JP2008515637A - 金属ストリップを連続的に引き伸ばすための装置とこのような装置を運転するための方法 - Google Patents

Abstract

ストリップ移送方向（Ｒ）に、それぞれ少なくとも２つのローラ（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）を有する少なくとも３つのＳ字ローラユニット（３，４，５，６，７）を備える、金属ストリップ（２）を連続的に引き伸ばすための装置（１）において、ローラ（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）が、１８０°よりも大きいローラ周角度（α）に渡って金属ストリップ（２）に巻き付かれるように位置決めされており、少なくともストリップ移送方向（Ｒ）で第２のＳ字ローラユニット（４）が、その直径（Ｄ_１０，Ｄ_１１）が異なった大きさである２つのローラ（１０，１１）を備える。

Description

本発明は、ストリップ移送方向に、それぞれ少なくとも２つのローラを有する少なくとも３つのＳ字ローラユニットを備え、ローラが、１８０°よりも大きいローラ周角度に渡って金属ストリップに巻き付かれるように位置決めされている、金属ストリップを連続的に引き伸ばすための装置に関する。更に、本発明は、このような装置を運転するための方法に関する。

金属ストリップを引き伸ばすための装置とその運転をするための付属の方法は、特許文献１から公知である。伸ばすべき金属ストリップは、ここでは、相前後して配設された５つのローラユニットを通り、これらローラユニットは、金属帯をＳ字に巻き付け、ローラユニットのローラを相応に駆動することにより引張応力を金属ストリップに生じさせることができる。伸ばし工程の際に、ストリップ厚さ及びストリップ幅を縮小させる塑性的な伸びが生じる。

この場合、第１の引伸ばし領域で、金属ストリップに、ほぼ降伏点（δ_ｐ０．２）にまで達するか、ましてやそれ以上にまで達する引張応力が生じさせられる。ストリップの応力が降伏点の若干下に留まっている場合には、Ｓ字ローラユニットのローラの有限の曲げ半径に関係して、ストリップ幅が弾性的に減少させられる予備伸ばしゾーンが形成される。本来の伸ばしは、金属ストリップの移送方向に後続の第２の引伸ばし領域で行なわれる。２つの領域に引伸ばしを分けることにより、引き伸ばした後の金属ストリップの平面度の結果は改善される。

この場合、前記特許文献１による解決策の場合、制動ローラセットと引張ローラセットの間で、ストリップを弾性変形させるためのストリップ張力が加えられる。その間に配設された引伸ばしローラ対において、ストリップを塑性変形させるためのストリップ張力が生じる。

特許文献２からは、制動ローラ対と中央に配設された伸ばしロールの間と、この伸ばしロールと後続の引張ローラセットの間に２つの伸ばしゾーンが構成される引伸ばし装置が公知である。

特許文献３からは、制動ローラセットと駆動されるローラの間と、このローラと引張ローラセットの間に２つの伸ばしゾーンが構成される装置が公知である。ここでは、第１と第２の伸ばし区間もしくは伸ばしゾーンの長さが、それぞれ最大のストリップ幅の少なくとも０．５倍であり、これにより、伸ばし工程の平面度の結果が改善される。

特許文献４には、Ｓ字ロール拘束スタンドを備え、伸ばし度調整ギヤとＳ費ロール牽引スタンドを備える伸ばし矯正装置が開示されている。この場合、同じ直径を有するロールは、共通の駆動モータによって駆動される。

最後に、特許文献５からは、小さいローラの回りの張力下で方向が変わる曲げ装置によりストリップを伸ばすことにより平面度改善作用が得られる引伸ばし装置が公知である。

金属ストリップを引き伸ばすための公知の装置と公知の方法は、既に金属ストリップの平面度の向上を可能にするが、金属ストリップに更に効果的に引伸ばし工程を受けさせることができる更に改善された装置と方法を提供する要求がある。
欧州特許第０ ３９３ ３０１号明細書 欧州特許第０ ９３６ ９５４号明細書 欧州特許出願公開第１ ２４５ ３０１号明細書 独国特許出願公開第２１ １８ ０５１号明細書 独国特許第３６ ３６ ７０７号明細書

従って、本発明の根底にある課題は、引伸ばし工程を更に改善することができる、冒頭で述べた様式の引伸ばし装置と付属の引伸ばし方法を提供することにある。

本発明によるこの課題の解決策は、装置によれば、少なくとも引伸ばし装置のストリップ移送方向で第２のＳ字ローラユニットが、その直径が異なった大きさである２つのローラを備え、第２のＳ字ローラユニットのストリップ移送方向で後続のローラが、大きい直径を備え、Ｓ字ローラユニットの直径が大きいローラが、直径が小さいローラの少なくとも１．２５倍の直径を備えることを特徴とする。

好ましくは、Ｓ字ローラユニットの直径が大きいローラが、直径が小さいローラの少なくとも１．５倍の直径を、好ましくは２倍の直径を備える。

後で更に分かるように、この措置によって、加工された金属ストリップの平面度を改善する引伸ばし工程の改善が得られる。

好ましい実施形によれば、装置は、それぞれ少なくとも２つのローラを有する５つのＳ字ローラユニットを有する。この場合、ストリップ移送方向で第４のＳ字ローラユニットは、その直径が異なった大きさである２つのローラを備える。更に、第４のＳ字ローラユニットのストリップ移送方向で後続のローラは、小さい直径を備える。

別の発展構成では、第３のローラユニットが、第２もしくは第４のローラユニットの大きいローラの直径に一致する直径を有する２つのローラを備える。更に、第１と第５のローラユニットは、第２もしくは第４のローラユニットの小さいローラの直径に一致する直径を有するそれぞれ２つのローラを備える。

ストリップ移送方向で第１のローラユニットの後に、金属ストリップ内を支配する張力を測定するための手段が配設されていてもよい。ストリップ移送方向で第２のＳ字ローラユニットは、ローラによって金属ストリップに加えられた張力を測定するための手段を備えていてもよい。更に、ストリップ移送方向で第４のＳ字ローラユニットは、ローラによって金属ストリップに加えられた張力を測定するための手段を備えていてもよい。

有利な「スピードマスター」モードは、ストリップ移送方向で第４のＳ字ローラユニットが、制御又は調整装置と接続している金属ストリップの移送速度を測定するための測定手段を備えており、制御又は調整装置が、測定した移送速度に従ってＳ字ローラユニットの少なくとも一部の駆動機構を制御又は調整する場合に実現することができる。

引伸ばし装置を運転するための本発明による方法は、ストリップ移送方向で第２のＳ字ローラユニットにおいて、金属ストリップに、金属ストリップの材料の降伏点の９６％から１００％の間にある引張応力が生じさせられることを特徴とする。好ましくは、引張応力は、材料の降伏点の９６％から９８％、即ち１００％の若干下にある。

好ましくは、５つのＳ字ローラユニットを有する装置のストリップ移送方向で第３のＳ字ローラユニットにおいて、金属ストリップに、金属ストリップの材料の降伏点の１００％以上にある引張応力が生じさせられる。

更に、ストリップ移送方向で第４のＳ字ローラユニットにおいて、金属ストリップに、金属ストリップの材料の降伏点の９６％から１００％の間もしくはその若干下（降伏点の９９．８％まで）にある引張応力が生じさせられてもよい。これに対して選択的に、ストリップ移送方向で第４のＳ字ローラユニットにおいて、金属ストリップに、金属ストリップの材料の降伏点の１００％以上にある引張応力が生じさせられてもよく、この場合は、即ち、金属ストリップは、更に塑性変形させられる。

図面には、本発明の一実施例が図示されている。図１は、側面図に、金属ストリップを引き伸ばすための装置を非常に概略的にのみ示すが、本質的に使用されるローラだけが図示されている。

図１に図示した引伸ばしをするための装置１で、金属ストリップ２が加工されるが、この金属ストリップは、薄い金属ストリップとすることができる。金属ストリップは、鋼、特殊鋼又はＮＥメタルから成るものである。典型的なストリップ厚さは、０．０５〜０．５ｍｍとすることができる。

引伸ばしをするための装置１は、相前後して配設された５つのＳ字ローラユニット３，４，５，６及び７を備える。各Ｓ字ローラユニット３，４，５，６，７は、２つのローラ８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６及び１７を有し、この場合、ローラは、金属ストリップ２が少なくとも１８０°のローラ周角度αに渡りローラに巻き付くように、配設されている。ローラ８及び１１について、ローラ周角度αが模範的に記入されており、このローラ周角度は、約２１０°である。ローラは、駆動可能であるので、ストリップ張力を金属帯２に加えることができる。

金属ストリップ２は、ストリップ移送方向Ｒに移送速度ｖで装置１を通過する。

入側の第１のＳ字ローラユニット３のストリップ張力は、周囲の装置の張力レベルより高くなる。Ｓ字ローラユニット３の後には、金属ストリップ２の張力を測定するための手段１８が配設されている。Ｓ字ローラユニット３の後の張力は、コントロールされる別の張力構成のための張力レベルを定義し、次に制御もしくは調整することができるように、知っておく必要がある。

続くＳ字ローラユニット４は、著しく異なった直径、即ち直径Ｄ_１０もしくはＤ_１１を備える２つのローラ１０及び１１を備える。ローラ直径Ｄ_１０は、約６００ｍｍ−４００ｍｍ〜８００ｍｍの値が典型的であるが−であるのに対し、直径Ｄ_１１は、１２００ｍｍとすることができるが、この場合、１０００ｍｍ〜１４００ｍｍの値が典型的である。この以場合、Ｓ字ローラユニット４の第１のローラ１０は、第１のＳ字ローラユニット３のローラ８及び９と同じ直径を有する。

更に、第２のＳ字ローラユニット４は、金属ストリップ２の張力を測定するための手段１９を備える（トルク測定装置）。ローラ１０，１１の図示されてない駆動機構を相応に制御することによりローラ１０と１１の間で調整されるストリップ張力は、伸ばすべきストリップの境界繊維の可塑化が計算上もう何も生じないようなレベルにある。Ｓ字ローラユニット４の後続のローラ１１は、著しく大きい直径Ｄ_１１を備え、このローラ１１は、降伏点張力の９６％から１００％の若干下までのレベルにストリップ張力を生じさせる。ローラ半径が有限であるので、ストリップの曲げによる境界繊維の伸びは排除することができないが、直径の寸法設定により許容範囲にまで低減することができる。

第２のＳ字ローラユニット４のローラ１１と後続の第３のＳ字ローラユニット５のローラ１２の間には、長いストリップ自由区間があり、このストリップ自由区間で、張力を高めることによりストリップ幅にわたる不均一な応力分布を補償することができる。この箇所で、不平面による応力ピークは、ミクロ的な可塑化を介して補償することができるが、この箇所では、未だ本来の伸ばし工程が行なわれない。

ここで、ストリップ移送方向Ｒに続くローラ１１と同じ大きさの直径Ｄ_１２を有する次のローラ１２により、ストリップ張力は、所望の伸ばし度のために必要なレベルに高められる。ストリップ張力の出側のレベルは既に非常に高いので、ローラ１２に阻止されていた横方向の収縮によるマイナスの影響は、排除されたも同然である。この理由から、ローラ１２と１３の間の伸ばし区間は、応力補償が何ら必要ないので、非常に短くしてもよい。

続くＳ字ローラユニット６により、ストリップ張力をまた降伏点張力の９６％から１００％の若干下までのレベルに下げる可能性も、従って更なる伸ばしを何ら加えない可能性もある。これに対して選択的に、ここで適当に更なる伸ばし度を金属ストリップ２に課してもよい。ローラ１３と１４の間の弛緩長さもまた比較的大きいので、応力分布の最終的な不均一さを無くすことができる。

Ｓ字ローラユニット６は、また直径が大きいローラ１４と後続の小さいローラ１５によって構成されており、この場合、このローラユニット６は、引伸ばしローラ対１２，１３の前のＳ字ローラユニット４に対して鏡像対称に形成されている。

ストリップ張力を検出するため、Ｓ字ローラユニット６にも張力を測定するための手段２０が設けられている。第４のＳ字ローラユニット６の直径が大きいローラ１４の後で、ストリップ張力レベルが調整され、次に続く小さいローラ１５に達した時に金属ストリップ２の可塑化が防止される。小さいローラ１５は、ストリップ張力レベルを、次のストリップ張力測定のために要求されるレベルに調整する。ストリップ張力測定は、張力を測定するための手段２３によって行なわれる。

最後の第５のＳ字ローラユニット７は、更にまた鏡像対称に第１のＳ字ローラユニット３に相当し、ローラ１０もしくは１５と同じ小さいローラ直径を備えるローラ１６，１７を備える。このＳ字ローラユニット７は、ストリップ張力を、続く装置部分にとって望まれるレベルもしくは必要なレベルに低下させる。

第４のＳ字ローラユニット６には、金属ストリップ２の移送速度ｖを検出する測定手段２１が配設されている。測定手段２１は、測定された値を制御又は調整装置２２に転送し、この制御又は調整装置−これは非常に概略的にしか図示されていない−は、所望の速度が得られるように、Ｓ字ローラユニット３，４，５，６，７の駆動機構に作用する。すなわち、移送速度もしくはストリップ速度が測定されるローラ１４は、後続の速度調整されるローラもしくは引張ローラセットの主駆動機構を有する「スピードマスター」として機能する。

即ち、ストリップ張力は、引伸ばしローラ対１２，１３の前で降伏点張力の９６％から１００％の若干下までのレベルに保たれ、引伸ばしローラ対１２，１３で、調整される伸ばし度を達成するために必要なストリップ張力の残余分が加えられる。引伸ばしローラ対１２，１３の後で、ストリップ張力は、再び降伏点張力の９６％から１００％の若干下までに低下させられるか、補足的な別の伸ばし度を得るために高められる。

引伸ばしローラ対１２，１３の前のＳ字ローラユニット４（制動ローラ段）の最後のローラ１１と、後続のＳ字ローラユニット６（引張ローラ段）の第１のローラ１４は、Ｓ字ローラユニット５の２つのローラ１２，１３と同じ直径を有する。この直径は、説明したように、全て同じ直径を備える残りのローラ８，９，１０，１５，１６及び１７の直径よりも本質的に大きい。

Ｓ字ローラユニット５の前のＳ字ローラユニット４と、Ｓ字ローラユニット５の後のＳ字ローラユニット６とにおけるストリップ張力は、そのローラでのストリップ張力測定及びトルク測定によって、Ｓ字ローラユニット４もしくは６に設置された２つのローラの小さいローラ１０もしくは１５において計算上何ら境界繊維の可塑化が行なわれないように調整される。

この実施例では、金属ストリップ２は、２つのローラ１０と１１の間で材料の降伏点の約５５〜７０％の応力を有する。ローラ１１と１２の間では、上で述べたように、降伏点の９６％から１００％の若干したまでの引張応力が支配しており、この領域が、予備伸ばしゾーンである。第１の主伸ばしゾーンは、ローラ１２と１３の間にある。第２の主伸ばしゾーンは、ローラ１３と１４の間の部分であり、ここでは、大抵は再び降伏点の９６％から１００％の若干下までの引張応力である。ローラ１４と１５の間では、再び−鏡像対称に−材料の降伏点の約５５〜７０％の引張応力である。

金属ストリップを引き伸ばすための装置を示す。

符号の説明

１ 引伸ばしをするための装置
２ 金属ストリップ
３ Ｓ字ローラユニット
４ Ｓ字ローラユニット
５ Ｓ字ローラユニット
６ Ｓ字ローラユニット
７ Ｓ字ローラユニット
８ ローラ
９ ローラ
１０ ローラ
１１ ローラ
１２ ローラ
１３ ローラ
１４ ローラ
１５ ローラ
１６ ローラ
１７ ローラ
１８ 張力を測定するための手段
１９ 張力を測定するための手段
２０ 張力を測定するための手段
２１ 測定手段
２２ 制御又は調整装置
２３ 張力を測定するための手段
Ｒ ストリップ移送方向
α ローラ周角度
Ｄ_８ ローラ８の直径
Ｄ_９ ローラ９の直径
Ｄ_１０ ローラ１０の直径
Ｄ_１１ ローラ１１の直径
Ｄ_１２ ローラ１２の直径
Ｄ_１３ ローラ１３の直径
Ｄ_１４ ローラ１４の直径
Ｄ_１５ ローラ１５の直径
Ｄ_１６ ローラ１６の直径
Ｄ_１７ ローラ１７の直径
ｖ 移送速度

Claims (17)

1. ストリップ移送方向（Ｒ）に、それぞれ少なくとも２つのローラ（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）を有する少なくとも３つのＳ字ローラユニット（３，４，５，６，７）を備え、ローラ（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）が、１８０°よりも大きいローラ周角度（α）に渡って金属ストリップ（２）に巻き付かれるように位置決めされている、金属ストリップ（２）を連続的に引き伸ばすための装置（１）において、
   少なくともストリップ移送方向（Ｒ）で第２のＳ字ローラユニット（４）が、その直径（Ｄ_１０，Ｄ_１１）が異なった大きさである２つのローラ（１０，１１）を備えることを特徴とする装置。
2. 第２のＳ字ローラユニット（４）のストリップ移送方向（Ｒ）で後続のローラ（１１）が、大きい直径（Ｄ_１１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 装置が、それぞれ少なくとも２つのローラ（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）を有する５つのＳ字ローラユニット（３，４，５，６，７）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. ストリップ移送方向（Ｒ）で第４のＳ字ローラユニット（６）が、その直径（Ｄ_１４，Ｄ_１５）が異なった大きさである２つのローラ（１４，１５）を備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 第４のＳ字ローラユニット（６）のストリップ移送方向（Ｒ）で後続のローラ（１５）が、小さい直径（Ｄ_１５）を備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. Ｓ字ローラユニット（４，６）の直径が大きいローラ（１１，１４）が、直径が小さいローラ（１０，１５）の少なくとも１．２５倍の直径を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
7. Ｓ字ローラユニット（４，６）の直径が大きいローラ（１１，１４）が、直径が小さいローラ（１０，１５）の少なくとも１．５倍の直径を、好ましくは２倍の直径を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 第３のローラユニット（５）が、第２もしくは第４のローラユニット（４，６）の大きいローラ（１１，１４）の直径（Ｄ_１１，Ｄ_１４）に一致する直径（Ｄ_１２，Ｄ_１３）を有する２つのローラ（１２，１３）を備えることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 第１と第５のローラユニット（３，７）が、第２もしくは第４のローラユニット（４，６）の小さいローラ（１０，１５）の直径（Ｄ_１０，Ｄ_１５）に一致する直径（Ｄ_８，Ｄ_９，Ｄ_１６，Ｄ_１７）を有するそれぞれ２つのローラ（８，９，１６，１７）を備えることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の装置。
10. ストリップ移送方向（Ｒ）で第１のローラユニット（３）の後に、金属ストリップ（２）内を支配する張力を測定するための手段（１８）が配設されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置。
11. ストリップ移送方向（Ｒ）で第２のＳ字ローラユニット（４）が、ローラ（１０，１１）によって金属ストリップ（２）に加えられた張力を測定するための手段（１９）を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置。
12. ストリップ移送方向（Ｒ）で第４のＳ字ローラユニット（６）が、ローラ（１４，１５）によって金属ストリップ（２）に加えられた張力を測定するための手段（２０）を備えていることを特徴とする請求項３〜１０のいずれか１つに記載の装置。
13. ストリップ移送方向（Ｒ）で第４のＳ字ローラユニット（６）が、制御又は調整装置（２２）と接続している金属ストリップ（２）の移送速度（ｖ）を測定するための測定手段（２１）を備えており、制御又は調整装置（２２）が、測定した移送速度（ｖ）に従ってＳ字ローラユニット（３，４，５，６，７）の少なくとも一部の駆動機構を制御又は調整することを特徴とする請求項３〜１２のいずれか１つに記載の装置。
14. ストリップ移送方向（Ｒ）に、それぞれ少なくとも２つのローラ（８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）を有する少なくとも３つのＳ字ローラユニット（３，４，５，６，７）を備える、特に請求項１〜１３のいずれか１つに記載の金属ストリップ（２）を連続的に引き伸ばすための装置（１）を運転するための方法において、
    ストリップ移送方向（Ｒ）で第２のＳ字ローラユニット（４）において、金属ストリップ（２）に、金属ストリップ（２）の材料の降伏点の９６％から１００％の間にある引張応力が生じさせられることを特徴とする方法。
15. ５つのＳ字ローラユニット（３，４，５，６，７）を有する装置のストリップ移送方向（Ｒ）で第３のＳ字ローラユニット（５）において、金属ストリップ（２）に、金属ストリップ（２）の材料の降伏点の１００％以上にある引張応力が生じさせられることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. ストリップ移送方向（Ｒ）で第４のＳ字ローラユニット（６）において、金属ストリップ（２）に、金属ストリップ（２）の材料の降伏点の９６％から１００％の間にある引張応力が生じさせられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. ストリップ移送方向（Ｒ）で第４のＳ字ローラユニット（６）において、金属ストリップ（２）に、金属ストリップ（２）の材料の降伏点の１００％以上にある引張応力が生じさせられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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