DE69609213T2

DE69609213T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung der Längskrümmung einer Metallplatte

Info

Publication number: DE69609213T2
Application number: DE69609213T
Authority: DE
Inventors: Karl E. Voth
Original assignee: Bradbury Co Inc
Current assignee: Bradbury Co Inc
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2016-02-17
Also published as: DE69609213D1; CA2167014A1; US5755131A; CA2167014C; EP0728539B1; EP0728539A1

Description

Diese Erfindung betrifft das Walzformen von Streifen, die eine beträchtliche Länge aufweisen; und im besonderen die Beseitigung der übermäßigen länglichen Biegung oder Krümmung, die in den Streifen auftritt.
Es ist immer ein Ziel in Stahlwalzwerken gewesen, dünne maßhaltige Bleche bzw. Platinen zu walzen, die eine gleichförmige Dicke über die Blechabmaße hinweg aufweisen; es ist jedoch sehr schwierig gewesen, dies zu erreichen. Diejenigen Walzkräfte, die aufgrund der Presswirkung auf das Blechwalzgut auf die Walzen rückübertragen werden, üben eine beträchtliche Biegelast und Durchbiegung über die Breite der Walze aus, wobei ihr höchster Durchbiegungspunkt gewöhnlich in der Mitte der Walze liegt. Diese walzentrennenden Kräfte, die auf die Walzen einwirken, können beträchtlich sein und werden von der Härte des Stahls, der gewalzt wird, zusammen mit der Verringerung der Dicke, die das Walzwerk walzt, beeinflusst. In der Vergangenheit wurden verschiedene Techniken angewendet, um diese Walzendurchbiegung zu beseitigen, wie z. B. Stützwalzen mit einem großen Durchmesser und die Anwendung von Rückbiegeräften in den Halsbereichen der Walzen.
Während zahlreiche Versuche unternommen wurden, um eine gleichförmige Dicke über die Blechabmaße hinweg zu erreichen, haben die meisten gewalzten dünnen Bleche keine einheitliche Dicke über ihre Breite und verlaufen gewöhnlich von den äußeren Kanten zur Mitte hin dicker werdend, wobei der dickste Bereich in der Mitte liegt. Diese nichtgleichförmige Walzung erzeugt Druck- und Zugrestspannungsprobleme im gewalzten Blech. Wenn diese Spannungen gewisse Grenzen Überschreiten, legt das Blech ein Phänomen an den Tag, das "Verziehung (buckling)" genannt wird und das in dem Patent US-A-4,033,165 in Einzelheiten beschrieben ist.
Veränderungen der Dickeverteilung über die Breite eines gewalzten Bleches hinweg werden nicht nur durch die Durchbiegung der Walzen des Walzwerks beeinflusst, sondern auch durch andere Faktoren, wie z. B. die Wärmeausdehnung der Walzen, die durch die Wärmezufuhr vom Blech, das gewalzt wird, hervorgerufen wird, den Verschleiß der Walzen und andere Faktoren.
In der Walzformtechnologie wird eine Meisterspule typischerweise durch eine Schneidevorrichtung, die in US-A-5,158,002 allgemein dargestellt ist, in eine Vielzahl von Streifen, genannt MULTS (ein Akronym für Mehrfachstreifen) geschnitten. Die MULT-Streifen können in der Breite bis zu 61 cm (24 Zoll) oder mehr schwanken und können zwei oder mehr Streifen umfassen, und zwar in Abhängigkeit von der Breite der Meisterspule und der Breite der einzelnen MULTS. Da die Gesamtdicke über das Blech der Meisterspule hinweg schwankt, schwanken auch die Dicken der MULT-Streifen über ihre Breite hinweg. Typischerweise weisen die äußeren MULT-Streifen eine übermäßige Krümmung entlang ihrer Länge auf, wie in der Draufsicht zu sehen ist, was bei gewissen Anwendungen unannehmbar ist. Wenn die MULT-Streifen zum Profilwalzen oder zum Abkanten in längliche Abschnitte, wie z. B. Z-Stahl (Z-Profil)-Pfetten vorgesehen sind, führt eine übermäßige Krümmung zu Problemen. Mehr als 1,27 cm (1/2 Zoll) Krümmung auf einer Länge von 6,1 m (20 Fuß) ist bei einigen Profilwalzenabschnitten unannehmbar, und bei einigen Anwendungen ist sogar weniger als dies unannehmbar.
Der Stand der Technik hat versucht, dieses Problem durch Stoßen der Kanten des Bleches zur Beseitigung der Krümmung zu lösen. Der Stand der Technik hat ebenfalls versucht, an einer gebildeten Pfette eine S-Drehung auszuführen. Die Krümmung ist auch ein Problem beim Stempeln, Lochen und Biegen durch Abkantung.
JP-A-63,013,616 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung der Krümmung eines Materialstreifens und dessen wirksame Begradigung, wie in dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 angegeben ist.
In einer Hinsicht stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beseitigung der Krümmung eines Materialstreifens und dessen wirksame Begradigung bereit, wie in Anspruch 1 angegeben ist.
In einer anderen Hinsicht stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Beseitigung der Krümmung eines Materialstreifens und dessen wirksame Begradigung bereit, wie in Anspruch 3 angegeben ist.
Es ist nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt über die Breite einer Meisterspule, die in drei MULT-Streifen unterteilt ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die MULT-Streifen nach Fig. 1, wobei Teile entfernt sind und die Krümmung in den Streifen übertrieben ist;
Fig. 3 eine Queransicht, teilweise im Schnitt, eines symbolisch gezeigten Walzwerksgerüstes, wobei der Walzenzwischenraum entlang seiner linken Kante verkleinert ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schneiders und einer Aufwickelvorrichtung der MULT-Streifen, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer typischen Profilwalzenlinie für strukturelle Pfetten, die die vorliegende Erfindung verwirklicht.
Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und besonders auf Fig. 1 und 2 kann eine Spule aus Stahlblech, so wie sie aus dem Walzwerk kommt, in verschiedenen Breiten und Formaten gerollt sein und wird als Meisterspule bezeichnet. Ein Querschnitt der Blechspule 12 ist in Fig. 1 mit übertriebenen Schwankungen der Dicke dargestellt. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird die Meisterspule 10 abgewickelt, und das sich dabei ergebende Blech 12 wird durch eine Schneidevorrichtung 24 geführt, die nach dem Stand der Technik allgemein bekannt ist, die das Blech 12 in eine Vielzahl von länglichen, nebeneinanderliegenden Streifen unterteilt, die in Fachkreisen als MULTS bekannt sind.
In Fig. 1 und 2 ist das Spulenblech 12 in drei MULT-Streifen 14, 16 und 18 unterteilt. Die Streifen können in der Breite von 5,1 cm bis 61 cm (2 Zoll bis 24 Zoll) schwanken, und jeder Streifen kann in der Dicke von einer Kante zur anderen bis zu 0,127 mm (0,005 Zoll) schwanken. Das Blattmaterial kann im Format von 7 bis 16 schwanken, und die Meisterspule kann eine Breite von bis zu 183 em (72 Zoll) aufweisen.
Die Dicke über der Breite des Bleches in der Meisterspule hinweg schwankt. Die Kanten des Musterblattes sind jedoch typischerweise dünner als der mittlere Bereich, wie in Fig. 1 in einem übertriebenen Maßstab gezeigt ist. Während Stahlunternehmen danach bestrebt sind, ein flaches Blech zu walzen, produzieren die meisten von ihnen ein Blech, das ähnlich dem ist, das in Fig. 1 gezeigt ist. Typischerweise nehmen die äußeren MULTS 14 und 18, nachdem sie vom Meisterblech 12 abgetrennt sind, eine gekrümmte Form an, wie in Fig. 2 dargestellt ist, mit einer Größe der Krümmung X, wie sie in bezug auf den MULT-Streifen 18 gezeigt ist. Teile der Streifenlänge sind nicht gezeigt, und die Größe der Krümmung ist zum Zweck der Veranschaulichung übertrieben gezeigt; die höchste annehmbare Krümmung in einem 6,1 m (20 Fuß) langem Streifen kann bei einigen Anwendungen 1,27 cm (0,5 Zoll) betragen, aber bei anderen Anwendungen kann sie 0,16 cm (1/16 Zoll) betragen. In vielen Fällen weisen die MULT-Streifen in der Mitte der Meisterspule keine übermäßig große Krümmung auf, wie durch den mittleren MULT-Streifen 16 dargestellt ist.
Der MULT-Streifen 14 hat eine kurze konkave Kante 20 und eine lange konvexe Kante 22.
Fig. 3 zeigt ein grundsätzlich herkömmliches Walzwerk 30, das ein Treibwalzenpaar 32, 34 umfasst, und zwar eine erste Walze 32 und eine zweite Walze 34, von denen jede eine Streifenberührungsfläche 33 und 35 aufweist, die den Walzenzwischenraum zwischen den Walzen bestimmen. Mindestens eine der Treibwalzen, z. B. die obere Treibwalze 32, ist verstellbar angebracht, z. B. senkrecht verstellbar durch hydraulische Zylinder 38, die die Walzenlager 36 gegen verstellbare Keilelemente 38 und 40 drücken. Die Keilelemente werden ihrerseits gegen die Lager 37 gedrückt, die die untere Treibwalze 34 gegen das Rahmenelement des Walzwerks abstützen.
In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Walzenzwischenraum auf jeder Seite des Werkes 30 so eingestellt, dass der Zwischenraum A an der linken Seite die kurze linke Kante 20 ausreichend walzt, um die Länge der kurzen Kante 20 zu vergrößern, damit diese der Länge der langen Kante 22 eher entspricht. Der Walzenzwischenraum B an der rechten Seite des Werkes 30 ist auf einen Walzenzwischenraum eingestellt, der ungefähr die gleiche Dicke wie die lange, rechte Kante 22 aufweist. Die Größe der Walzung, die vom Werk erzielt wird, schwankt über den Streifen hinweg von einem Maximum an der linken Kante 20 bis null oder einem Minimum an der rechten Kante 22. Diese Walzung über die volle Breite des MULT-Streifens 14 erhöht die Länge des Streifens an dessen linker Kante 20, so dass im wesentlichen die Krümmung vom gesamten Streifen 14 entfernt wird. Der Walzenzwischenraum im Walzwerk 30 kann so eingestellt werden, dass er zu dem besonderen MULT-Streifen, der gewalzt wird, passt. Zum Beispiel wird, wenn die kurze Seite des MULT-Streifens rechts ist, der Walzenzwischenraum B so eingestellt, dass die kurze Kante des MULT-Streifens ausreichend gewalzt wird, um sie zu verlängern und ihre Krümmung zu verringern oder zu beseitigen.
Fig. 4 stellt eine Meisterspule 10 dar, die das nichtgetrennte Blech 12 in eine Schneidevorrichtung 24 einführt, die ihrerseits eine Reihe von MULT-Streifen auf eine Aufwickelvorrichtung 26 führt. Die MULT-Streifen können entweder aufgewickelt werden oder sie können einzeln direkt in die Bearbeitungslinie eingeführt werden. Fig. 5 stellt einen wiederaufgewickelten MULT-Streifen 14 dar, der das Walzwerk 30 beschickt, eine Rollenrichtlinie 42, einen Schlaufenschacht 44, eine Schere 46 und eine Profilwalzenlinie 48, die das vollständig gestaltete Produkt herstellt, wie z. B. eine Z-Stahl-(Z-Profil-) Pfette 50. Ob die MULT-Streifen vor der Verwendung wieder aufgewickelt und gelagert oder flach auf der Bearbeitungslinie belassen werden, kann frei gewählt werden.
Es wird davon ausgegangen, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung nur dem Zweck der Erläuterung dienen.
Die Erfindung kann auf Streifen angewandt werden, die von Blechen geschnitten sind, die aus anderen Metallen als Stahl gewalzt sind, sowie auf nichtmetallisches Blatt- oder Flächenmaterial oder auf andere Arten von Streifen, deren Krümmung oder dergleichen beseitigt werden muß.

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung der Krümmung eines Materialstreifens (14) mit einem anfänglichen Krümmungsmaß und dessen wirksamer Begradigung und zur Bildung eines Konstruktionselements (50) aus dem Materialstreifen (14), wobei der Streifen (14) eine relativ kurze konkave Kante (20) und eine relativ lange konvexe Kante (22) aufweist, mit Hilfe eines Walzenpaares (32, 34) mit einem ersten Walzenzwischenraum (A) zwischen diesen, wobei sich der erste Walzenzwischenraum (A) an einem ersten Ende einer jeden Walze (32, 34) befindet, und einem zweiten Walzenzwischenraum (B) zwischen diesen, wobei sich der zweite Walzenzwischenraum (B) an einem zweiten Ende einer jeden Walze (32, 34) befindet, dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils der erste und der zweite Walzenzwischenraum (A, B) unabhängig voneinander über je ein Einstellmechanismenpaar (38, 40) einstellbar sind, wobei das Verfahren die aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:

das Einstellen des ersten und des zweiten Walzenzwischenraumes (A, B) zwischen dem Walzenpaar (32, 34) über die unabhängig voneinander verstellbaren Einstellmechanismen (38, 40) auf unterschiedliche Breiten, so daß, wenn der Streifen (14) zwischen den Walzen (32, 34) durchgeführt wird, die relativ kurze konkave Kante (20) des Streifens (14) verlängert wird;

das Hindurchführen des Streifens (14) zwischen den Walzen (32, 34), so daß die relativ kurze konkave Kante (20) des Streifens (14) verlängert wird, um das anfängliche Krümmungsmaß zu verringern und den Streifen (14) wirkungsam zu begradigen; und

das Hindurchführen des Streifens (14) durch eine Profilwalzenlinie (48), um ein Konstruktionselement (50) zu bilden, nachdem der Streifen (14) zwischen den Walzen (32, 34) hindurchgeführt wurde.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei einer ersten (32) der Walzen (32, 34) eine längliche Mittelachse und wobei einer zweiten (34) der Walzen (32, 34) eine längliche Mittelachse zugeordnet ist und wobei die Walzenzwischenräume (A, B) so eingestellt sind, daß die längliche Mittelachse, welche der ersten Walze (32) zugeordnet ist, nicht parallel zur länglichen Mittelachse verläuft, welche der zweiten Walze (34) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung zur Beseitigung der Krümmung eines Materialstreifens (14) mit einem anfänglichen Krümmungsmaß und dessen wirksamer Begradigung und zur Bildung eines Konstruktionselements (50) aus dem Materialstreifen (14), wobei der Streifen (14) eine relativ kurze konkave Kante (20) und eine relativ lange konvexe Kante (22) aufweist, wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine erste Walze (32) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende;

eine zweite Walze (34) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende:

einen ersten Einstellmechanismus (40), der dem ersten Ende der ersten Walze (32) und dem ersten Ende der zweiten Walze (34) zugeordnet ist, wobei der erste Einstellmechanismus (40) das Einstellen eines ersten Walzenzwischenraums (A) zwischen dem ersten Ende der ersten Walze (32) und dem ersten Ende der zweiten Walze (34) auf eine erste Breite ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter umfaßt:

einen zweiten Einstellmechanismus (40), der dem zweiten Ende der ersten Walze (32) und dem zweiten Ende der zweiten Walze (34) zugeordnet ist, wobei der zweite Einstellmechanismus (40) die Einstellung eines zweiten Walzenzwischenraums (B) zwischen dem zweiten Ende der ersten Walze (32) und dem zweiten Ende der zweiten Walze (34) auf eine zweite Breite ermöglicht, wobei sich die zweite Breite von der ersten Breite unterscheidet, so daß, wenn der Streifen (14) zwischen den Walzen (32, 34) hindurchgeführt wird, die relativ kurze konkave Kante (20) des Streifens (14) verlängert wird, um das anfängliche Krümmungsmaß zu verringern und den Streifen (14) wirksam zu begradigen, wobei der erste und und der zweite Einstellmechanismus (38, 40) unabhängig voneinander einstellbar sind; und

eine Profilwalzenlinie (48), die so angekoppelt ist, daß sie den Streifen (14) aufnimmt, nachdem der Streifen (14) zwischen den Walzen (32, 34) hindurchgeführt wurde, wobei die Profilwalzenlinie (48) ein Konstruktionselement (50) aus dem Streifen (14) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der ersten Walze (32) eine längliche Mittelachse und wobei der zweiten Walze (34) eine längliche Mittelachse zugeordnet ist und wobei die Walzenzwischenräume (A, B) so eingestellt sind, daß die längliche Mittelachse, welche der ersten Walze (32) zugeordnet ist, nicht parallel zur länglichen Mittelachse verläuft, welche der zweiten Walze (34) zugeordnet ist.