WO2005023444A2 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen einer regelbaren zugspannungsverteilung, insbesondere in den kantenbereichen kaltgewalzter metallbänder - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, insbesondere in den Kantenbereichen beim Kaltwalzen von Metallbändern (16), insbesondere Metallfolien, zwecks Verringerung der Gefahr eines zu hohen Zugaufbaus und Bandkantenrissen mit der nachteiligen Folge von produktionsmindernden Bandrissen sowie zur Verbesserung der Bandoberfläche und ihrer Planheit auch bei relativ höherer Bandlaufgeschwindigkeit und zur Reduzierung von Bandbesäumbreiten. Hierzu werden wenigstens eine bzw. eine Kombination wenigstens zweier der folgenden Massnahmen angewendet: a) Trennen von Schmierung und Kühlung der Arbeitswalzen durch Schmieren an der Einlaufseite und Kühlen an der Auslaufseite, b) zusätzliche Beeinflussung der Bandkanten durch 'Hot Edge Spray', insbesondere durch zonenweises Aufsprühen (21) von Walzöl mit unterschiedlichen Temperaturbereichen, c) durch Verwendung einer speziellen Schliffgestaltung der Arbeitswalzen (12, 12') im Bereich der Bandkanten zurn partiellen Materialaufbau beim Vorstich, der bei folgenden Stichen zu einer längeren Bandkante führt und der Gefahr eines hohen Zugaufbaus entgegenwirkt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, insbesondere in den Kantenbereichen kaltgewalzter Metallbänder
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, insbesondere in den Kantenbereichen beim Kaltwalzen von Metallbändern, zwecks Verringerung der Gefahr eines zu hohen Zugaufbaus und Bandkantenrissen mit der nachteiligen Folge von produktionsmindemden Bandrissen, sowie zur Verbesserung der Bandoberfläche und ihrer Planheit auch bei relativ höherer Bandlaufgeschwindigkeit und zur Reduzierung von Bandbesäumbreiten. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus dem Dokument EP 0 054 172 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zum spannungsfreien Walzen von Kaltband der Reibwert zwischen den Bandoberflächen und den Walzenballen-Mantelflächen durch Beaufschlagung mit Walzschmiermittel beeinflusst wird. Diese wird dabei in Abhängigkeit von hinter dem letzten Gerüst in Querrichtung des Bandes liegenden Zonen ermittelten partiellen Zugspannungen zugeführt. Dabei wird Grundöl dem Walzschmiermittel vor dem Einlauf des Bandes in den Walzspalt in durch die ermittelten partiellen Zugspannungen bestimmten Mengen und in örtlich begrenzten Bereichen unmittelbar auf die Bandoberflächen aufgetragen. Ziel dieser Maßnahme ist es, die Schmierbestandteile lokal auf Streifen des zu walzenden Bandes aufzubringen, um durch die lokal verbesserte Schmierung die dortige Walzkraft zu senken und damit auch die lokale Abplattung der Walze zu verringern. Weiterhin wird die in die Walze eingebrachte Reibungswärme an diesen Stellen reduziert.
Aus dem Dokument EP 0 367 967 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der die Konzentration einer Emulsion aus Walzöl gezielt beeinflusst und die Emulsion bzw. Dispersion nach Austritt aus dem Walzspalt bzw. Ablauf vor dem Walzspalt aufgefangen und wieder getrennt wird. Hiermit wird es möglich, die Emulsion bzw. Dispersion, die in den Walzspalt eingebracht wird, immer wieder mit bestimmter Konzentration zeitgerecht vor Einzug in den Walzspalt herzustellen. Der Schwerpunkt dieser Erfindung liegt in der aktuellen Herstellung der Emulsion und der Trennung der beteiligten Medien.
Das Dokument EP 1 188 494 A1 beschreibt eine Bandabstreifvorrichtung, Bandabstreifmethode, Walzgerüst und Walzverfahren. Zur Verbesserung der Produktivität einer Kaltwalzeinrichtung wurde diese mit einem Bandabstreifer versehen.
Beim Hochgeschwindigkeitswalzen von mehr als 700 m/min, welches mit konventionellen Abstreiferrollen oder Rohr-Abstreifer nicht ausführbar war, wurde die Produktivität der Kaltwalzeinrichtung und die Oberflächenqualität eines Bandes durch Hinzufügen der Abstreifvorrichtung wesentlich verbessert.
Das Dokument EP 0 672 471 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Walzen von Bändern. Als Walzen werden verschleißarme, mit mindestens in einem ihrer Endbereiche mit vergrößerten Radien ausgeführte Walzen derart gegeneinander verschoben, dass das Walzband in seiner Breite jeweils mit Be- reichen des geringeren Radius in Kontakt stehen, und dass mit zunehmender Erwärmung und mit thermischer Bombierung durch gegensinniges Verschieben der Walzen Bereiche ihres größeren Radius über Randbereiche des Walzbandes geschoben werden. Dadurch wird erreicht, dass die Randbereich- Überhöhungen des Bandes, die durch die steigende thermische Bombierung eintreten würden, beseitigt werden.
Das Dokument DE 199 08 743 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen und Trockenhalten von insbesondere Kaltband im Auslaufbereich von Kaltwalz- und Bandanlagen. Bei der Trocknung und dem Trockenhal- ten insbesondere von gewalzten Bändern ist es bekannt, durch eine Abschottung den Trockenbereich des fertiggewalzten Bandes vom Feuchtraum des Walzgerüstes zu trennen. Hierzu wird eine berührungslose Abdichtung zwischen der Abschottung und dem Band durch ein luftkissenähnliches Druckgaspolster sowie eine Spaltströmung vorgeschlagen, um so Druckgas aus einer Vielzahl von Blasdüsen aus Blasdüsenleisten im rechten Winkel von oben und unten auf die Bandoberflächen aufzubringen. Durch diese Maßnahme wird auch bei hohen Bandgeschwindigkeiten über 1000 m/min unabhängig von der Bandbreite eine Durchdringung von Walzöl oder auch Emulsion mit Erfolg verhindert und eine berührungslose Bandtrocknung erreicht.
Das Dokument DE 101 31 369 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und / oder Schmieren von Walzen, insbesondere der Arbeitswalzen eines Walzgerüstes und eines zwischen diesen Walzen gewalzten und hindurch geförderten Walzbandes unter Verwendung von Wasser in Form von Sprühstrahlen als Kühlmedium und Sprühöl, Öl-Luft-Gemisch oder Öl-Wasser- Gemisch, als Schmiermittel. Zur Verbesserung der Schmier- und Kühlwirkung wird ein kombinierter Einsatz von Unterkühlung der Band- und Walzenoberfläche sowie der Walzenschmierung auf der Gerüsteinlaufseite vorgeschlagen, indem die beiden Medien - Wasser bzw. Schmiermittel - den Walzen bzw. dem Walzband getrennt zugeführt und an unterschiedliche Auftragsstellen der Walz- Oberfläche aufgetragen werden. Für Wasser bzw. Schmiermittel sind jeweils separate Vorratsbehälter sowie getrennte Zuführungen zu den Sprühbalken für Wasser und zu den Sprühbalken für das Schmiermittel vorgesehen. Mit großem Vorteil ergibt sich hieraus eine optimale Nutzung von jeweils Schmier- oder Kühlwirkung der beiden Medien Wasser und Schmiermittel und damit zugleich eine Senkung des Kraft- und Arbeitsbedarfes, bedingt durch minimierte Reibwerte an den Walzen. Die geschliffene Oberfläche der Walze hält selbst bei höchsten Beanspruchungen stand. Die bisher beobachteten Materialabschä- lungen an den Walzen werden unterbunden. Die Oberfläche des gewalzten Bandes bleibt optimal glatt, Zundereinschlüsse und Rattermarken auf der Bandoberfläche sind eliminiert. Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung im Kaltwalzbereich, insbesondere in der Aluminium-Industrie, fallweise aber auch im Stahlbereich und NE-Metall-Bereich die Aufgabe zugrunde, die beim Dünnwalzen entstehenden strammen Bandkanten und randnahen langen Bandfasern zu minimieren, Bandrisse zu reduzieren, Besäumungen einzusparen und dadurch Qualität sowie Quantität im Ausbringen zu verbessern.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung ein Verfahren entsprechend Anspruch 1 der vorgeschlagen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nachweisbar die Bandrissgefahr durch Bandkanteneinrisse deutlich verringert und zusätzlich die Bandoberfläche verbessert.
Durch regelbare Zugspannungsverteilung, insbesondere im Bandkantenbereich wird ein höherer Materialdurchsatz unter Reduzierung von Nebenzeiten bei er- höhter Arbeitsgeschwindigkeit problemlos erreicht. Dazu werden insgesamt die Planheiten deutlich verbessert, die Produktion gesteigert und Walzöl- Umlaufmengen reduziert.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1 sieht vor, dass eine ver- mehrte Durchmesserabnahme der Arbeitswalzen an den Kantenbereich infolge partieller Durchmessererhöhung während deren Formgebung mittels induktiver Erwärmung vorgenommen wird.
Weiterhin kann von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass die Bandzug- spannungsverteilung durch eine konkav biegbare bzw. gebogene Umlenkrolle derart geändert wird, dass die Bandzugspannung an den Bandkanten verringert und in der Bandmitte erhöht wird.
Und schließlich kann von der weiteren Maßnahme Gebrauch gemacht sein, dass bei Vorstichen Material an den Bandkanten durch "Edge Sprays" mit Schmiermittel von relativ höherer Viskosität aufgebaut wird. Eine Vorrichtung zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, insbesondere in Kantenbereichen beim Kaltwalzen von Metallbändern, vorzugsweise zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich durch in wenigstens zwei getrennten Zonen vorhandene Sprühdüsenan- Ordnungen aus mit Anschlüssen an getrennte Sprühmittelzuführungen an unterschiedliche Zonen jeder Arbeitswalze und/oder durch einen Spezialschliff mit Durchmesservergrößerungen an den Endbereichen von Arbeitswalzen zwecks Verlängerung der zu walzenden Bandkanten unter gleichzeitigem Abbau von Zugspannungen und Reduktion langer Bandfasern in randnahen Bereichen der Bandkanten. Die mit diesen Maßnahmen verbundenen Vorteile sind zuvor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung beinhaltet vorteilhafterweise eine in Bandlaufrichtung konvex biegbare bzw. gebogene Lenkrolle in Anordnung zwi- sehen zwei Führungsrollen zur Veränderung der Zugspannungsverteilung eines Bandes vor dessen Einlauf in ein Walzgerüst.
In Ergänzung hierzu ist die Vorrichtung weiterhin dadurch ausgestaltet, dass sie auf der Einlaufseite eines Walzgerüstes Mittel zur Additiv-Direktauftragung, ins- besondere auf das Walzband z. B. für Schmieröl mit relativ hoher Viskosität, und auf der Auslaufseite der Arbeitswalzen Mittel zur Ballenkühlung der Arbeitswalzen und bevorzugt zusätzliche Mittel zur Schmiermittelentfernung besitzt, die das Walzband mit Vorzug sowohl von der Bandoberseite als auch von der Bandunterseite her mit den zuordenbaren Sprühmedien besprühen.
Und schließlich besitzt die Vorrichtung nach der Erfindung eine Einrichtung, welche Kühlmittel in der Auslaufseite des Gerüstes entfernt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung für "Hot Edge Spray" an der Walzenkante
Figur 2 einen Spezialschliff für Arbeitswalzen
Figur 3 In Seitenansicht eine konvex biegbare bzw. gebogene Lenkrolle
Figur 4 Die Draufsicht auf die Lenkrolle gem. Fig. 3
Figur 5 In Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anlage mit Direktauftra- gung von Schmiermittel auf das Walzband, auslaufseitiger Walzenkühlung und Schmiermittelentfernung.
Figur 1 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, insbesondere in Kantenbereichen beim Kaltwalzen von Metallbändern, mit in wenigstens zwei getrennten Zonen 10, 10' vorhandenen Sprühdüsenanordnungen 11, 11 ' mit Anschlüssen an getrennte Sprühmittelzuführungen 19, 19' an unterschiedliche Zonen 10, 10' jeder Arbeitswalze 12. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer partiellen induktiven Erwärmung der Arbeitswalze in an sich bekannter Art.
Figur 2 zeigt ein Paar Arbeitswalzen 12, 12', die jeweils in einem Endbereich einen Spezialschliff 13, 13' mit Durchmesservergrößerungen in den Endberei- chen zur Veriängerung der zu walzenden Bandkanten unter gleichzeitigem Abbau von Zugspannungen und Reduktion langer Bandfasern aufweisen.
Die Figuren 3 und 4 zeigen gemeinsam in Seitenansicht und in Draufsicht eine Anordnung zur Verlängerung der Zugspannungsverteilung über die Bandbreite bei Fertigstichen. Dies wird erreicht durch einen variablen Umschlingungswinkel W bei Banddicken: 1 - 6 μm mit W = 60 - 90 ° 8 - 20 μm mit W = 45 - 60 ° > 20 μm W = 45 ° und darüber bei Metallfolien W = 15 - 20 °
Figur 5 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anlage, mit einer Abrollhaspel auf der linken Seite und einer Aufrollhaspel auf der rechten Seite sowie Führungsmittel für das Walzband 16 in Bandlaufrichtung 14 sowie Mittel 21 zur Direktauftragung von Schmiermittel mit Viskosität bzw. Additiv auf der Bandein- laufseite sowie Mittel 22 zur Ballenkühlung der auslaufseitigen Arbeitswalzen und mit Mitteln 23 zur auslaufseitigen Schmiermittelentfernung. Damit wird ein Materialaufbau an der Bandkante während der Vorstiche und entsprechend ein Materialabbau an der Bandkante während der Fertigstiche mit Hilfe einer Addi- tiv-Direktauftragung in der Einlaufseite und Walzenkühlung in der Auslaufseite erreicht.
Bezugszeichenliste
10, 10' Sprühzone
11 , 11' Sprühdüsenanordnung
12, 12' Arbeitswalzen
14. Bandlaufrichtung
15. Lenkrolle
16. Band
17. Führungsrolle
19. 19' Sprühmittelzuführung
20. Walzgerüst
21. Additiv-Auftrag ung
22. Ballenkühlmittel
23. Schmiermittelentfernung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, insbe- sondere in den Kantenbereichen beim Kaltwalzen von Metallbändern, zwecks Verringerung der Gefahr eines zu hohen Zugaufbaus und Bandkantenrissen mit der nachteiligen Folge von produktionsmindernden Bandrissen sowie zur Verbesserung der Bandoberfläche und ihrer Planheit auch bei relativ höherer Bandlaufgeschwindigkeit und zur Reduzierung von Bandbe- säumbreiten, gekennzeic net durch die Anwendung wenigstens einer bzw. einer Kombination wenigstens zweier der folgenden Maßnahmen: a) Trennen von Schmierung und Kühlung der Arbeitswalzen durch Schmie- ren an der Einlaufseite und Kühlen an der Auslaufseite, b) zusätzliche Beeinflussung der Band kanten durch "Hot Edge Spray", insbesondere durch zonenweises Aufsprühen von Walzöl mit unterschiedlichen Temperaturbereichen, c) durch Verwendung einer speziellen Schliffgestaltung der Arbeitswalzen im Bereich der Bandkanten zum partiellen Materialaufbau beim Vorstich, der bei folgenden Stichen zu einer längeren Bandkante führt und der Gefahr eines hohen Zugaufbaus entgegenwirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine vermehrte Durchmesserabnahme der Arbeitswalzen an den Kantenbereichen infolge partieller Durchmessererhöhung während der Formgebung mittels induktiver Erwärmung vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugspannungsverteilung durch eine konkav biegbare bzw. gebogene Umlenkrolle derart geändert wird, dass die Bandzugspannung an den Bandkanten verringert und in der Bandmitte erhöht wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorstichen Material an den Bandkanten durch "Edge Sprays" mit Schmiermittel mit relativ höherer Viskosität aufgebaut wird.
5. Vorrichtung zum Aufbringen einer regelbaren Zugspannungsverteilung, ins- besondere in Kantenbereichen beim Kaltwalzen von Metallbändern, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch in wenigstens zwei getrennten Zonen (10, 10') vorhandene Sprühdüsenan- Ordnungen (11, 11') mit Anschlüssen an getrennte Sprühmittelzuführungen (19, 19') an unterschiedliche Zonen (10, 10') jeder Arbeitswalze (12) und/oder einen Spezialschliff (13, 13') mit Durchmesservergrößerungen an den Endbereichen von Arbeitswalzen (12, 12') zur Verlängerung der walzenden Bandkanten unter gleichzeitigem Abbau von Zugspannungen und Reduktion langer Bandfasern in randnahen Bereichen der Bandkanten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine in Bandlaufrichtung (14) konvex biegbare bzw. gebogene Lenkrolle (15) in Anordnung zwischen Führungsrollen (17) zur Veränderung der Zugspannungsverteilung eines Bandes (16) vor dessen Einlauf in ein Walzgerüst (20).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf der Einlaufseite eines Walzgerüstes (20) Mittel zur Additiv- Direktauftragung (21), insbesondere auf das Walzband (16), z. B. für Schmieröl mit relativ hoher Viskosität, und auf der Auslaufseite der Arbeitswalzen (12, 12') Mittel zur Ballenkühlung (22) der Arbeitswalzen und bevorzugt zusätzliche Mittel (23, 23') zur Schmiermittelentfernung besitzt, die das Walzband (16) mit Vorzug sowohl von der Bandoberseite als auch von der Bandunterseite her mit den zuordenbaren Sprühmedien besprühen.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung besitzt, welche Kühlmittel in der Auslaufseite des Gerüstes (20) entfernt.
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