anspruch 15 gelöst.
  • Es wurde erkannt, dass über eine Temperierung der Kontaktwalze(n) beim Aufwickeln eine signifikante Änderung der Temperatur des Metallbands erreicht werden kann. Über die Einstellung der Temperatur des Metallbands am Kontakt zur Kontaktwalze können durch gezielte Steuerung der Temperierung der Kontaktwalze insbesondere Faltenerscheinungen und Spannungsdifferenzen im Metallband bereits mit dem Aufwickeln verringert bzw. ausgeglichen werden. Ebenso lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Metallbands im Endzustand, etwa nach einem später erfolgten Abwickeln, besser kontrollieren. Die Einstellung der Temperatur des Metallbands über eine Temperierung der Kontaktwalze erlaubt auch mehr Flexibilität im Einsatz mit etwaigen Kühlschmierstoffen bei einem vorangehenden Walzvorgang, so dass das Metallband weniger Oberflächenbelegungen aufweisen kann und einfacher zu reinigen ist.
  • Der Begriff Metallband soll hierbei insbesondere auch dünnere Bänder wie beispielsweise Folien einschließen, welche metallische Werkstoffe umfassen. Insbesondere umfasst das Metallband Aluminium oder eine Aluminiumlegierung oder besteht hieraus. Die Bereitstellung eines Metallbands kann beispielsweise ein Kaltwalzen und/oder Warmwalzen umfassen. Die Bereitstellung kann ein Gießen, beispielsweise zu einem Walzbarren oder ein kontinuierliches Gießen zu einem Band sowie optional eine Homogenisierung umfassen. Ein oder mehrere Zwischenglühschritte und/oder ein Abschlussglühen des Metallbands können vorgesehen sein. Denkbar ist es auch, dass das Metallband durch ein Abwickeln von einem Wickelkörper bereitgestellt wird. Das Metallband kann bei Bereitstellung zum Aufwickeln, insbesondere nach einem Kaltwalzen, eine Temperatur von mehr als 40 °C, insbesondere mehr als 100 °C aufweisen. Entsprechende Temperaturen können bei einem Kaltwalzen mit hohen Geschwindigkeiten und/oder Abwalzgraden entstehen.
  • Durch ein Aufwickeln des Metallbands auf der Wickelrolle wird ein Wickelkörper bzw. ein Coil gebildet. Die Lagen des Metallbands im Wickelkörper liegen vorzugsweise miteinander zumindest bereichsweise in Kontakt, so dass ein besonders kompakter Wickelkörper entsteht.
  • Die Temperatur des Metallbands beim Aufwickeln bestimmt auch den Temperaturverlauf innerhalb des Wickelkörpers. Es wurde erkannt, dass insbesondere höhere Temperaturen beim Aufwickeln zu unvorteilhaften Temperaturverläufen innerhalb des Wickelkörpers führen können. Die Abkühlung des Wickelkörpers während des Aufwickelns und nach dem Aufwickeln kann hierbei insbesondere ungleichmäßig verlaufen, wobei die äußeren Lagen des Metallbandes schneller abkühlen als die inneren Lagen nahe der Aufwickelrolle. Daher kann bereits eine Abhängigkeit der Temperatur und der Abkühlgeschwindigkeit des Metallbands von der Längsrichtung der Metallbands im Wickelkörper vorliegen. Auch können Bereiche der Kanten des Metallbands schneller abkühlen als Bereiche in der Mitte des Metallbands in Querrichtung, womit eine Abhängigkeit der Temperatur und der Abkühlgeschwindigkeit in der Querrichtung der Metallbands entsteht. Entsprechende Ungleichmäßigkeiten im Temperaturverlauf bzw. der Abkühlung können hierbei die Ursache für eine Faltenbildung und/oder Spannungsdifferenzen sein.
  • Dadurch, dass die Temperatur des Metallbands, mit welcher das Metallband auf der Wickelrolle aufgewickelt wird, zumindest teilweise über eine Temperierung mindestens einer Kontaktwalze eingestellt wird, wobei das Metallband über Kontakt zu der mindestens einen Kontaktwalze einer Wickelrolle zugeführt wird, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders effektive Einstellung der Aufwickeltemperatur des Metallbands. Die Temperatur des Metallbands, mit welcher das Metallband auf der Wickelrolle aufgewickelt wird, kann sowohl verringert als auch erhöht werden. Unter einer Einstellung der Temperatur des Metallbands, mit welcher das Metallband auf der Wickelrolle aufgewickelt wird, über eine Temperierung der mindestens einen Kontaktwalze wird insbesondere verstanden, dass die Temperatur der Kontaktwalze eingestellt wird, um im Metallband durch den Kontakt zur Kontaktwalze eine Wärmeübertragung und damit eine gezielte Temperaturveränderung im Metallband zu bewirken.
  • Entsprechend kann der Temperaturbereich, mit welchem das Metallband aufgewickelt wird, über die Temperierung der Kontaktwalze gewählt werden. Beispielsweise wird die Kontaktwalze derart temperiert, dass die Temperatur des Metallbands beim Aufwickeln weniger als 100 °C, insbesondere weniger als 70 °C oder weniger als 50 °C beträgt. Insbesondere kann die Temperatur des Metallbands beim Aufwickeln weniger als 40 °C betragen. Mit niedrigen Aufwickeltemperaturen bzw. Aufwickeltemperaturen nahe der Raumtemperatur verringert sich das Risiko für Faltenbildung und für unerwünschte Spannungsverläufe innerhalb des Wickelkörpers. Auch können die sonst unkontrolliert verlaufenden Erholungsvorgänge und Rekristallisationsvorgänge im Metallband, wie diese beispielsweise bei Aluminiumlegierungen auftreten, über das Verfahren beeinflusst werden. Denkbar ist auch eine Erhöhung der Aufwickeltemperatur des Metallbands, beispielsweise damit das Metallband im Wickelkörper eine thermische Behandlung durchläuft (etwa entsprechend einem Abschlussglühen).
  • Die mindestens eine Kontaktwalze wird insbesondere von dem Metallband umschlungen, wodurch das Metallband nicht nur entlang einer Linie sondern auch flächig mit der Kontaktwalze in Kontakt treten kann. Hierdurch wird die Wärmeübertragung zwischen Metallband und Kontaktwalze erleichtert und damit die Einstellung der Temperatur verbessert. Insbesondere steht das Metallband umfangsseitig über einen Winkelbereich von mindestens 90 °, insbesondere von mindestens 180 ° in Kontakt mit der Kontaktwalze (d.h. das Metallband liegt mindestens über ein Drittel bzw. mindestens über die Hälfte des Umfangs der Kontaktwalze an zumindest einer axialen Position der Kontaktwalze auf).
  • Insbesondere stehen Kontaktwalze und Metallband am Aufwickelpunkt miteinander in Kontakt, d.h. insbesondere wird das Metallband beim Aufwickeln durch die Kontaktwalze an die Wickelrolle bzw. den Wickelkörper angelegt und/oder gedrückt. Unter dem Aufwickelpunkt wird insbesondere der Punkt in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Kontaktwalze verstanden, an welchem das (noch nicht aufgewickelte) Metallband auf den Wickelkörper geführt wird. Entsprechend kann das Aufwickeln über die Kontaktwalze nicht nur besonders prozesssicher bei hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden, sondern auch eine effektivere Wärmeübertragung zwischen Metallband und Kontaktwalze stattfinden. Insbesondere kann die Kontaktwalze auch als Glättungswalze für das Aufwickeln fungieren.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Reinigung des Metallbands vor, während und/oder nach dem Aufwickeln vorgenommen werden. Oberflächenbelegungen des Metallbands, beispielsweise durch Schmierstoffe wie Walzölrückstände, Walzemulsionsrückstände oder auch Ablagerungen sonstiger Verunreinigungen wie Metallpartikel können entfernt werden, wobei chemische, thermische und/oder mechanische Behandlungen vorgesehen sein können. Beispielsweise wird das Metallband gebürstet und/oder entfettet.
  • Prinzipiell können mehrere Walzen in einer Walzenanordnung vorgesehen sein, wobei mindestens die mindestens eine Kontaktwalze und beispielsweise alle Walzen der Walzenanordnung temperiert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Metallband über eine Walzenanordnung der Wickelrolle zugeführt, wobei die Walzenanordnung die mindestens eine Kontaktwalze umfasst. Insbesondere ist ein Walzenpaar (welches die Kontaktwalze umfasst) vorgesehen, wobei vorzugsweise beide Walzen des Walzenpaars gemeinsam oder unabhängig voneinander temperiert. Vorzugsweise steht das Metallband beidseitig in Kontakt zu den Walzen der Walzenanordnung, d.h. jeweils mindestens eine Walze steht in Kontakt zur Fläche des Metallbands (die Oberfläche des Metallbands mit der größten Ausdehnung). Das Metallband kann in einem S-förmigen Verlauf durch die Walzenanordnung geführt werden, womit ein flächiger, beidseitiger Kontakt entstehen kann. Insbesondere sind die Walzen der Walzenanordnung so angeordnet, dass der Spalt zwischen den Walzen in der gleichen Größenordnung liegt wie die Dicke des Metallbands.
  • Die Walzen der Walzenanordnung können gleiche Durchmesser aufweisen, beispielsweise von 300 mm bis 600 mm. Ebenso können die Winkelbereiche, in denen das Metallband umfangsseitig mit der jeweiligen Walze in Kontakt steht, gleich sein, insbesondere mit einem Winkelbereich von mindestens 90 °, insbesondere von mindestens 180 ° bzw. näherungsweise 180 °. Die Achsen der Walzen der Walzenanordnung und der Wickelrolle können in einer Ebene und insbesondere näherungsweise parallel zueinander angeordnet sein.
  • Vorteilhaft an der Verwendung eines Walzenpaars bzw, einer Walzenanordnung ist ein beidseitiger Kontakt der Walzen zu dem Metallband. Daher wird die Temperatur des Metallbands besonders effektiv eingestellt. Der Temperaturverlauf entlang der Dicke des Metallbands kann beeinflusst werden, beispielsweise werden beide Seiten des Metallbands gleich temperiert, womit ein besonders homogener Temperaturverlauf entlang der Dicke des Metallbands beim Aufwickeln möglich wird.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann über die Walzenanordnung eine Zugtrennung zwischen einem Walzgerüst und der Wickelrolle für das Metallband bewirkt werden. Bei der Bereitstellung des Bands läuft das Band insbesondere unter Zug aus dem Walzgerüst aus, wobei das Band anschließend über die Einstellung der Walzenanordnung und insbesondere mit in einem S-förmigen Verlauf des Bands beim Aufwickeln entspannt werden kann. Hierdurch kann ein separater Arbeitsschritt zur Entspannung des Bands entfallen. Unter einer Zugtrennung kann verstanden werden, dass der Zug, welcher beim Auslaufen aus dem Walzgerüst auf dem Metallband liegt, zum Aufwickeln über die Wickelrolle um 10 % bis 75 %, insbesondere um 30 % bis 55 % reduziert wird. Der Zug beim Aufwickeln über die Zugtrennung kann in Abhängigkeit von Materialeigenschaften des Metallbands gewählt werden, beispielsweise abhängig von der Fließspannung des Metallbands.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird über die relative Anordnung der mindestens einen Kontaktwalze und der Wickelrolle ein Kontaktdruckverlauf des Metallbands beim Aufwickeln eingestellt. Wie bereits oben beschrieben, können Kontaktwalze und Metallband an einem Aufwickelpunkt an der Wickelrolle miteinander in Kontakt stehen, d.h. insbesondere wird das Metallband beim Aufwickeln durch die Kontaktwalze an die Wickelrolle bzw. den Wickelkörper gedrückt. Hierbei kann der Druck zwischen Wickelrolle und Kontaktrolle eingestellt werden, wobei auf das Metallband ein definierter Druck entlang zumindest einer Linie ausgeübt wird, beispielsweise in Querrichtung des Metallbands. Über ein Einstellen des Drucks kann insbesondere die Wärmeübertragung zwischen Kontaktwalze und Metallband und das Aufwickeln beeinflusst werden.
  • Hierbei kann auch ein Kontaktdruckverlauf eingestellt werden, d.h. es kann beispielsweise abhängig von der Position entlang der Querrichtung des Metallbands jeweils ein bestimmter Wert für den Druck eingestellt werden. Beispielsweise kann ein konstanter Druck für alle Positionen entlang der Querrichtung des Metallbands eingestellt werden. Alternativ kann der Druckverlauf derart ausgestaltet sein, dass der Druck entlang der Querrichtung des Bands variiert. Dies kann bei Dickenvariationen des Metallbands vorteilhaft sein, beispielsweise einem Metallband mit einem ausgeprägten Dickenprofil (Crown). Auch kann der Temperaturverlauf in Querrichtung des Metallbands zumindest teilweise über den Kontaktdruckverlauf beeinflusst werden. Beispielsweise ist die Kontaktwalze verspannbar und beispielsweise kann die Balligkeit der Kontaktwalze insbesondere zur Einstellung des Kontaktdruckverlaufs verändert werden.
  • Die relative Anordnung der mindestens einen Kontaktwalze und Wickelrolle kann erfindungsgemäß über eine Linearführung der Wickelrolle variiert werden. Zusätzlich kann beispielsweise eine Linearführung der Kontaktwalze vorgesehen sein. Eine Linearführung kann hierbei eine hohe Präzision bereitstellen. Beispielsweise ist die Position des Aufwickelpunkts des Metallbands unabhängig vom jeweiligen Durchmesser des Wickelkörpers, was durch ein Verfahren der Wickelrolle bewirkt werden kann. Kumulativ kann die Kontaktwalze relativ zur Wickelrolle verfahrbar sein. Wird eine Walzenanordnung umfassend die Kontaktwalze verwendet, können auch die Walzen der Walzenanordnung gemeinsam und/oder relativ zueinander verfahrbar ausgestaltet sein, um beispielsweise bei einem S-förmigen Umschlingen eines Paars von Kontaktwalzen den Kontakt des Metallbands zu den Kontaktwalzen zu beeinflussen. Wickelrolle, Kontaktwalze(n) und/oder Walzenanordnung können über hydraulische und/oder pneumatische Mittel verfahrbar sein, beispielsweise Hydraulik-, Pneumatik- und/oder Hydropneumatikmittel bzw. entsprechende Zylinder.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die Temperatur des Metallbands beim Kontakt zur mindestens einen Kontaktwalze zumindest teilweise über flüssige und/oder gasförmige Wärmetransportmedien eingestellt werden. Beispielsweise werden flüssige und/oder gasförmige Wärmetransportmedien vor und/oder während des Kontakts zur mindestens einen Kontaktwalze auf das Metallband gebracht. Wärmetransportmedien können auf die Kontaktwalze, eine Walzenanordnung und/oder direkt auf das Metallband aufgebracht werden.
  • Die Wärmetransportmedien können vorgewärmt oder vorgekühlt sein und somit eine Einstellung der Aufwickeltemperatur bewirken, wobei die Wärmetransportmedien selbst Wärme einbringen bzw. aufnehmen. Die Wärmetransportmedien können weiter den Wärmetransport zwischen Kontaktwalze(n) und Metallband und damit die Einstellung der Aufwickeltemperatur verbessern, beispielsweise durch eine Erhöhung des Wärmekontakts bzw. durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Wärmetransportmedien.
  • Vorzugsweise sind die Wärmetransportmedien inert. Mit inert kann hierbei gemeint sein, dass die Wärmetransportmedien keine wesentliche (chemische) Reaktion mit dem Band und/oder den Walzen eingehen und beispielsweise die Wirkungsweise von (Walz-)Schmiermittel nicht beeinträchtigen. Ein Beispiel hierfür ist Polyglykol, welches vorteilhaft für den Wärmetransport ist und in einem Walzvorgang ein Walzschmiermittel wie z.B. ein Walzöl nicht beeinträchtigt.
  • Die Wärmetransportmedien können mit weiteren im Verfahren eingesetzten Medien kompatibel sein. Mit kompatibel kann hierbei gemeint sein, dass die Wärmetransportmedien mit sonstigen im Verfahren eingesetzten Medien, beispielsweise Schmiermitteln aus dem Walzprozess und/oder aus Folgeprozessen, verträglich sind und beispielsweise gemeinsam mit diesen sonstigen Medien keine für das Band, die weiteren Medien und/oder die Walzen nachteilige Reaktion auslösen.
  • Das Walzschmiermittel, z.B. ein Walzöl, kann selbst als Wärmetransportmittel dienen. Wärmetransportmedien können ebenso ein kompatibles (z.B. ein im obigen Sinne kompatibles) Polyglykol, und/oder ein im obigen Sinn inertes Wärmeübertragungsmedium sein. Beispiele hierfür sind Luft, Stickstoff, Flüssigstoffe und COz insbesondere überkritisches COz.
  • Beispielsweise werden Wärmetransportmedien bereits im Zusammenhang mit einem vorangehenden Walzvorgang aufgebracht, womit ein zusätzlicher Verfahrensschritt zum Aufbringen entfallen kann. Beispielsweise können Wärmetransportmedien zusammen mit Walzschmiermitteln vor einem Walzvorgang aufgebracht werden und/oder das Walzschmiermittel (z.B. ein Walzöl) selbst dient als Wärmetransportmedium. Beispielsweise werden Wärmetransportmedien am Einlauf des Walzgerüsts und/oder über die Arbeitswalzen des Walzgerüsts aufgebracht. Vorzugsweise wird hierbei ein kompatibles Wärmetransportmedium verwendet, beispielsweise ein Polyglykol, welches das Walzschmiermittel wie z.B. das Walzöl nicht beeinträchtigt und auch mit dem Walzvorgang nicht verflüchtigt wird.
  • Wärmetransportmedien können nach einem Walzvorgang aufgebracht werden, beispielsweise am Auslauf des Metallbands aus dem Walzgerüst, was insbesondere für inerte Wärmetransportmedien von Vorteil ist, welche ggf. durch einen Walzvorgang verflüchtigt werden. Beispiele für solche inerten Wärmetransportmedien sind Luft, Stickstoff, Flüssigstoffe und COz insbesondere überkritisches COz.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann ein Temperaturverlauf des Metallbands in Querrichtung des Metallbands eingestellt werden. Das Metallband steht in Querrichtung mit der Längsrichtung der Kontaktwalze in Kontakt. Beispielsweise können in Längsrichtung der Kontaktwalze Temperierzonen vorgesehen sein, wobei sich die Kontaktwalze in Längsrichtung in diesen Temperierzonen zumindest teilweise unabhängig voneinander temperieren lässt. Das Metallband kann in Querrichtung einen Temperaturverlauf aufweisen, d.h. die Temperatur ist abhängig von der Position in Querrichtung. Beispielsweise kann ein gleichmäßiger Temperaturverlauf eingestellt werden, d.h. eine näherungsweise gleiche Temperatur an den Positionen entlang der Querrichtung. Möglich ist auch ein ungleicher Temperaturverlauf, beispielsweise werden die Bereiche der Kanten des Metallbands mit einer höheren Temperatur eingestellt als die Bereiche nahe der Mitte.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Temperaturverlauf des Metallbands in Längsrichtung des Metallbands eingestellt. Das Metallband kann in Längsrichtung einen Temperaturverlauf aufweisen, d.h. die Temperatur ist abhängig von der Position in Längsrichtung. Beispielsweise kann ein gleichmäßiger Temperaturverlauf eingestellt werden, d.h. eine näherungsweise gleiche Temperatur an den Positionen entlang der Längsrichtung. Möglich ist auch ein ungleicher Temperaturverlauf, beispielsweise werden die Bereiche des Metallbands am Anfang, welche zunächst aufgewickelt werden, mit einer niedrigeren Temperatur eingestellt als die Bereiche nahe des Endes des Metallbands, welche zuletzt aufgewickelt werden. Eine solche Einstellung lässt sich insbesondere durch eine zeitliche Abhängigkeit der Temperierung der Kontaktwalze(n) bewirken.
  • Folglich lässt sich ein Temperaturverlauf auch im Wickelkörper einstellen. Wie bereits oben beschrieben, wird zumindest ein Teil der Mängelerscheinungen an den Wickelkörpern auf die Temperaturverteilung im Wickelkörper zurückgeführt, welche beispielsweise Spannungsdifferenzen und ein ungleichmäßiges Schrumpfen des Wickelkörpers beim Abkühlen verursacht. Wird ein Temperaturverlauf des Metallbands in Längsrichtung eingestellt, können solche Erscheinungen zumindest abgemildert oder sogar zum Einfluss auf das Gefüge des Metallbands eingesetzt werden.
  • Wird ein möglichst homogener Temperaturverlauf des Metallbands in Querrichtung und/oder Längsrichtung des Metallbands eingestellt, kann hierbei die maximale Temperaturdifferenz des Metallbands an verschiedenen Positionen in Querrichtung und/oder Längsrichtung (jeweils) weniger als 10 °C, insbesondere weniger als 5 °C betragen. Hierdurch können größere Spannungsdifferenzen und ein ungleichmäßiges Schrumpfen des Wickelkörpers vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Temperatur des Metallbands vor, während und/oder nach dem Kontakt zur Kontaktwalze gemessen. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Temperatur des Metallbands vor und nach dem Kontakt zur Kontaktwalze gemessen sowie insbesondere eine Differenz der Temperatur vor und nach dem Kontakt gebildet. Hiermit kann der Einfluss der Temperierung der Kontaktwalze(n) auf die Temperatur des Metallbands mit hoher Genauigkeit überwacht werden. Es können auch mehrere Messungen der Temperatur entlang der Querrichtung des Metallbands vorgenommen werden, um einen Temperaturverlauf in Querrichtung des Metallbands zu bestimmen. Die Temperatur am Aufwickelpunkt wird insbesondere auch gemessen. Zur Temperaturmessung werden beispielsweise Pyrometer und/oder Thermoelemente (z.B. in der Kontaktwalze) verwendet.
  • Die Messung der Temperatur kann insbesondere dazu verwendet werden, einen (geschlossenen) Regelkreis zur Temperierung der Kontaktwalze(n) zu bilden. Beispielsweise wird zumindest teilweise in Abhängigkeit der Temperatur(en) des Metallbands mindestens eine Ausgangsgröße ermittelt. Die Temperierung der Kontaktwalze(n) kann zumindest teilweise abhängig von der mindestens einen Ausgangsgröße vorgenommen werden. Beispielsweise wird die mindestens eine Ausgangsgröße von einer Steuereinheit ermittelt und ausgegeben bzw. eine Ausgabe veranlasst. Die mindestens eine Ausgangsgröße ist insbesondere indikativ für die Temperierung der Kontaktwalze(n) und erlaubt eine Steuerung der Temperierung.
  • Zur Regelung der Temperatur können auch Profile hinterlegt werden, welche beispielsweise die Temperierung der Kontaktwalze(n) beeinflussen. Beispielsweise werden bereits bekannte Ausgangsgrößen für bestimmte Prozessparameter (z. B. Breite, Länge des Metallbands, Material des Metallbands, Abwalzgrad(e), Kräfte, Momente, Bandzüge, Kühlmittelmenge/-art, Parameter der Steuerung und/oder Vorsteuerung) in einer Datenbank hinterlegt und können zur Steuerung der Temperierung der Kontaktwalze(n) abgerufen werden. Entsprechende Profile können auch im Zusammenhang mit der zuvor beschriebenen Ermittlung mindestens einer Ausgangsgröße verwendet werden, beispielsweise wird die mindestens eine Ausgangsgröße sowohl von Messwerten (z.B. Temperatur(en) des Metallbands) als auch von mindestens einem hinterlegten Profil beeinflusst.
  • Mit dem Verfahren kann ein Metallband bzw. eine Metallfolie in einer einfachen Lage aufgewickelt werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird jedoch ein Metallband in einer mehrfachen Lage, insbesondere einer doppelten Lage bereitgestellt.
  • Insbesondere dünnere Folien werden oft beim Kaltwalzen als Doppelfolie gewalzt, d.h. zwei Lagen einer Folie werden aufeinandergelegt und gemeinsam durch das Walzgerüst geführt. Es hat sich herausgestellt, dass auch Metallbänder in einer mehrfachen Lage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren prozesssicher aufgewickelt werden können, wobei insbesondere eine Einstellung der Temperatur auch solcher mehrfachen Lagen möglich ist. Insbesondere wird eine Walzenanordnung mit einer Kontaktwalze verwendet, um das Metallband beidseitig zu kontaktieren, womit auch die einzelnen Lagen des Metallbands jeweils zu den temperierten Walzen in Kontakt stehen. Insbesondere wird ein Paar von Walzen in Verbindung mit zwei Lagen eines Metallbands verwendet, womit die Temperatur jeder Lage des Metallbands (ggf. unabhängig voneinander) eingestellt werden kann. Beispielsweise werden die Temperaturen der Lagen gleichmäßig eingestellt, d.h. mit einer Abweichung der Temperatur der Lagen zueinander von weniger als 10 °C, insbesondere weniger als 5 °C.
  • Das Metallband umfasst insbesondere eine Aluminiumlegierung oder besteht hieraus. Beispielsweise werden Aluminiumlegierungen der Typen AA8XXX, insbesondere vom Typ AA8006, AA8011, AA8111, AA8014, AA8015, AA8021 und AA8079 verwendet. Ebenso können Legierungen des Typs AA1XXX verwendet werden.
  • Die Geschwindigkeit des Metallbands beim Bereitstellen und Aufwickeln, beispielsweise nach einem Walzen kann 100 m/min - 3000 m/min betragen. Die Dicke des Metallbands beträgt insbesondere weniger als 1,0 mm oder weniger als 0,15 mm. Bevorzugt werden als Metallbänder Metallfolien verwendet, welche Dicken von 5 µm bis 200 µm aufweisen. Insbesondere werden Metallbänder bzw. Metallfolien mit Dicken von höchstens 70 µm, höchstens 35 µm, höchstens 20 µm verwendet. Prinzipiell kann auch ein Vorwalzband für Folien aufgewickelt werden, welches beispielsweise eine Dicke bis höchstens 500 µm aufweist. Wird eine Folie mit Enddicke aufgewickelt, kann die Dicke 5 µm bis 12 µm betragen, insbesondere 5 µm bis 6 µm.
  • Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe betreffend eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Metallbands, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
  • Wie bereits zum erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, wurde erkannt, dass über eine Temperierung der Kontaktwalze(n) beim Aufwickeln eine signifikante Änderung der Temperatur eines Metallbands erreicht werden kann. Durch gezielte Steuerung der Temperierung der Kontaktwalze(n) können insbesondere Faltenerscheinungen und Spannungsdifferenzen im Metallband bereits mit dem Aufwickeln verringert bzw. ausgeglichen werden. Die mechanischen Eigenschaften des Metallbands können sich ebenso mit der Vorrichtung einstellen lassen.
  • Eine Temperierung der Kontaktwalze kann prinzipiell über Heizmittel und/oder Kühlmittel erfolgen. Beispielsweise weist die Kontaktwalze einen oder mehrere elektrische Heizelemente und/oder Leitungen für ein Heizmedium und/oder ein Kühlmedium auf. Beispielsweise ist ein Inertgas oder verflüssigtes Inertgas vorgesehen. Medien auf Basis von Stickstoff, Luft, COz (insbesondere überkritisch bzw. flüssig), Wasser können beispielsweise zum Kühlen und/oder Heizen vorgesehen sein. Ebenso können auch Walzschmiermittel, z.B. Walzöl, und/oder Polyglykole eingesetzt werden, welche inerte Eigenschaften aufweisen und/oder mit dem zum Walzen eingesetzten Schmiermittel kompatibel sein können, beispielsweise wenn im Folgeprozess ein Walzen vorgesehen ist. Im Fall von Leckagen des zur Temperierung der Kontaktwalze eingesetzten Heiz-und/oder Kühlmediums wird das Risiko einer Beeinträchtigung oder Schädigung von Folgeprozess und Endprodukt reduziert.
  • Die Vorrichtung kann Mittel zur Bereitstellung eines Metallbands umfassen, beispielsweise Mittel zum Kaltwalzen und/oder Warmwalzen (z.B. ein oder mehrere Walzgerüste, beispielsweise Tandemwalzgerüste). Die Vorrichtung kann Teil einer Walzstraße zur Herstellung eines Metallbands sein. Die Vorrichtung zum Aufwickeln ist insbesondere einem Mittel zum Kaltwalzen unmittelbar nachgeordnet. Mittel zum Gießen, thermischen und/oder mechanischen Behandeln eines Metallbands können vorgesehen sein. Denkbar ist es auch, dass das Metallband durch eine Abwickelvorrichtung bereitgestellt wird. Mittel zur Reinigung des Metallbands können vorgesehen sein, beispielsweise Bürsten. Die Vorrichtung kann eine Bandzugeinrichtung aufweisen, beispielsweise umfassend zwei Rollen, welche das Metallband den Kontaktwalzen zuführen (beispielsweise ein S-Rollenpaar).
  • Die Kontaktwalze(n) können insbesondere einen Durchmesser von 300 mm bis 600 mm aufweisen. Entsprechende Größen von Kontaktwalzen erlauben eine prozesssichere Aufwicklung in Verbindung mit einem guten Wärmetransport zwischen Metallband und Kontaktwalze(n).
  • In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Walzenanordnung vorgesehen, welche dafür eingerichtet ist, dass ein Metallband beidseitig kontaktiert und der Wickelrolle zugeführt wird, wobei die Walzenanordnung die mindestens eine Kontaktwalze umfasst. Entsprechend kann eine Einstellung der Temperatur auf beiden Seiten des Metallbands erfolgen. Die hier beschriebenen Ausgestaltungen der Kontaktwalze können ebenso zu Ausgestaltungen der weiteren Walze(n) der Walzenanordnung herangezogen werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung sind Mittel zum Einstellen des Kontaktdruckverlaufs eines Metallbands beim Aufwickeln auf der Wickelrolle vorgesehen. Beispielsweise sind Wickelrolle und/oder Kontaktwalze(n) einer Linearführung zugeordnet, welche die relative Anordnung von Wickelrolle und/oder Kontaktwalze(n) verändern kann. Die Mittel zum Einstellen des Kontaktdruckverlaufs können beispielsweise für einen konstanten Druck der Kontaktwalze(n) auf den Wickelkörper und für optimale Wickelbedingungen verwendet werden. Wickelrolle, Kontaktwalze und/oder Walzenanordnung können über hydraulische und/oder pneumatische Mittel verfahrbar sein, beispielsweise Hydraulik-, Pneumatik- und/oder Hydropneumatikmittel bzw. entsprechende Zylinder. Die Mittel zum Einstellen des Kontaktdruckverlaufs können auch Mittel zum Dämpfen von Schwingungen umfassen.
  • Ein Kontaktdruckverlauf kann durch ein Verspannen der Kontaktwalze eingestellt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung sind Mittel zur Einstellung der Balligkeit der Kontaktwalze(n) vorgesehen. Beispielsweise weist die Kontaktwalze mindestens einen Kanal für ein Druckmittel auf, wobei über die Einstellung des Drucks des Druckmittels eine (reversible) Verformung der Kontaktwalze bewirkt werden kann. Entsprechend kann die Balligkeit der Kontaktwalze eingestellt werden, d.h. eine gezielte Abweichung der Form der Kontaktfläche der Kontaktwalze von einer Zylinderform. Die Kontaktwalze kann in Längsrichtung mehrere Bereiche mit jeweiligen Kanälen für Druckmittel aufweisen. Auch mehrere Kanäle für Druckmittel in Umfangsrichtung können vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung weist die mindestens eine Kontaktwalze in axialer Richtung mindestens zwei Temperierzonen auf, welche insbesondere dafür eingerichtet sind, unabhängig voneinander temperiert zu werden. Beispielsweise kann hiermit ein Temperaturverlauf eines zur Kontaktwalze in Kontakt stehenden Metallbands in Querrichtung des Metallbands eingestellt werden. Beispielsweise weist die Kontaktwalze in Längsrichtung verteilt mehrere elektrische Heizelemente und/oder mehrere Leitungen für Heizmedien und/oder Kühlmedien auf. Insbesondere ist für jede Temperierzone auch mindestens ein Temperaturmesselement vorgesehen, beispielsweise mindestens ein Thermoelement.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Kontaktwalze eine Beschichtung insbesondere zur Wärmeleitung und/oder Dämpfung auf. Die Beschichtung kann im Vergleich zur Oberfläche der unbeschichteten Kontaktwalze eine höhere oder niedrigere Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe auch durch eine Verwendung einer Kontaktwalze in dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst. Hinsichtlich der Vorteile und der Ausgestaltungen der Verwendung wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bezug genommen.
  • Insbesondere sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen eines Verfahrens auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrensschrittes auch der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
  • Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
    Fig.2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 2 bzw. ein Verfahren zum Aufwickeln eines Metallbands 4 gezeigt. Ein Walzgerüst 8 ist dargestellt, welches beispielsweise das Metallband über ein Kaltwalzen bereitstellt. Das Walzgerüst 8 muss nicht zwingend ein Teil der Vorrichtung 2 bzw. ein Mittel des Verfahrens zum Aufwickeln eines Metallbands 4 repräsentieren. Das Metallband 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft eine Metallfolie aus einer Aluminiumlegierung, welche eine Dicke bis 200 µm, insbesondere von höchstens 50 µm, höchstens 35 µm, höchstens 20 µm aufweist. Die Vorrichtung 2 kann jedoch ebenso auch für Metallbänder aus anderen Materialien und/oder mit anderen Dicken eingerichtet sein.
  • Das Metallband 4 verlässt das Walzgerüst mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit, etwa mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min - 3000 m/min und einer durch das Kaltwalzen erhöhten Temperatur von mehr als 40 °C, insbesondere von mehr als 100 °C und soll einem Aufwickeln unterzogen werden. Vorteilhafterweise soll das Metallband 4 aufgewickelt werden, ohne dass signifikante Faltenerscheinungen und Spannungsdifferenzen im Metallband entstehen und sich die mechanischen Eigenschaften des Metallbands im Endzustand prozesssicher einstellen lassen.
  • Das Metallband 4 wird über Kontakt zu einer Kontaktwalze 12 einer Wickelrolle 14 zugeführt und das Metallband 4 wird auf der Wickelrolle 14 zu einem Wickelkörper 16 aufgewickelt. Die Kontaktwalze 12 ist hier in einer Walzenanordnung 11 mit einer weiteren Walze 10 als Paar von Walzen angeordnet,
  • Es wurde erkannt, dass über eine Temperierung der Kontaktwalze 12 (ggf. mit einer gleichzeitigen Temperierung der Walze 10) beim Aufwickeln eine signifikante Änderung der Temperatur des Metallbands 4 erreicht werden kann, wobei insbesondere Faltenerscheinungen und Spannungsdifferenzen im Metallband 4 bereits mit dem Aufwickeln verringert bzw. ausgeglichen werden können. Die Temperaturverteilung im Wickelkörper 16 kann vorteilhaft beeinflusst werden, wobei beispielsweise Spannungsdifferenzen und ein ungleichmäßiges Schrumpfen des Wickelkörpers 16 beim Abkühlen vermindert werden. Durch die Verwendung eines Paars von Walzen in einer Walzenanordnung 11 kann das Metallband 4 beidseitig und damit die jeweilige Lage der Doppelfolie in Kontakt zur einer temperierten Walze gebracht werden.
  • Die Temperatur des Metallbands 4, mit welcher das Metallband 4 auf der Wickelrolle 14 aufgewickelt wird, wird zumindest teilweise über eine Temperierung der Kontaktwalze 12 eingestellt. Die Walzen 10, 12 können ein oder mehrere elektrische Heizelemente und/oder Leitungen für ein Kühlmedium aufweisen. Die Walzen 10, 12 werden von dem Metallband 4 umschlungen, hier mit einer S-förmigen Umschlingung, wobei das Metallband 4 umfangsseitig über einen Winkelbereich von mindestens 90 °, insbesondere von mindestens 180 ° in Kontakt mit den Walzen 10, 12 steht, um eine effektiven Wärmetransport zu bewirken. Die Walzen 10, 12 weisen eine Beschichtung zur Wärmeleitung und Dämpfung auf.
  • Kontaktwalze 12 und Metallband 4 stehen am Aufwickelpunkt 18 miteinander in Kontakt. Über die relative Anordnung von Walzenanordnung 11 und Wickelrolle 14 kann ein Kontaktdruckverlauf des Metallbands 4 beim Aufwickeln eingestellt wird. Eine durch den Pfeil 20 symbolisierte Linearführung der Wickelrolle 14 ist vorgesehen, wobei das Aufwickeln so durchgeführt werden kann, dass die Position des Aufwickelpunkts 18 des Metallbands 4 unabhängig vom jeweiligen Durchmesser des Wickelkörpers 16 ist, wie durch den Umriss des Wickelkörpers 16' am Ende des Aufwickelvorgangs angedeutet ist. Über die Walzenanordnung 11 wird eine Zugtrennung des Metallbands 4 bewirkt, wobei der Zug, welcher beim Auslaufen aus dem Walzgerüst 8 auf dem Metallband 4 liegt, zum Aufwickeln um 10 % bis 75 % reduziert wird.
  • Ein Kontaktdruckverlauf kann eingestellt werden, wobei abhängig von der Position entlang der Querrichtung des Metallbands 4 jeweils ein bestimmter Wert für den Druck eingestellt wird. Hierzu ist auch die Balligkeit der Kontaktwalze 12 einstellbar ausgestaltet.
  • Ein Temperaturverlauf des Metallbands 4 in Querrichtung und Längsrichtung des Metallbands 4 wird eingestellt. Beim Aufwickeln beträgt die Temperatur des Metallbands 4 weniger als 100 °C, insbesondere weniger als 70 °C, insbesondere weniger als 50 °C oder weniger als 40 °C. Die maximale Temperaturdifferenz des Metallbands kann an verschiedenen Positionen in Querrichtung und Längsrichtung insbesondere weniger als 10 °C oder weniger als 5 °C betragen.
  • Die Temperatur des Metallbands 4 wird über Pyrometer 22, 24 vor und nach dem Kontakt zu der Walzenanordnung 11 gemessen. Ein (geschlossener) Regelkreis zur Temperierung der Walzen 10, 12 kann vorgesehen sein.
  • Vor dem Walzgerüst 8 wird über eine Schmiervorrichtung 30 ein Walzschmiermittel aufgebracht. Das Walzschmiermittel kann als Wärmetransportmittel für den Kontakt zu den Walzen 10,12 dienen, wobei dem Walzschmiermittel zusätzlich noch Wärmetransportmittel zugegeben sind, welche kompatibel mit dem Schmiermittel sind, insbesondere Polyglykole.
  • Weiter dargestellt ist in Fig. 1 eine Bandzugeinrichtung umfassend zwei Rollen 26, 28, welche das Metallband 4 den Kontaktwalzen 10, 12 zuführen.
  • Fig.2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 2, wobei sich einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gezeigt sind. Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 2 in Fig. 2 entspricht hierbei im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, wobei jedoch die Position der Wickelrolle 14 festgelegt ist und die Kontaktwalze 12 und die Walzenanordnung 11 beweglich sind. Kontaktwalze 12 und Metallband 4 stehen hier ebenfalls am Aufwickelpunkt 18 miteinander in Kontakt, wobei über die relative Anordnung von Walzenanordnung 11 und Wickelrolle 14 ein Kontaktdruckverlauf des Metallbands 4 beim Aufwickeln eingestellt wird. Eine durch den Pfeil 20 symbolisierte Linearführung der Kontaktwalze 12 und der Walzenanordnung 11 ist vorgesehen, wobei das Aufwickeln so durchgeführt werden kann, dass der mit dem Aufwickeln wachsende Radius des Wickelkörpers 16 durch ein Bewegen der Kontaktwalze 12 und der Walzenanordnung 11 ausgeglichen wird.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Aufwickeln eines Metallbands (4),
    - bei dem ein Metallband (4) bereitgestellt wird,
    - bei dem das Metallband (4) über Kontakt zu mindestens einer Kontaktwalze (12) einer Wickelrolle (14) zugeführt wird und
    - bei dem das Metallband (4) auf der Wickelrolle (14) unter Bildung eines Wickelkörpers oder eines Coils aufgewickelt wird und
    - die Temperatur des Metallbands (4), mit welcher das Metallband (4) auf der Wickelrolle (14) aufgewickelt wird, zumindest teilweise über eine Temperierung der mindestens einen Kontaktwalze (12) eingestellt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturverlauf im Wickelkörper eingestellt wird, wobei die Temperatur des Metallbands (4) vor, während und/oder nach dem Kontakt zur mindestens einen Kontaktwalze (12) gemessen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Metallband über eine Walzenanordnung (11) der Wickelrolle (14) zugeführt wird, wobei die Walzenanordnung (11) die mindestens eine Kontaktwalze (12) umfasst und wobei das Metallband (4) insbesondere in einem S-förmigen Verlauf durch die Walzenanordnung (11) geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass über die Walzenanordnung (11) eine Zugtrennung zwischen einem Walzgerüst und der Wickelrolle (14) für das Metallband (4) bewirkt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass über die relative Anordnung der mindestens einen Kontaktwalze (12) und der Wickelrolle (14) ein Kontaktdruckverlauf des Metallbands (4) beim Aufwickeln eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Temperatur des Metallbands (4) beim Kontakt zur mindestens einen Kontaktwalze (12) zumindest teilweise über flüssige und/oder gasförmige Wärmetransportmedien eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Temperaturverlauf des Metallbands (4) in Querrichtung des Metallbands (4) eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Temperaturverlauf des Metallbands (4) in Längsrichtung des Metallbands (4) eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Metallband (4) als mehrfache Lage, insbesondere als doppelte Lage bereitgestellt wird.
  9. Vorrichtung (2) zum Aufwickeln eines Metallbands (4) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    - mit mindestens einer Kontaktwalze (10, 12) und
    - mit mindestens einer Wickelrolle (14) zum Aufwickeln des Metallbands (4),
    - wobei die mindestens eine Kontaktwalze (12) dafür eingerichtet ist, dass das Metallband (4) über Kontakt zur mindestens einen Kontaktwalze (12) der Wickelrolle (14) zugeführt wird und die mindestens eine Kontaktwalze (12) Temperierungsmittel zur Einstellung der Temperatur des Metallbands (4) aufweist, mit welcher das Metallband (4) auf der Wickelrolle (14) aufgewickelt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, dass ein Temperaturverlauf im Wickelkörper eingestellt wird, wobei die Temperatur des Metallbands (4) vor, während und/oder nach dem Kontakt zur mindestens einen Kontaktwalze (12) gemessen wird.
  10. Vorrichtung (2) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Walzenanordnung (11) vorgesehen ist, welche dafür eingerichtet ist, dass ein Metallband (4) beidseitig kontaktiert und der Wickelrolle (14) zugeführt wird, wobei die Walzenanordnung (11) die mindestens eine Kontaktwalze (12) umfasst.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Mittel zum Einstellen des Kontaktdruckverlaufs eines Metallbands (4) beim Aufwickeln auf der Wickelrolle (14) vorgesehen sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Mittel zur Einstellung der Balligkeit der mindestens einen Kontaktwalze (12) vorgesehen sind.
  13. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Kontaktwalze (12) in axialer Richtung mindestens zwei Temperierzonen aufweist, welche dafür eingerichtet sind, einen Temperaturverlauf eines zur mindestens einen Kontaktwalze (12) in Kontakt stehenden Metallbands (4) in Querrichtung des Metallbands (4) einzustellen.
  14. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Kontaktwalze (12) eine Beschichtung insbesondere zur Wärmeleitung und/oder Dämpfung aufweist.
  15. Verwendung einer Kontaktwalze (12) in einem Verfahren nach Anspruch 1, welche Temperierungsmittel zur Einstellung der Temperatur eines Metallbands (4) aufweist, welches in Kontakt zur Kontaktwalze (12) steht, in einer Vorrichtung (2) zum Aufwickeln eines Metallbands (4).
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