DE19831882A1 - Method and rolling installation for producing arbitrary thickness profile over width of metal strip involves several pressure rolls which are staggered in rolling direction and adjusted to vary penetration into initial material - Google Patents
Method and rolling installation for producing arbitrary thickness profile over width of metal strip involves several pressure rolls which are staggered in rolling direction and adjusted to vary penetration into initial materialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Walzanlage zum Herstellen von über die Breite ein beliebiges Dickenprofil aufweisenden bandförmigem Walzgut durch Längs walzen eines Ausgangsmaterials, insbesondere eines Metallbandes oder einer Platine.The invention relates to a method and a rolling mill for producing the Width of any strip-shaped rolling stock having any thickness profile through lengthwise rolling a starting material, in particular a metal strip or Circuit board.
Die Forderung, vor allem der Automobilindustrie, nach leichten, hochbelastbaren Bauteilen führte zur Entwicklung von halbzeugähnlichen Vorprodukten mit Quer schnitten, die örtlich so weit wie möglich der Belastung des gewünschten Bauteils angepaßt sind. Diese "Taylored Blanks" genannten Vorprodukte werden vornehmlich durch Verschweißen von Blechen unterschiedlicher Dicke und/oder Breite und Festigkeit hergestellt.The demand, especially in the automotive industry, for light, heavy-duty Components led to the development of semi-finished products with cross cut the local as much as possible the load of the desired component are adjusted. These "Taylored Blanks" primary products are mainly by welding sheets of different thickness and / or width and Strength produced.
Zur Vermeidung des Aufwandes des Verschweißens ist es bekanntgeworden, das dem Belastungsfall angepaßte Querschnittsprofil (Dickenprofil) durch Längswalzen von Band mit schneller periodischer Veränderung des Walzspaltes zu erzeugen. Bei diesem mit dem Begriff "flexibles Walzen" bezeichneten Verfahren wird das Walzgut durch Querteilen in "Taylored Blanks" aufgeteilt. Hierbei hat sich allerdings als sehr nachteilig gezeigt, daß die Länge des bei Dickenänderungen entstehenden Über gangsprofils von der Anstellgeschwindigkeit und der Steifigkeit des Walzwerkes sowie von der Walzgeschwindigkeit abhängig ist. Bedingt durch die allenfalls möglichen, begrenzten Anstellgeschwindigkeiten und Steifigkeiten lassen sich kurze Übergangs stücke daher nur dann erreichen, wenn extrem langsam gewalzt wird. To avoid the expense of welding, it has become known that Cross-sectional profile (thickness profile) adapted to the load by longitudinal rolling to produce from strip with rapid periodic change of the roll gap. At this process, termed "flexible rolling", becomes the rolling stock divided into "Taylored Blanks" by cross-cutting. However, this has proven to be very disadvantageously shown that the length of the resulting over thickness changes profile of the pitch and rigidity of the rolling mill as well depends on the rolling speed. Due to the possible Limited attack speeds and stiffness allow short transitions Therefore, only reach pieces when rolling is extremely slow.
Unter dem Begriff "Profilwalzen" sind schließlich Walzverfahren zur Herstellung von Halbzeug mit unterschiedlicher Dicke über die Walzgutbreite seit langem bekannt. Dabei wird mit entsprechend kalibrierten Walzen in mehreren Walzvorgängen (Stichen) der gewünschte Querschnitt erzeugt. Diese Art der Herstellung ist aber beschränkt auf Walzgut mit kleinem Breiten-/Dickenverhältnis. Es ist wenig flexibel, da für jeden Querschnitt fast immer entsprechend kalibrierte Walzensätze benötigt werden.Finally, the term "profile rolling" includes rolling processes for the production of Semi-finished products with different thicknesses across the width of the rolling stock have long been known. This is done with appropriately calibrated rolls in several rolling processes (Stitches) creates the desired cross section. However, this type of manufacture is limited to rolling stock with a small width / thickness ratio. It is not very flexible there Correspondingly calibrated roller sets are almost always required for each cross-section become.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Walzanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen sich die genannten Nachteile vermeiden und beliebige Profilierungen ohne zusätzlichen Aufwand variabel und flexibel herstellen lassen.The invention has for its object a method and a rolling mill to create the type mentioned, with which the disadvantages mentioned avoid and variable any profiles without additional effort can be manufactured flexibly.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ausgangsmaterial mit mehreren in Walzrichtung versetzt angeordneten, über die Walzgutbreite verschieden tief in das Ausgangsmaterial eindringenden Walzen in Breitenrichtung verformt wird. Die erfindungsgemäß in Walzrichtung versetzt hintereinander angeordneten, nahezu nur in Breitenrichtung verformend auf das Ausgangsmaterial einwirkenden Walzen ermöglichen eine entsprechend der ge wünschten Profilierung örtlich gezielte Verformung, wobei die Eindringtiefe von der jeweiligen Anstellung der einzelnen schmalen Walzen bzw. Rollen abhängt. Hierbei ist es gleich, ob es sich bei dem Ausgangsmaterial um Eisenwerkstoffe oder NE-Metalle sowie um eine Warm- oder Kaltverformung handelt und bei einer Kaltverformung das Ausgangsmaterial ein Warm- oder Kaltband ist.This object is achieved with a method according to the invention in that the Starting material with several staggered in the rolling direction, over the Rolling stock width of different depths penetrating into the starting material Width direction is deformed. The offset according to the invention in the rolling direction arranged one behind the other, almost only deforming in the width direction on the Starting material acting rollers enable a corresponding to the ge desired profiling locally targeted deformation, the penetration depth of the depends on the respective employment of the individual narrow rollers or rollers. Here is it doesn't matter whether the starting material is ferrous or non-ferrous metal as well as a hot or cold working and in the case of a cold working that The starting material is a hot or cold strip.
Nach einem Vorschlag der Erfindung kann das Ausgangsmaterial im Einwegbetrieb oder reversierend verformt werden, wobei eine Ausgestaltung vorsieht, daß das Ausgangsmaterial unter den Walzen hin- und herbewegt wird. Die jeweilige Betriebsweise richtet sich hierbei nach der vorzunehmenden Profilierung und/oder dem erforderlichen sowie mit einem Stich möglichen Grad der Verformung. According to a proposal of the invention, the starting material can be used one way or be deformed in a reversing manner, an embodiment providing that the Starting material is moved back and forth under the rollers. The respective The operating mode depends on the profiling and / or the degree of deformation required and possible with a stitch.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Drückwalzen mit einer
hinsichtlich ihrer Auslegung von
An expedient embodiment of the invention provides that pressure rollers with a with regard to their design of
- - Rollenradius- roller radius
- - Arbeitswinkel- working angle
- - Glättungswinkel- smoothing angle
- - Arbeitsradius- working radius
- - Kontaktlänge- contact length
zum Verformen des Ausgangsmaterials in Breitenrichtung bestimmten Geometrie eingesetzt werden. Die Konturgebung der für die Profilierung wirksamen Mantelfläche der Drückwalzen unterstützt den Materialfluß gezielt in Breitenrichtung, ohne wesentliche Längung des zu profilierenden Walzgutes.geometry for deforming the starting material in the width direction be used. The contouring of the surface area effective for profiling the spinning rollers support the material flow in the width direction without substantial elongation of the rolling stock to be profiled.
Wenn das mittels der Drückwalzen profilierte Walzgut einem abschließenden Glättstich unterzogen wird, läßt sich eine aufgrund der zum Einsatz kommenden einzelnen Drückwalzen auftretende Stufung beseitigen und damit die gewünschte Endqualität der Profilierung erreichen.If the rolling stock profiled by the spinning rollers is a final one Smoothing stitch is subjected to a due to the used Eliminate the grading occurring on individual spinning rollers and thus the desired one Reach the final quality of the profiling.
Bei einer Walzanlage, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens beim Herstellen von über die Breite ein beliebiges Dickenprofil aufweisenden bandförmigem Walzgut durch Längswalzen eines Ausgangsmaterials, sind erfindungsgemäß einer das Walzgut aufnehmenden Stützauflage obere, in Walzrichtung versetzt angeordnete unterschiedlich angestellte Drückwalzen zugeordnet. Die Stützauflage, bei der es sich um einen hin- und herbeweglichen Tisch, alternativ um eine einen großen Durchmesser aufweisende Unterwalze handeln kann, übt keine Verformungskräfte auf das Ausgangsmaterial aus und dient dem Grunde nach ausschließlich als Tragelement für das Walzgut und Gegenhalter für die Drückwalzen. Diese können vorteilhaft als Vollwalzen ausgebildet sein. In the case of a rolling mill, in particular for carrying out the manufacturing process of strip-shaped rolling stock having any thickness profile over the width by longitudinally rolling a starting material, according to the invention, this is one Supporting material supporting the upper rolling stock, offset in the rolling direction different pressure rollers assigned. The support pad that it is around a reciprocating table, alternatively around a large one Diameter lower roller can act, does not exert any deformation forces the source material and basically serves exclusively as Supporting element for the rolling stock and counter holder for the spinning rollers. these can advantageously be designed as full rolls.
Eine alternative Ausführung der Erfindung sieht mehrteilige, aus einem Grundkörper und einem Profilring bestehende Drückwalzen vor. Die Mehrteiligkeit bietet gegenüber Vollwalzen den Vorteil des wiederholt einzusetzenden Grundkörpers (Achse, Welle), auf den in der Walzen-Werkstatt ein verschlissener Profil- bzw. Drückring einfach gegen einen neuen ausgetauscht werden kann. Wenn der Profilring vorteilhaft axial verschiebbar auf dem Grundkörper angeordnet ist, läßt sich der Ort der Einwirkung auf das Ausgangsmaterial zu dessen Verformung in Breitenrichtung gezielt verlagern. Gleiches gilt natürlich für axial verschiebbar gelagerte Vollwalzen.An alternative embodiment of the invention provides multi-part, from a basic body and a profile ring existing spinning rollers. The multi-part offers opposite Full rolling has the advantage of the base body to be used repeatedly (axis, shaft), on the worn out profile or push ring in the roller workshop can be exchanged for a new one. If the profile ring is advantageous axially is slidably arranged on the base body, the location of the action can be specifically shift the starting material to deform it in the width direction. The same naturally applies to axially displaceable full rolls.
Nach einer Ausführung der Erfindung läßt sich die Stützauflage über ihre Breite mit einer unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit ausbilden. Dies kann durch voneinander abweichende Rauhigkeiten bzw. eine unterschiedliche oder bereichswei se Schmierung zum Ziele einer erleichterten Verformung in Breitenrichtung ge schehen.According to an embodiment of the invention, the support over its width a different surface texture. This can be done by roughness deviating from one another or a different or area-wise Lubrication for easier deformation in the width direction happen.
Zur Erleichterung der Verformung können auch den Drückwalzen zugeordnete Heizeinrichtungen beitragen. Hierzu läßt sich z. B. vor jeder Drückwalze ein Laser oder eine Induktionsheizung vorsehen.To facilitate the deformation, the pressure rollers can also be assigned Heaters contribute. For this purpose, z. B. in front of each press roller a laser or provide induction heating.
Es empfiehlt sich, daß der Profilwalzeinheit ein Glättgerüst nachgeschaltet ist, so daß sich durch einen Glättstich eine von den Drückwalzen erzeugte Stufenstruktur beseitigen läßt.It is recommended that the profile rolling unit is followed by a smoothing stand, so that a smooth structure creates a step structure created by the spinning rollers can be eliminated.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert sind. Es zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the patent claims and the following description, in the exemplary embodiments of the subject the invention are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 in der Draufsicht eine Walzeinheit zum Herstellen eines über die Breite profilierten Walzgutes mit einem nachgeschalteten Glättgerüst, schematisch dargestellt; Figure 1 is a top view of a rolling unit for producing a rolled material profiled across the width with a downstream smoothing stand, shown schematically.
Fig. 2 als Einzelheit der Fig. 1 die Seitenansicht der Profil-Walzeinheit; Fig. 2 as a detail of Figure 1, the side view of the profile rolling unit.
Fig. 3 die Profil-Walzeinheit gemäß Fig. 2 in der Vorder- bzw. Längsansicht; FIG. 3 shows the profile rolling unit according to FIG 2 in the front and longitudinal view.
Fig. 4 als Einzelheit eine Platine als Ausgangsmaterial für das zu profilierende Walzgut und - darunter gezeigt - ein Beispiel für ein daraus gewalztes Querprofil; FIG. 4 shows a detail of a board as a starting material for the rolling to be profiled and - shown below - an example of a rolled therefrom transverse profile;
Fig. 5 als Einzelheit eine symmetrische Teilansicht einer Drückwalze; Fig. 5 is a detail of a symmetrical partial view of a pressing roller;
Fig. 6 schematisch die in Walzrichtung versetzt angeordneten und unterschiedlich tief angestellten Drückwalzen des hier abweichend von Fig. 1 auf einem hin- und herbeweglichen Tisch aufliegenden Ausgangsmaterials und - da runter gezeichnet - als Einzelheit die damit erreichte, in Stufenstruktur vorliegende Profilierung; und . Fig. 6 schematically arranged and different depths employed pressing rolls offset in the rolling direction of the here deviating from Fig 1 on a reciprocating table resting on the starting material and - as drawn down - a detail of the thus reached, present in stage structure profiling; and
Fig. 7 in schematischer Darstellung eine zwischen einer Ablauf- und einer Wickelhaspel angeordnete Profil-Walzeinheit mit einer einzeln gezeigten mehrteiligen Drückwalze. Fig. 7 is a schematic representation of a profile roller unit arranged between a decoiler and a reel with a multi-part pressure roller shown individually.
Zum Herstellen eines über die Breite ein beliebiges Dickenprofil aufweisenden bandförmigem Walzgutes aus einem Ausgangsmaterial, wie eine in Fig. 4 gezeigte Platine 1 oder ein in den Fig. 1 und 7 gezeigtes Metallband 2, zu einem profilierten Fertigprodukt 3, z. B. das in Fig. 4 unterhalb der Ausgangsplatine 1 mit einer Rille 4 erzeugte Querprofil, wird das gewünschte Dickenprofil über die Walzgutbreite b0 (vgl. Fig. 1) eingestellt. Hierzu sind für einen Längswalzvorgang mehrere Drückwalzen 5 einer außerdem eine Stützauflage in Form einer einen großen Durchmesser aufweisenden Unterwalze 6 (Fig. 1 bis 3 sowie 7) oder eines in Walzrichtung 7 (vgl. den Pfeil in Fig. 1) hin- und herbeweglichen, in Fig. 6 schematisch angedeuteten Tisches 8 umfassenden Walzeinheit 9 bzw. 10 in Walzrichtung 7 versetzt angeordnet und über die Walzgutbreite unterschiedlich tief angestellt. Die Verformung des bandförmigen Walzgutes (Platine 1 bzw. Metallband 2) mittels der Drückwalzen 5 geschieht ohne wesentliche Längung nahezu nur in Breitenrichtung 11 (vgl. in Fig. 6 den bzw. in Fig. 4 die Pfeile), wozu die in Fig. 5 für eine einzelne Drückwalze 5 gezeigte Geometrie mit den bestimmenden Größen Rollenradius rR, Arbeitswinkel α, Glättungswinkel β, Arbeitsradius ρ und Kontaktlänge lB beiträgt.To produce a strip-shaped rolling stock having an arbitrary thickness profile from a starting material, such as a plate 1 shown in FIG. 4 or a metal strip 2 shown in FIGS. 1 and 7, to produce a profiled finished product 3 , e.g. B. the cross profile generated in FIG. 4 below the starting plate 1 with a groove 4 , the desired thickness profile is set over the rolling stock width b 0 (see FIG. 1). For this purpose, for a longitudinal rolling process, a plurality of pressure rollers 5, a support roller in the form of a large diameter lower roller 6 ( FIGS. 1 to 3 and 7) or one in the rolling direction 7 (see the arrow in FIG. 1) are movable back and forth, in Fig. 6 schematically indicated table 8 comprising the rolling unit 9 or 10 offset in the rolling direction 7 and set at different depths across the width of the rolling stock. The deformation of the strip-shaped rolling stock (plate 1 or metal strip 2 ) by means of the spinning rollers 5 occurs almost only in the width direction 11 without substantial elongation (cf. the arrows in FIG. 6 or the arrows in FIG. 4), for which the ones in FIG. 5 for a single pressure roller 5 geometry with the determining variables roller radius r R , working angle α, smoothing angle β, working radius ρ and contact length l B contributes.
Durch die Anordnung von mehreren dieser Drückwalzen 5 in Längs- bzw. Walzrichtung 7 versetzt über die Walzgutbreite und unterschiedlich tief angestellt, wie in Fig. 6 schematisch gezeigt, wird im Einweg- oder Reversierbetrieb das Ausgangsmaterial 1 bzw. 2 gemäß der Schemazeichnung nach Fig. 6 stufenförmig, mit einer beliebigen Dickenverteilung in Breitenrichtung 11 verformt. Aus einer Platine 1 oder einem Metallband 2 mit der Breite b0 (Ausgangsabmessung) wird z. B. ein Querprofil der Breite b1 (vgl. Fig. I) mit einer Rille 4 (vgl. Fig. 4) in der Mitte. Durch die im Durchmesser große Unterwalze 6 oder den Tisch 8 wird eine großflächige Abstützung bei der Verformung des Ausgangsmaterials (Platine 1, Metallband 2) erreicht. Zur Erleichterung der Verformung in Breitenrichtung 11 können Unterwalze 6 oder Tisch 8 über ihre Breite von unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit oder unterschiedlich geschmiert sein. Die Wirkung der Drückwalzen 5 zur Verformung des Ausgangsmaterials bzw. Walzgutes in Breitenrichtung 11 kann weiterhin dadurch begünstigt werden, daß vor den Drückwalzen 5 je eine Heizung 12 angeordnet wird, wie in Fig. 6 sehr schematisch angedeutet. Ein der Walzeinheit 9 (bzw. Walzeinheit 10) in Walzrichtung 7 nachgeschaltetes, für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 schematisch eingezeichnetes Glättgerüst 13 beseitigt durch einen Glättstich die Stufenstruktur (vgl. Fig. 6), die in der vorgeschalteten Profilierwalzanlage bzw. Walzeinheit 9 oder 10 aufgrund der in das Walzgut verschieden tief eindringenden Drückwalzen 5 entsteht.By arranging several of these pressure rollers 5 in the longitudinal or rolling direction 7 , offset across the width of the rolling stock and set at different depths, as shown schematically in FIG. 6, the starting material 1 or 2 according to the schematic drawing according to FIG. 6 step-shaped, with any thickness distribution deformed in the width direction 11 . From a board 1 or a metal strip 2 with the width b 0 (initial dimension) z. B. a transverse profile of width b 1 (see FIG. I) with a groove 4 (see FIG. 4) in the middle. Due to the large diameter lower roller 6 or the table 8 , large-area support is achieved in the deformation of the starting material (board 1 , metal strip 2 ). To facilitate the deformation in the width direction 11 , the lower roller 6 or table 8 can be lubricated over its width with different surface properties or differently. The effect of the pressure rollers 5 for deforming the starting material or rolling stock in the width direction 11 can be further favored in that a heater 12 is arranged in front of the pressure rollers 5 , as indicated very schematically in FIG. 6. One of the roller unit 9 (or roller unit 10) downstream in the rolling direction 7, for the embodiment of FIG. 1 schematically been recorded Glättgerüst 13, the step structure removed by a smoothing pass (see. Fig. 6) in the upstream Profilierwalzanlage or roller unit 9 or 10 arises due to the pressure rollers 5 penetrating into the rolling stock at different depths.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführung einer Profilwalzanlage bzw. Walzeinheit 10 verläuft der Walzvorgang nur in einer Richtung, d. h. der gemäß Walzrichtungspfeil 7. Das zu profilierende Metallband 2 läuft dort von einer Ablaufhaspel 14 ab und wird nach dem Profilieren durch die Drückwalzen 105 - von denen hier nur eine dargestellt ist - von einer Wickelhaspel 15 wieder zu einem Bund aufgewickelt. Die Drückwalzen 105 sind gegenüber den Vollwalzen der vorbeschriebenen Drückwalzen 5 mehrteilig ausgebildet und bestehen aus einem Grundkörper 16 und einem darauf aufgezogenen Profil- bzw. Drückring 17, der mit der in Fig. 5 gezeigten Geometrie versehen ist und axial verschiebbar sein kann.In the embodiment of a profile rolling system or rolling unit 10 shown in FIG. 7, the rolling process runs only in one direction, that is to say in the direction of the arrow 7 . The metal strip 2 to be profiled runs there from a decoiler 14 and, after being profiled by the pressure rollers 105 - only one of which is shown here - is wound up again into a bundle by a decoiler 15 . The pressure rollers 105 are formed in several parts compared to the solid rollers of the pressure rollers 5 described above and consist of a base body 16 and a profile or pressure ring 17 mounted thereon, which is provided with the geometry shown in FIG. 5 and can be axially displaceable.
Beim Einsatz von mehreren in Querrichtung angeordneten Drückwalzen 5 bzw. 105 die in Walzrichtung 7 versetzt sind und unterschiedlich tief in das Walzgut eindringen, wird unabhängig von der Art des Ausgangsmaterials (Platine 1, Metallband 2) oder dessen Werkstoff eine beliebige Dickenverteilung über die Breite und damit eine gewünschte Profilierung durch Verformung des bandförmigen Walzgutes in Breitenrichtung erreicht.When using several transverse rollers 5 and 105 arranged in the transverse direction, which are offset in the rolling direction 7 and penetrate into the rolling stock at different depths, regardless of the type of starting material (board 1 , metal strip 2 ) or its material, any thickness distribution over the width and thus achieving a desired profiling by deforming the strip-like rolling stock in the width direction.
Claims (14)
- - Rollenradius rR
- - Arbeitswinkel α
- - Glättungswinkel β
- - Arbeitsradius ρ
- - Kontaktlänge lB
- - roller radius r R
- - Working angle α
- - smoothing angle β
- - working radius ρ
- - contact length l B
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