用于连续拉伸-弯曲-校平金属带的方法和装置的制作方法

专利名称：用于连续拉伸-弯曲-校平金属带的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属带的一种拉伸-弯曲-校平的方法和装置，在处于低于弹性极限或屈服点的拉应力下的金属带围绕至少四个校平辊在塑性范围或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲并且经受塑性拉伸。这些产生塑性或弹性-塑性起作用的校平辊也可称之为拉伸辊。该金属带(总体)被塑性拉伸和因此被伸长的程度称为拉伸度。采用这种拉伸-弯曲-校平方法，可以校平不平的金属带，从而可消除其不平性。 不平性例如意味着金属带波纹状和/或金属带月牙状缺陷，这些缺陷是由于金属带平面中金属带纤维的长度差造成的。但这种不平性也指得是纵向和/或横向上的金属带翘曲，这种翘曲是由于金属带中的弯曲力矩造成的，例如当金属带在导向辊上弹性-塑性地被弯曲时造成的翘曲，或者在金属带卷绕时由于弹性-塑性变形所造成的翘曲。纵向翘曲也称之为盘绕形变(Coilset)，横向翘曲也称为截面拱起(cross bow)。在拉伸-弯曲-校平过程中，不平的金属带在处于金属带材料的弹性极限&或技术弹性极限Rpatll之下的拉应力条件下围绕足够小直径的辊子(交替地)加以弯曲，从而通过拉应力与弯曲的叠加，而在金属带中产生一种弹性/塑性变形。金属带被塑性地伸长，其中，塑性伸长的高度称之为拉伸度。在塑性伸长时，原来短的金属带纤维相对较强地被伸长。在理想情况下，在校平之后的所有金属带纤维都具有相等的长度，所以从原则上说，一种理想地校平的金属带应当是没有波纹状缺陷或金属带月牙状缺陷的。
背景技术：
按照从实际中所知道的拉伸-弯曲-校平方法，原则上通过在弹性-塑性范围内的交替弯曲，在校平之后，仍可能在金属带中留有残余弯曲力矩，这些残余弯曲力矩在金属带处理生产线上可以作为横向隆起被观察出来，在切裁出的金属板上可能导致纵方向和/ 或横方向上的塑性残余翘曲。当各个弯曲强度不能最佳地彼此协调时，便会产生残余弯曲力矩。弯曲半径取决于金属带数据(厚度、弹性模量、周期的强度状况、横向收缩系数)、金属带拉应力、辊子直径及金属带围绕辊子的走向的几何构形。按第一近似值，该几何构形可以通过金属带围绕辊子的包绕角度加以描述。在足够大的包绕角度条件下或在足够的拉应力的条件下，金属带便具有辊子的半径。而后，金属带曲率便达到其最大值，而且在继续增大的包绕角度或增大的拉应力情况下保持恒定。但通常是如此地调定该包绕角度，使得金属带至少在拉伸-弯曲-校平机架上的最后那些辊子方面不再跟随辊子半径。即使在一种给定的拉伸-弯曲-校平机架的最佳调定情况下，也会因工艺参数波动之故而产生残余弯曲力矩。由于实际中，无论是金属带的拉应力和与之相关的拉伸度，还是金属带的强度值和带厚度基本上都要经受某种波动。实际中所知道的拉伸-弯曲-校平方法或多或少对这种波动有敏感反应。这一点意味着按传统的拉伸-弯曲-校平方法，这种波动或多或少地会强烈影响到保留的或所产生的剩余曲率。这种现象在那些拉伸-弯曲-校平方法上，即金属带围绕四个校平辊子弹性-塑性地变形所用的那些方法上，也是适用的。众所周知，在采用配有四个校平辊的拉伸-弯曲-校平机架的情况下，为了获得尽可能好的校平结果，必须调定该拉伸-弯曲-校平机架的几何构形。因此，例如可以从DE 696 08 937 T2 (或EP 0 767 014 Bi) 了解到一种配有四个校平辊的拉伸-弯曲-校平机架，按此种机架，无论上方的校平辊还是下方的校平辊都可针对其位置进行调整。在下方的校平辊可以经过机械蜗杆传动机构加以调整借以达到具有某种精确度改进校平结果的同时，以液压方式操作上方的校平辊。这样便能调定出一种合乎希望的辊子搭接。为了比较亦可参考 DE 695 14 010 T2 (或 EP 0 665 069 Bi)和 DE38 85 019 T2(或EP 0 298 852 Bi)中所公开的拉伸-弯曲-校平机架。相似地，专业论文《用于包装钢制品的一种新的校平工艺的益处》多辊式拉伸-校平装置(Emmanuel Dechassey, Irsid，Arcelor Group, METEC Congress, June 2003)介绍一种配有四个校平辊的拉伸-弯曲-校平装置。在此，第一校平单元(第一辊和第二辊) 的搭接与第二校平单元(第三辊和第四辊)的搭接都是可调的。DE 69 101 995 T2(或EP 0 446 130 Bi)也述及调整所有四个校平辊的位置的可能性。这一点当然首先适用于维护位置和工作位置之间的替换。由于在采用一种拉伸-弯曲-校平机架时，通常需要打开并随即又关闭该机架，以达到通过两个金属线材或金属带材之间的一个连接位置的目的。不过，实际上已证明已知的拉伸-弯曲-校平机架或者拉伸-弯曲-校平方法对工艺参数的波动的反应比较敏感，所以剩余曲率不能令人满意地减少到最小程度。从原则上说，所谓的多辊式校平器，也称之为多辊式校平装置，对工艺参数的反应是比较小的。在多辊式校平器情况下，金属带要围绕具有小直径的校平辊进行多次弯曲。 通过使用多个辊子，便可生产出具有小的剩余曲率的金属带。其缺点则是如下的事实多辊子牵涉到高的维护费用和换件费用。此外，下方的辊子和上方的辊子分别是经过支承辊或中间辊和支撑辊如1 1传动齿轮箱而摩擦锁合地彼此相连的。由于金属带在通过多辊式机架时是塑性地伸长的，所以在相同尺寸条件下也能提高金属带速度。金属带也仅在一个辊子时是同步行进的，在另一些辊子和金属带之间则出现打滑现象。辊子通常是在高速度-金属带处理生产线上以高转速运行的。这种打滑现象会促使辊子振动，这类振动会在金属带表面上产生颤振痕记。实际中这种情况对许多用途而言是不可接受的。由于上述原因，传统的拉伸-弯曲-校平机架也与多辊式校平单元相结合(参看EP 0 665 069 Bl及 DE 695 14010 Τ2)。此外，DE 27 50 752也介绍涉及金属带的校平和改进质量特性所用的一种方法， 特别是电气用金属带，依此方法，被处理的金属带无反压地被弯曲，并经受一种塑性的交替弯曲。在此，该金属带在保持其塑性弯曲状态的情况下在平坦位置中加以弯曲，该金属带的与最后一次弯曲相连的转向则完全是在弹性或大体上弹性的范围内执行的。由此在此只有两个没有反压的弯曲辊在中间连接或后接一个或多个导向辊的情况下予以实现的。但也配置多个弯曲辊。但可能导致的结果是最后的弯曲会以一个尽可能高的塑性弯曲变形而被完成，随后该金属带仍只能弹性地或主要是弹性地被弯曲。

发明内容
从已知的背景技术出发，本发明要解决的技术问题是提供一种拉伸-弯曲-校平方法，该方法在很小的设备技术复杂性的前提下可获得最佳的平整度的结果，而且对工艺参数(拉应力、金属带强度和金属带厚度)的波动反应特别不敏感。此外，还提出一种装置， 该装置以结构简单、制造成本合算为其特点，并可获得期望的结果。为了解决上述任务，本发明提出一种开头所述类型的方法以用于金属带的连续拉伸-弯曲-校平，使得弯曲半径在所有的四个校平辊子上可以分别单个地和彼此独立地加以调节。为此本发明提出下述建议所有四个弯曲辊以位置受控的方式加以调节。若金属带围绕四个以上的校平辊交替地加以弯曲，则本发明建议至少就金属带行进方向而言最后四个校平辊的弯曲半径分别单个地和彼此独立地加以调节，这如此实现，即优选将至少最后四个校平辊单个地按位置受控的方式加以调整。利用一种计算模型进行试验，该计算模型考虑到纵向和横向上的应力，该计算模型将金属带的厚度、弹性模量、横向收缩系数、周期强度状况、金属带拉应力、辊子半径及金属带围绕辊子的走向的几何构形作为计算参数，这些试验已得出令人信服的结论该方法能提供突出的剩余曲率结果，而且特别是对工艺参数的波动的反应比较不敏感。在此特别重要的是四个弹性-塑性起作用的弯曲辊彼此独立地足够精确地按位置受控的方式可调节或加以调节。然后，校平辊的位置利用一个精度以及调节精度加以调定，这种精度就金属带围绕校平辊的包绕角度而言为士0.05°或较小、优选士0.02°或较小。金属带围绕一个或多个校平辊最好是围绕所有校平辊的包绕角度可以达0.5°至60°，最好达1°至35°。 (总)拉伸度例如达0. 1 %至1. 5 %，最好达0. 2 %至0. 6 %。金属带拉应力最好在金属带或金属带材料的弹性极限的10%至90%、最好30%至60%。模拟计算证明一种两辊式设计在拉伸-弯曲-校平过程中通常达不到目的，这是因为纵向和横向的弯曲力矩曲线作为金属带曲率的函数不如单纯的弯曲那样彼此负镜像， 而是基于拉应力之故而彼此相对地移动。因此，为了校正在第一个辊子上所产生的在纵向和横向上的塑性金属带曲率，仅仅有另一个辊子是不够的，因为这样要么只有纵向弯曲力矩或者只有横向弯曲力矩能被平衡。因此，在给定的工艺参数情况下，为了生产出一种理想上没有剩余曲率的金属带所需的最少辊子数是三。但计算已证明在采用配有三个辊子的拉伸-弯曲机架情况下，所获得的剩余弯曲力矩或者说这种剩余弯曲力矩的消除对工艺参数的波动的反应是相当敏感的。同样的结论也适用于一种四辊式机架，在此机架上的各个辊子都不能以所要求的精确度单个地或相互独立地进行调整。在此，本发明提出的方法提供了补救，依本方法，四个辊子都可以单个地和彼此独立地按位置受控的方式加以调整。此外，本发明还建议就金属带行进方向而言，至少两个(直接)依次相继设置的校平辊之间的间距至少为(最大的)金属带宽度的15%，例如至少为(最大的)金属带宽度的30%，特别有利的是为(最大的)金属带宽度的至少50%。在此，若在所有四个校平辊条件下在两个分别配对地(直接)依次安置的校平辊之间亦存在上述的距离，则会是合适的。因此，两个这种校平辊之间的距离例如可以至少达150mm，最好至少达300mm。以模型为基础的试验在此已导致获得令人信服的结果通过有利地选择弹性-塑性起作用的校平辊之间的距离，便亦可将在金属带宽度上的由于工艺条件所致的拉伸度差异减小到最小程度或者加以消除。事实证明通常较大的水平距离会起到有利的作用。在拉伸-弯曲机架的给定最大结构长度的条件下，有利的是将弹性-塑性起作用的校平辊之间的至少一个距离设计为最大金属带宽度的至少30%，然而设计为至少500mm。在此最要紧的是校平辊沿着金属带行进方向的间距，其在一种水平结构的拉伸-弯曲-校平机架中对应于水平间距。从原则上说，也可指的是倾斜方向或垂直方向上的距离，这视金属带在哪一方向中被导引而定。就被校平的产品的用途而言，不同的校平辊间距是最理想的，这样当这些间距是设计得可变的或可调整的，便可针对波纹性缺陷进一步改善校平结果。因此，根据本发明的另一项建议，就独立的意义而言，规定在至少两个校平辊之间沿金属带行进方向的间距是可以调整的或者是可加以调节的。所以最理想的间距是可以根据模型试验为某一种金属带预定出来。此外，本发明还提出用于校平辊的位置的额定值和/或用于金属带围绕校平辊的包绕角度的额定值都是利用计算模型加以确定的，该计算模型至少考虑到纵向和横向上的应力，处理作为计算参数的金属带厚度、弹性模量、横向收缩率、金属带的周期强度状况、 金属带拉应力、辊子半径及金属带围绕辊子行进的几何构形，对于金属带厚度和强度所用的额定值，例如对于拉伸极限所用的额定值是如此加以计算的，使得剩余纵向翘曲和剩余横向翘曲为零或者至少是可以忽略的。因此，理想的情况是生产出具有极小剩余曲率的金属带。当然还有另一种可能性，就是利用一种具有标准的计算模型来确定那些额定值，使得既可获得微小的或可以忽略的剩余横向翘曲值，又可使剩余纵向翘曲具有一个确定的值。 在此本发明认为总是存在这样的应用情况，其中虽然必须完全避免剩余横向翘曲，但一定的剩余纵向翘曲是可以容许的，如果这种剩余纵向翘曲仅仅在某一定方向中存在并且因此只具有一种确定的符号的话。此外，本发明还提出在一个或多个校平辊之后，例如在最后的校平辊之后，特别是在每个校平辊之后，在金属带宽度上测量出金属带的截面拱起。所测量的截面拱起然后可以输入一调节装置，该调节装置可根据测量值如此校正包绕角度或辊子位置，从而能生产出具有足够小剩余纵向翘曲和剩余横向翘曲的金属带。依此，本发明首先包含下述实施方式，其中利用数学模型确定用于弯曲半径的额定值和从而用于辊子位置和/或用于包绕角度的额定值，然后利用这些额定值来操作设备。模拟试验已证明这样一种处理方式即使在工艺参数有一定波动的情况下也能导致获得优异的结果。还有一种可能性，就是可在设备的投产过程中或者甚至在设备运行过程中校正那些额定值，还可根据经过试验获得的结果来校正那些额定值。这种校正可以“离线” 予以执行。如所述及的，还有一种可能性，就是可以在考虑到测量值的情况下，以控制或调节的方式进行“在线”校正。这种调节也可以基于一种计算模型，该计算模型至少考虑到纵向和横向上的应力，处理作为计算参数的金属带厚度、弹性模量、模向收缩系数、金属带的周期强度状况、金属带拉应力、辊子半径和金属带围绕辊子行进的几何构形，并将一确定的截面拱起与金属带的剩余纵向翘曲或金属带剩余横向翘曲相关联。所述的计算模型可以基于一种有限元方法，该方法也可考虑到金属带宽度上的应力和伸长率。根据最大预期的或者在校平之前所测量出的金属带不平度，可依照有限元方法计算出最佳拉伸度和/或计算出弹性-塑性起作用的辊子的最佳水平间距，从而获得最小剩余不平度，这里特别指的是金属带波纹状缺陷和月牙状缺陷。本发明的主题还涉及一种装置，用于采用一种所述类型的方法实现金属带的连续拉伸-弯曲-校平。该装置具有至少四个弯曲辊，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带在塑性或弹性-塑性范围内围绕这些弯曲辊交替地加以弯曲。此外，本装置还具有至少一个控制和/或调节装置。本发明提出在所有的四个校平辊上的弯曲半径是可以单独地和彼此独立地进行调节的。本发明还优选提出所有的四个校平辊都是与调节装置相连的， 并可按位置受控的方式进行调节。为此，各单个校平辊都分别配有一个或多个可以精调的致动器、优选是螺旋千斤顶。一个或多个或者最好是所有的四个校平辊的直径例如为15mm 至150mm，最好为25mm至80mm。如已述及的，特别可取的是利用各校平辊之间的较大间距进行工作。特别有利的是如此设计该装置，使得这些间距是可调的，其方式例如是至少一个校平辊的位置是可以沿着金属带行进方向进行可变调整的。对校平处理的另一项要求是除了无剩余曲率之外，还将金属带波纹状缺陷/金属带月牙状缺陷减少到最低限度。必须消除在校平之前就存在于金属带上的波纹状缺陷， 校平处理过程本身也不得产生新的波纹状缺陷。在进行拉伸-弯曲-校平的过程中会出现这样的问题贴靠在辊子上的金属带会弹性-塑性地变形，并从而会塑性地伸长。随着金属带的塑性纵向伸长，也就导致金属带宽度的一种塑性减小。这就是说，直接居于辊子前面的金属带区段较宽于直接居于辊子后面的金属带区段。但由于金属带不能骤然一下改变其宽度，从而在金属带平面中形成剪应力，这种剪应力在金属带宽度和金属带长度上都是变化不定的。这些剪应力又导致在金属带宽度上产生一种总体上不均勻的塑性的金属带变形， 从而导致在金属带宽度上的不同塑性纵向延长，并从而导致通过校平处理过程所引起的波纹状缺陷。这类波纹状缺陷通常都是中等的波纹状缺陷，随着拉伸度的增大而增强。以模型为基础的试验在此已导致获得令人意想不到的结果这些在金属带宽度方面因工艺条件所致的拉伸度差别通过有利地选择弹性-塑性起作用的辊子之间的间距，可减小到最低程度或可加以消除。业已证明一般较大的水平距离会起着有利的作用的。视被校平的产品的用途而定，各个不同的辊子间距是最理想的，从而如果至少有一个校平辊是设计得可以进行水平调节的，则可针对波纹状缺陷进一步改善校平结果。在弹性-塑性起作用的校平辊的大的水平间距的条件下，校平辊的下沉深度在给定的包绕角度条件下是相当大的。为了通过两个带卷的连接点，例如冲压连接点或焊接缝， 通常必须打开拉伸-弯曲机架，也就是这些辊子被移开。在此，若回程很大的话，则这一过程须持续很长时间。若金属带在这一时间内处于一种“在线”情况下而继续行进的话，则必然的结果是围绕连接点的未校平的金属带长度变大。这种情况从原则上说是不合要求的。 因此本发明提出一种供选择的方案在至少一个弹性-塑性起作用的校平辊的前面，配置一个相邻的导向辊和/或在其后面配置一个相邻的导向辊，这种相邻的导向辊最好具有至少三倍于校平辊的直径的直径，特别有利的是，最好具有至少十倍于校平辊的直径的直径。 这样，便可显著缩短调整行程，从而显著缩短未被校平的金属带段。在此，导向辊具有一个如此大的直径，使得对被校平的金属带厚度范围的至少一部分而言，仅仅会产生一种单纯弹性金属带变形。有利的做法是，至少最后两个校平辊不配置中间-导向辊，以便在调节包绕角度时获得尽可能高的精确度。还有一种可能性，相邻的导向辊中至少有一个具有一种凹的或凸的辊子轮廓。此夕卜，两个相邻的导向辊中的一个或者也可以是两个相邻的导向辊设计得在水平方向中和/ 或在垂直方向中具有一种辊子弯曲度。在第一个弹性-塑性起作用的校平辊的前面，可以安置一个至少按120°包角的、轮廓可变的张紧辊或导向辊。采取这种措施便可达到下述目的在至少一个弹性-塑性起作用的校平辊上调节出一个确定的沿着金属带宽度的拉应力分布，借以能够如此地影响在沿金属带宽度的拉伸度分布，使得在校平后的金属带具有尽可能小的剩余波纹状缺陷。特别是在金属带边缘上的拉应力的提高会抑制中度波纹状缺陷。此外，弹性-塑性起作用的校平辊为抵制挠曲可以通过支承辊得到支撑。例如可以使用分段的支承辊。这样，弹性-塑性起作用的校平辊为抵制挠曲可以通过两列分段的支承辊或者说两个中间辊和三排分段的支承辊得到支撑。


下面将参照仅表示一个实施例的附图对本发明作详细说明。附图表示图1本发明提出的用于拉伸-弯曲-校平的装置的简化示意图；图2图1所示装置的改变的实施形式；图3对一金属带所计算出的剩余纵向翘曲，该金属带是用图1所示装置加以校平的；以及图4剩余纵向翘曲，该剩余纵向翘曲是利用一种传统的配有单独调节装置的三辊式机架获得的。
具体实施例方式在附图中示出一种用于金属带1的连续拉伸-弯曲-校平的装置。在各实施例中，该装置具有四个校平辊2，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带1围绕这些校平辊在塑性或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲。这些校平辊2中的每一个在此都按已知方式由至少两个支承辊3支撑着。金属带1处于低于弹性极限的拉应力下。此外，还配置了未在图中示出的张紧辊，例如在入口一端配置了一个制动辊组并且在出口一端配置了一个滑辊组。根据本发明，在所有四个校平辊上的弯曲半径都可以分别地或彼此独立地进行调节。为此，所有的四个校平辊2都可以利用一个未在附图中示出的调节装置和利用未在附图中示出的致动器、例如螺旋千斤顶按位置受控的方式进行调节，这当然在一个垂直于金属带行进方向R的方向V上执行。这一点在附图中是通过校平辊2的以虚线表示的功能位置表明的。各参数和特别是辊子半径和金属带拉应力是如此加以协调的，使得金属带在所有的四个校平辊上(仍)不依从辊子半径。从而可以通过对调整深度的调节和因此通过对位置的调节和通过与之相关联的设定包绕角度，便可实现各相关的弯曲半径的改变。在图1所示的实施例中，在四个校平辊2之间没有安置其它辊子。仅在整个校平辊装置的之前和之后安置了导向辊4。相对地，图2示出一个变改的实施形式，其中，在每个校平辊2的前面分别安置了一个导向辊如并且在每个校平辊后面安置了一个导向辊4b。即使按这一实施形式，所有的四个校平辊2的位置也可在垂直于金属带行进方向R上以位置受控的方式进行改变。虽然从原则上说图1所示的实施形式是优选的，因为该实施形式除了入口端和出口端的弹性起作用的轧制线辊子之外，没有其它的(纯弹性起作用的)辊子，但图2所示的实施形式也可能是有利的。也可以将这两种实施形式结合起来。对单纯弹性起作用的导向辊，须加以说明的是这些导向辊只在薄的和/或较高强度的金属带的情况下才起着单纯弹性作用的，例如在一个毫米以下的带厚度范围内的铝带情况下。此外，即使它们只具有小的弹性-塑性作用，也可能在剩余曲率方面而影响到校平结果。若一个拉伸-弯曲-校平机架要覆盖一个较大的金属带厚度范围，则可特别优选放弃导向辊。为了这种设备的启动，须利用一种数学模型来确定所有四个校平辊2的精确的额定位置。在此可能的是，首先利用一计算模型来确定额定包绕角度，该计算模型至少考虑到纵向和横向上的应力，将金属带的厚度、弹性模量、横向收缩系数、周期强度状况、金属带拉应力、辊子半径及金属带围绕辊子的走向的几何构形作为计算参数进行处理；对金属带厚度的和强度的额定值，例如对拉伸极限的额定值，如此地加以计算，使得剩余纵向翘曲和剩余横向翘曲为零或几乎为零。通过这种方式可以精确调节校平辊2的位置。于是就可以根据实验结果“离线”进行这些位置的校准。在此，特别重要的事实是一次精准执行的调节就能保证剩余曲率状况对于工艺参数的波动如特别是对于金属带的拉应力和强度值与带厚度的波动是极不敏感的。由于实际上卷材的金属带通常经受一定的强度波动和厚度波动，而且拉应力也不能总是保持十分的稳定，所以利用迄今已知的方法所获得的剩余曲率也就经受大的波动。这一点在本发明的范畴内得以避免。本发明提出的方法表明一种特别令人感到满意的剩余曲率状况。为此可参考图3和4所示的比较观察。图3表示一种铝带的剩余纵向翘曲k-L(按1/m)作为拉伸度S(按％)的函数，该铝带是用图1所示的一种装置加以校平的。这涉及到利用一种数学模型求得的值。在本实施例中，采用具有士 IOMI3a波动的250MPa的屈服点和具有士0. 05mm的0. 28mm的金属带厚度。在图中也示出允许的为士0.5m—1的剩余纵向翘曲的极限值。从图中可以看出在给定的容差范围内的剩余纵向翘曲处于一个相当大约为0.31-0. 59%拉伸度范围内。此外，值得注意的事实是在一个为士0. 05%拉伸度范围内的剩余纵向翘曲仅有士0. 15m-1的波动。 图中未示出的剩余横向翘曲则总是小于剩余纵向翘曲。此外，在一个为0. 36-0. 52%的拉伸度范围内的剩余纵向翘曲被限制在一个具有很小波动的负范围中。通过在最后一个辊子上的包绕角度的适配，便可将曲线图中的剩余曲率走向朝上或朝下推移。因此，也可以设定正的剩余纵向翘曲。相对地，图4表示利用一种三辊式机架的一种相应模拟，其中，各个辊子也是可以按位置受控的方式进行调节的。从图中可以看出在拉伸度波动的情况下，剩余纵向翘曲在一个明显较大的范围内波动。极限值仅被保持在一个对于拉伸度为0. 33-0. 36%的范围内。 这一点实际上例如在加速阶段和延缓阶段内是难以保证的。此外，总之值得注意的事实是所述及的结果可用比较少的校平辊达到，所以本发明提出的设备总的说来其特点在于结构简单、制造成本合算。如果按一个配有四个以上的校平辊的变体设备进行工作的话，则根据本发明其至少最后四个校平辊的包绕角度是可以单个调节的，以便获得类似令人满意的一种剩余曲率状况。按本发明提出的方法，在有利地选择了包绕角度的情况下，剩余横向翘曲的数值要明显小于剩余纵向翘曲。一个在校平之后切裁出来的金属板材的剩余纵向翘曲于是近似地相当于一个在拉伸-弯曲-校平机架上在金属带拉应力下测得的金属带的截面拱起。因此亦可提出如下建议至少在出口一端测量截面拱起，从该测量值推断出剩余纵向翘曲，而且在与所希望的值出现偏差时，则调整包绕角度，从而也就调整位置，直到调节出相当于所希望的剩余纵向翘曲的截面拱起。一个简单的方法是调整最后一个弹性-塑性起作用的辊子上的包绕角度，从而将图3中所示的剩余曲率走向朝上或朝下移动。这里也可以考虑一个闭合的调节回路。此外， 下述做法也可能是有益的在每一次弹性-塑性弯曲之后，测量截面拱起，借以优化所有包绕角度的设定，并可利用计算模型进行调整。为此可配置相应的测量装置，这些测量装置是与一控制和调节装置相连接的。这一情况未在附图中示出。利用一种有限-单元模型便可例如预测出每个辊子之后的理论最佳截面拱起。然后可以如此调节各辊子，使得测量的结果与计算的结果尽可能良好地相一致。然后可以认为，实际的校平过程只与理论计算的结果相差很小而且也与校平结果良好地相一致。如已述及的，校平辊的位置受控的调节(横向于金属带行进方向)最好利用一种可精调的螺旋千斤顶来执行。这种精调元件通常以一种2-3mm/秒的调节速度进行工作。 为了通过两个卷盘的一个连接点(例如是冲压连接点或焊接缝)，必要时有利的是打开拉伸-弯曲机架，也就是移开辊子。若这时的回程很大，则这种利用可精调的螺旋千斤顶的过程会持续很长时间。因此，按图2中所示的实施方式，配置了居前的导向辊如和居后的导向辊4b。如此便可大大缩短调节行程。替代地或者补充地存在这样的可能性就是除了精调(例如经过螺旋千斤顶)之夕卜，还可设定一种快速调节。这种可能性特别适合于如图1所示的实施方式，但原则上也可适用于如图2所示的实施方式。于是，校平辊附带地配有一个快速调节机构，例如配置液动的或气动的缸式调节机构。在此可以有利的是为多个校平辊配置一个共同的调节机构。 因此，例如按图1所示的实施方式，最好将第一个校平辊和第三个校平辊安置在一个共同的上框架上，该框架可利用一个或多个缸式调节机构进行调节。相应地可将第二个校平辊和第四个校平辊安置在一个下框架上，该框架同样可利用一个或多个缸式调节机构进行调节。快速调节例如可以在两个用于打开和关闭拉伸-弯曲-校平机架的终端止挡之间执行。 这些可能性均未在图中示出。
权利要求
1.用于连续拉伸-弯曲-校平金属带的方法，其中，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带围绕至少四个校平辊在塑性或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲并且与此同时经受塑性拉伸，其特征在于在所有的四个校平辊上的弯曲半径能够分别单个地和彼此独立地进行调节。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所有的四个校平辊按位置受控的方式加以调整，以便调节弯曲半径。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中，金属带围绕四个以上的校平辊加以弯曲，其特征在于至少在(就金属带行进方向而言)最后的四个校平辊上的弯曲半径能够分别单个地和彼此独立地加以调节，这如此实现，即优选至少所述最后四个校平辊能够单个地按位置受控的方式加以调整。
4.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于校平辊的位置能够用一种精度、例如调节精度加以调定，该精度就金属带围绕校平辊的包绕角度而言为士0.05°或更小、优选士 0.02°或更小
5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于金属带围绕一个或多个、优选围绕所有四个校平辊的包绕角度为0.5° -60°，优选为1° -35°。
6.按权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于拉伸度为0.至1. 5%，例如为0.2%至0.6%。
7.按权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于金属带拉应力为金属带的或者金属带材料的弹性极限的10%至90%，优选为30%至60%。
8.按权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于就金属带行进方向而言在至少两个(直接)依次相继设置的校平辊之间的间距至少为(最大的)金属带宽度的15%， 优选至少为(最大的)金属带宽度的30%，特别优选为(最大的)金属带宽度的50%。
9.按权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于在两个(直接)依次相继设置的校平辊之间的间距至少为150mm，优选至少为300mm。
10.按权利要求8和9所述的方法，其特征在于对于所有四个校平辊而言，在每两个 (直接)依次相继设置的校平辊之间设置所述间距。
11.用于连续拉伸-弯曲-校平金属带的方法，特别是按权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带围绕多个校平辊在塑性或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲并且与此同时经受塑性拉伸，其特征在于在至少两个校平辊之间的在金属带行进方向上的间距设定为可变的。
12.按权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于利用一种计算模型确定用于校平辊的位置的额定值和/或用于金属带围绕校平辊的包绕角度的额定值，该计算模型至少考虑纵向和横向上的应力，将金属带厚度、金属带弹性模量、横向收缩系数、周期强度状况、金属带拉应力、辊子半径和/或金属带围绕辊子的走向的几何构形和/或金属带厚度的额定值和/或强度的额定值例如拉伸极限的额定值作为计算参数进行处理。
13.按权利要求12所述的方法，其特征在于各额定值是利用计算模型以这样的标准加以确定的，即剩余纵向翘曲和剩余横向翘曲(大致)为零。
14.按权利要求12所述的方法，其特征在于各额定值是利用计算模型以这样的标准加以确定的，即剩余横向翘曲(大致)为零，剩余纵向翘曲为一确定的值。
15.按权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于在一个或多个校平辊之后， 例如在最后一个校平辊之后，优选在每个校平辊之后，在金属带宽度上测量金属带的截面拱起。
16.按权利要求15所述的方法，其特征在于在考虑到所获得的截面拱起测量值的情况下实现位置或包绕角度的调节。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于调节是以一种计算模型为基础的，该计算模型至少考虑到纵向和横向上的应力，处理作为计算参数的金属带厚度、金属带的弹性模量、横向收缩系数、周期强度状况，金属带拉应力、辊子半径和金属带围绕辊子的走向的几何构形，并将确定的截面拱起与金属带剩余纵向翘曲或金属带剩余横向翘曲相关联。
18.按权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于一个或多个所述计算模型都是以有限元法为基础的，其中，优选参照最大预期的或在校平之前所测得的金属带不平度，根据有限元法计算出最佳拉伸度和/或计算出起弹性/塑性作用的各校平辊的最佳水平间距，所述最佳拉伸度和/或最佳水平间距导致最小剩余不平度。
19.用于按权利要求1至18中任一项所述的方法来连续拉伸-弯曲-校平金属带(1) 的装置，该装置包含至少四个校平辊O)，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带(1) 围绕这些校平辊在塑性或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲，并且该装置包含至少一个控制和/或调节装置，其特征在于在所有四个校平辊⑵上的弯曲半径能够分别单个地和彼此独立地进行调节。
20.按权利要求19所述的装置，其特征在于所有四个校平辊( 都与一个调节装置相连并且能够按位置受控的方式进行调节。
21.按权利要求19或20所述的装置，其特征在于一个或多个、优选所有的四个校平辊(2)的直径为15mm-150mm，例如为25mm-80mm。
22.按权利要求19至21中任一项所述的装置，其特征在于所述四个校平辊O)中的至少最后两个校平辊O)、优选最后三个校平辊( 直接依次相继设置，在它们之间没有设置其它辊子。
23.按权利要求22所述的装置，其特征在于四个校平辊(2)都是直接依次相继地安置的，在它们之间没有设置其它辊子。
24.用于按权利要求1至18中任一项所述的方法来连续拉伸-弯曲-校平金属带的装置、特别是按权利要求19至23中任一项所述的装置，该装置包含多个校平辊O)，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带(1)围绕这些校平辊在塑性或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲，其特征在于至少两个校平辊( 之间的间距能够在金属带行进方向(R)上被设定为可变的。
25.按权利要求M所述的装置，其特征在于至少一个校平辊(2)的位置、优选所有的校平辊O)的位置能够沿着金属带行进方向(R)被调节。
26.按权利要求19至25中任一项所述的装置，其特征在于至少在一个校平辊O)的前面和/或后面安置了一个相邻的导向辊G，4a，4b)，该导向辊或这些导向辊(43a，4b)所具有的直径优选至少是校平辊的直径的三倍、特别优选为校平辊的直径的至少十倍。
27.按权利要求沈所述的装置，其特征在于前置的导向辊G，4a)和/或后置的导向辊G，4b)具有凹的或凸的辊子轮廓。
28.按权利要求沈或观所述的装置，其特征在于前置的导向辊G，4a)和/或后置的导向辊G，4b)配有沿着水平方向的和/或沿垂直方向的辊子转弯机构。
29.按权利要求19至观中任一项所述的装置，其特征在于在第一个校平辊O)的前面设置一个张紧辊或导向辊、优选轮廓可变的张紧辊或导向辊，所述张紧辊或导向辊被金属带例如以至少120°的角度包绕。
30.按权利要求19至四中任一项所述的装置，其特征在于校平辊(2)能够借助于致动器、例如螺旋千斤顶进行调整。
31.按权利要求19至30中任一项所述的装置，其特征在于各个位置可调的校平辊 (2)或多个可分别调节位置的校平辊( 还共同地附带设有一个快速调节装置。
全文摘要
本发明涉及一种方法和一种装置，用于金属带的连续拉伸-弯曲-校平，一个处于低于弹性极限的拉应力下的金属带围绕至少四个校平辊在塑性或弹性-塑性范围内交替地加以弯曲并且与此同时经受塑性拉伸。在此情况下，在所有四个校平辊上的弯曲半径可以分别单个地和彼此独立地加以调节，在此，各校平辊分别按位置受控的方式加以调节。
文档编号B21D1/05GK102548681SQ201080041260
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月18日
发明者A·诺埃 申请人:矿山机械和轧钢机械制造有限公司