Устройство для непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты и способ непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты в таком устройстве

Устройство для непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты и способ непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты в таком устройстве

Реферат

Изобретение относится к устройству для непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты, которое в направлении транспортировки ленты имеет, по меньшей мере, три S-образных роликовых блока, по меньшей мере, с двумя роликами в каждом, при этом ролики расположены так, что они охватываются металлической лентой на угле окружности ролика более 180°. Кроме того, изобретение относится к способу работы такого устройства.

Устройство для вытягивания растяжением металлической ленты, а также соответствующий способ его работы известны из ЕР 0393301 В2. Подлежащая вытягиванию металлическая лента проходит через пять расположенных друг за другом роликовых блоков, которые охватывают S-образно металлическую заготовку и за счет соответствующего привода роликов роликовых блоков могут создавать в металлической ленте напряжение растяжения. В ходе процесса вытягивания происходит пластичное удлинение металлической ленты, которое приводит к уменьшению толщины и ширины ленты.

При этом в первой зоне вытягивания в металлической ленте создается напряжение растяжения, которое достигает приблизительно предела текучести (σ_p02) или соответственно даже превышает его. В случае, когда напряжение в ленте остается слегка ниже предела текучести, в соединении с конечным радиусом изгиба вокруг ролика S-образного роликового блока образуется зона предварительного вытягивания, в которой ширина ленты упруго уменьшается. Собственно вытягивание создается во второй расположенной в направлении транспортировки металлической ленты зоне вытягивания растяжением. За счет разделения вытягивания растяжением между двумя специальными областями улучшается плоскостность металлической ленты после вытягивания растяжением.

При этом в решении согласно указанному ЕР 0393301 В2 между комплектом тормозных роликов и комплектом натяжных роликов создается растяжение ленты для упругой деформации ленты. В расположенной в промежутке паре роликов вытягивания растяжением создается натяжение ленты для пластической деформации ленты.

Из ЕР 0936954 В1 известна установка для вытягивания растяжением, в которой обе зоны вытягивания создаются между комплектом тормозных роликов и центрально расположенным валком вытягивания и между этим валком вытягивания и расположенным за ним комплектом натяжных роликов.

Кроме того, из ЕР 1245301 А2 известна установка, в. которой обе зоны вытягивания образованы между комплектом тормозных роликов и приводимым во вращение роликом, а также между этим роликом и комплектом натяжных роликов. При этом предусмотрено, что длина первого и второго участка вытягивания и соответственно зоны вытягивания составляет, по меньшей мере, 0,5 максимальной ширины ленты, за счет чего должна увеличиваться получаемая плоскостность процесса вытягивания.

В DE 2118051 А1 раскрыта установка для правки растяжением, которая снабжена S-образными клетями с тормозными валками и имеет передачу для установки степени вытягивания, а также S-образную клеть натяжных валков. При этом валки с одинаковым диаметром приводятся во вращение общим приводным двигателем.

Наконец, из DE 3636707 С2 известна установка для вытягивания растяжением металлической ленты, в которой улучшающее плоскостность действие достигается за счет вытягивания ленты с помощью изменяющего направление изгибания при протягивании вокруг малых роликов.

Хотя известные устройства для вытягивания растяжением металлической ленты, а также известные способы уже обеспечивают повышение степени плоскостности металлической ленты, существует потребность создания улучшенных установок и способов, с помощью которых обеспечивается еще более эффективный процесс вытягивания растяжением металлической ленты.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания устройства вытягивания растяжением указанного в начале рода, а также соответствующего способа вытягивания растяжением, с помощью которых можно улучшить процесс вытягивания растяжением.

Решение этой задачи относительно устройства согласно изобретению характеризуется тем, что, по меньшей мере, второй в направлении транспортировки S-образный роликовый блок устройства вытягивания растяжением имеет два ролика, диаметры которых имеют различную величину, последующий в направлении транспортировки ролик второго S-образного роликового блока имеет больший диаметр, причем имеющий больший диаметр ролик S-образного роликового блока имеет диаметр, по меньшей мере, в 1,25 раз превышающий диаметр меньшего ролика.

Предпочтительно предусмотрено, что больший по диаметру ролик S-образного роликового блока имеет диаметр, в 1,5 раза, предпочтительно в 2 раза превышающий диаметр меньшего ролика.

Как будет показано ниже, за счет этой меры обеспечивается улучшение процесса вытягивания растяжением, что приводит к улучшению плоскостности обрабатываемой металлической ленты.

Согласно предпочтительному варианту выполнения устройство имеет пять S-образных роликовых блоков, по меньшей мере, с двумя роликами в каждом. При этом четвертый в направлении транспортировки ленты S-образный роликовый блок может иметь два ролика, диаметры которых различны. Кроме того, в этом случае последующий в направлении транспортировки ленты ролик четвертого S-образного роликового узла может иметь меньший диаметр.

В другой модификации предусмотрено, что третий роликовый блок имеет два ролика, диаметр которых соответствует диаметру большего ролика второго и соответственно четвертого роликового блока. Дополнительно к этому первый и пятый роликовые блоки могут иметь по два ролика, диаметр которых соответствует диаметру меньшего ролика второго и соответственно четвертого роликового блока.

В направлении транспортировки ленты за первым роликовым блоком могут быть расположены средства для измерения имеющейся в металлической ленте силы натяжения. Второй в направлении транспортировки ленты роликовый блок может быть снабжен средствами для измерения прикладываемой роликами к металлической ленте силы натяжения. Кроме того, четвертый в направлении транспортировки ленты S-образный роликовый блок может быть снабжен средствами для измерения прикладываемой роликами к металлической ленте силы натяжения.

Можно осуществлять предпочтительный режим управления скоростью (speedmaster), когда четвертый в направлении транспортировки ленты S-образный роликовый блок снабжен измерительными средствами для измерения скорости транспортировки металлической ленты, которые соединены с управляющим или регулировочным устройством, при этом управляющее или регулировочное устройство управляет или регулирует приводы, по меньшей мере, части S-образных роликовых блоков в соответствии с измеренной скоростью транспортировки.

Способ непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты согласно изобретению в устройстве, описанном выше, характеризуется тем, что во втором в направлении транспортировки ленты в S-образном роликовом блоке в металлической ленте создают напряжение растяжения, составляющее 96-100% предела текучести материала металлической ленты. Напряжение растяжения предпочтительно составляет 96-99,8%, то есть слегка меньше 100% предела текучести материала.

В устройстве с пятью S-образными роликовыми блоками в третьем в направлении транспортировки ленты S-образном роликовом блоке в металлической ленте создают напряжение растяжения, составляющее свыше 100% предела текучести материала металлической ленты.

Кроме того, может быть предусмотрено, что в четвертом в направлении транспортировки ленты в S-образном роликовом блоке в металлической ленте создают напряжение растяжения, составляющее 96-100% предела текучести материала металлической ленты или же слегка меньше (до 99,8% предела текучести). В качестве альтернативного решения можно в четвертом в направлении транспортировки ленты S-образном роликовом блоке в металлической ленте создавать напряжение растяжения, составляющее свыше 100% предела текучести материала металлической ленты, при этом металлическая лента дополнительно пластично деформируется.

На чертеже показан пример выполнения изобретения. Единственная фигура схематично показывает устройство для вытягивания растяжением металлической ленты на виде сбоку, при этом по существу изображены лишь используемые ролики.

В показанном на фиг.1 устройстве 1 для вытягивания растяжением обрабатывается металлическая лента 2, которая может быть тонкой металлической лентой. Металлическая лента может быть из стали, специальной стали или из цветного металла. Типичная толщина ленты может составлять между 0,05 и 0,5 мм.

Устройство 1 для вытягивания растяжением имеет пять расположенных друг за другом S-образных роликовых блоков 3, 4, 5, 6 и 7. Каждый S-образный роликовый блок 3, 4, 5, 6, 7 имеет два ролика 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17, при этом ролики расположены так, что металлическая заготовка 2 охватывает ролики на угол (окружности ролика, равный, по меньшей мере, 180°. В качестве примера показан угол α охвата для роликов 8 и 11; он составляет около 210°. Ролики приводятся в действие так, что в металлической заготовке 2 создается натяжение ленты.

Металлическая лента 2 проходит через устройство 1 в направлении R транспортировки со скоростью v транспортировки.

Натяжение ленты увеличивается на стороне входа по сравнению с натяжением вне установки с помощью первого S-образного роликового блока 3. За S-образным роликовым блоком 3 расположены средства 18 для измерения силы натяжения в металлической ленте 2. Сила натяжения за S-образным роликовым блоком 3 должна быть известной для обеспечения возможности задания уровня растяжения для последующего управляемого нарастания растяжения и дальнейшего управления или соответственно регулирования.

Следующий S-образный роликовый блок 4 имеет два ролика 10 и 11, которые имеют значительно отличающиеся диаметры, а именно диаметр D₁₀ и соответственно диаметр D₁₁. Диаметр D₁₀ может составлять около 600 мм, обычно между 400 мм и 800 мм, в то время как диаметр D₁₁ может составлять 1200 мм, обычно между 1000 мм и 1400 мм. При этом первый ролик 10 S-образного роликового блока 4 может иметь тот же диаметр, что и ролики 8 и 9 первого S-образного роликового блока 3.

Кроме того, второй S-образный роликовый блок 4 имеет средства 19 для измерения силы натяжения металлической ленты 2 (измерения крутящего момента). Натяжение ленты, которое устанавливается между роликами 10 и 11 за счет соответствующего управления не изображенными приводами роликов 10, 11, находится на таком уровне, что, согласно вычислениям, еще не происходит пластификация наружных волокон подлежащей вытягиванию ленты. Последующий ролик 11 S-образного роликового блока 4 имеет значительно больший диаметр D11, этот ролик доводит натяжение ленты до уровня от приблизительно 96% до приблизительно 100% предела текучести при растяжении. Поскольку радиус ролика является конечным, то нельзя исключить растяжение наружных волокон за счет изгиба ленты, однако посредством выбора диаметра его можно уменьшить до приемлемого уровня.

Между роликом 11 второго S-образного роликового блока 4 и последующим роликом 12 третьего S-образного роликового блока 5 находится длинный свободный участок прохождения ленты, на котором может выравниваться неравномерное распределение напряжений по ширине ленты за счет увеличения натяжения. В этом месте могут выравниваться пики напряжения за счет неплоскостности посредством микропластификации, однако в этом месте еще не создается собственно процесс вытягивания.

С помощью следующего в направлении R транспортировки ленты ролика 12, который имеет тот же диаметр D12, что и ролик 11, натяжение ленты увеличивается до уровня, необходимого для желаемой степени вытягивания. Поскольку уровень натяжения ленты на выходе уже является очень высоким, то отрицательное влияние ухудшенного роликом 12 поперечного сжатия почти полностью исключается. Поэтому участок вытягивания между роликами 12 и 13 может быть также очень коротким, поскольку не требуется выравнивание напряжений.

С помощью примыкающего S-образного роликового блока 6 существует возможность либо уменьшить натяжения ленты снова на уровень между от 96% до приблизительно 100% предела текучести при растяжении и тем самым не выполнять дополнительное вытягивание. В качестве альтернативного решения может быть также предусмотрено, что здесь целенаправленно создается дополнительная степень вытягивания металлической ленты 2. Поскольку свободный участок снятия напряжений между роликами 13 и 14 снова относительно велик, то могут исчезать последние неравномерности в распределении напряжений.

S-образный роликовый блок 6 снова выполнен с роликом 14 большого диаметра и последующим малым роликом 15, при этом этот роликовый блок 6 выполнен с зеркальной симметрией относительно S-образного роликового блока 4 перед парой роликов 12, 13 для вытягивания растяжением.

Для измерения натяжения ленты в S-образном роликовом блоке 6 также снова предусмотрены средства 20 для измерения силы натяжения. После большего по диаметру ролика 14 четвертого S-образного роликового блока 6 устанавливается уровень натяжения ленты, при котором предотвращается пластификация металлической ленты 2 при набегании на следующий малый ролик 15. Малый ролик 15 устанавливает уровень натяжения ленты на уровень, необходимый для следующего измерения натяжения ленты. Измерение натяжения ленты осуществляется с помощью средств 23 для измерения силы натяжения.

Последний, пятый S-образный роликовый блок 7 соответствует с зеркальной симметрией первому S-образному роликовому блоку 3 и имеет ролики 16, 17, которые имеют тот же малый диаметр, что и ролики 10 и соответственно 15. Этот S-образный роликовый блок 7 уменьшает натяжение ленты до желаемого и соответственно требуемого для следующей части установки уровня.

На четвертом S-образном роликовом блоке 6 расположены измерительные средства 21, которые измеряют скорость v транспортировки металлической ленты 2. Измерительные средства 21 направляют измеренную величину в управляющее или регулировочное устройство 22, которое, как схематично показано на фиг.1, воздействует на приводы S-образных роликовых блоков 3, 4, 5, 6, 7 так, что достигается желаемая скорость. Таким образом, ролик 14, на котором в данном случае измеряется скорость транспортировки и соответственно скорость ленты, действует в качестве задающего скорость ролика с последующим, регулируемым по скорости главным приводом роликов или соответственно комплектов натяжных роликов.

Таким образом, натяжение ленты перед роликовой парой 12, 13 вытягивания растяжением удерживается на уровне между 96% и слегка ниже 100% предела текучести при растяжении; в роликовой паре 12, 13 прикладывается необходимое для достижения желаемой степени вытягивания остальная часть натяжения ленты. После роликовой пары 12, 13 вытягивания растяжением натяжение ленты снова снижается до 96% или слегка ниже 100% предела текучести при растяжении, или же натяжение ленты увеличивается для достижения дополнительной дальнейшей степени вытягивания.

Последний ролик 11 S-образного роликового блока 4 (тормозного рольганга) перед роликовой парой 12, 13 вытягивания растяжением и первый ролик 14 последующего S-образного роликового блока 6 (натяжного рольганга) имеют тот же диаметр, что и оба ролика 12, 13 S-образного роликового блока 5. Этот диаметр, как указывалось выше, значительно больше диаметра остальных роликов 8, 9, 10, 15, 16 и 17, которые имеют одинаковый диаметр.

Натяжение ленты в S-образном роликовом блоке 4 перед S-образным роликовым блоком 5 (блоком роликов вытягивания растяжением) и в S-образном роликовом блоке 6 после него устанавливается с помощью измерения натяжения ленты и измерения крутящего момента на роликах так, что на меньшем из обоих установленных в S-образном роликовом блоке 4 или соответственно 6 роликах 10 или соответственно 15 согласно вычислениям не происходит пластификация наружных волокон.

В примере выполнения металлическая лента 2 между обоими роликами 10 и 11 имеет напряжение около 55-70% предела текучести материала. Между роликами 11 и 12 имеется, как указывалось выше, напряжение растяжения между 96% и слегка ниже 100% предела текучести; эта зона является зоной предварительного вытягивания. Первая зона основного вытягивания находится между роликами 12 и 13. Вторая зона основного вытягивания является участком между роликами 13 и 14, где в большинстве случаев снова имеется напряжение растяжения между 96% и слегка меньше 100% предела текучести. Между роликами 14 и 15 снова имеется - с зеркальной симметрией - напряжение растяжения от около 55 до 70% предела текучести материала.

Перечень позиций

1 Устройство для вытягивания растяжением

2 Металлическая лента

3 S-образный роликовый блок

4 S-образный роликовый блок

5 S-образный роликовый блок

6 S-образный роликовый блок

7 S-образный роликовый блок

8 Ролик

9 Ролик

10 Ролик

11 Ролик

12 Ролик

13 Ролик

14 Ролик

15 Ролик

16 Ролик

17 Ролик

18 Средства для измерения силы натяжения

19 Средства для измерения силы натяжения

20 Средства для измерения силы натяжения

21 Измерительные средства

22 Управляющее или регулировочное устройство

23 Средства для измерения силы натяжения

R Направление транспортировки ленты

α угол окружности ролика

D8 Диаметр ролика 8

D9 Диаметр ролика 9

D10 Диаметр ролика 10

D11 Диаметр ролика 11

D12 Диаметр ролика 12

D13 Диаметр ролика 13

D14 Диаметр ролика 14

D15 Диаметр ролика 15

D16 Диаметр ролика 16

D17 Диаметр ролика 17

v Скорость транспортировки

1. Устройство (1) для непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты (2), содержащее в направлении (R) транспортировки ленты, по меньшей мере, три S-образных роликовых блока (3, 4, 5, 6, 7), по меньшей мере, с двумя роликами (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) в каждом, которые расположены с обеспечением схватывания их металлической лентой (2) на угле (α) окружности ролика более 180°, отличающееся тем, что, по меньшей мере, второй в направлении (R) транспортировки S-образный роликовый блок (4) имеет два ролика, диаметры (D₁₀, D₁₁) которых имеют различную величину, последующий в направлении (R) транспортировки ролик (11) второго S-образного роликового блока (4) имеет больший диаметр (D₁₁), причем имеющий больший диаметр ролик (11, 14) S-образного роликового блока (4, 6) имеет диаметр, по меньшей мере, в 1,25 раз превышающий диаметр меньшего ролика (10, 15).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеющий больший диаметр ролик (11, 14) S-образного роликового блока (4, 6) имеет диаметр, по меньшей мере, в 1,5 раза, предпочтительно в 2 раза превышающий диаметр меньшего ролика (10, 15).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет пять S-образных роликовых блоков (3, 4, 5, 6, 7), по меньшей мере, с двумя роликами (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) в каждом.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что четвертый в направлении (R) транспортировки ленты S-образный роликовый блок (6) имеет два ролика (14, 15), диаметры (D₁₄, D₁₅) которых различны.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что последующий в направлении (R) транспортировки ленты ролик (15) четвертого S-образного роликового блока (6) имеет меньший диаметр (D₁₅).

6. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что третий роликовый блок (5) имеет два ролика (12, 13), диаметр (D₁₂, D₁₃) которых соответствует диаметру (D₁₁, D₁₄) большего ролика (11, 14) второго и соответственно четвертого роликового блока (4, 6).

7. Устройство по любому из пп.3-5, отличающееся тем, что первый и пятый роликовые блоки (3, 7) имеют соответственно по два ролика (8, 9, 16, 17), диаметр (D₈, D₉, D₁₆, D₁₇) которых соответствует диаметру (D₁₀, D₁₅) меньшего ролика (10, 15) второго и соответственно четвертого роликового блока (4, 6).

8. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что в направлении (R) транспортировки ленты за первым роликовым блоком (3) расположены средства (18) для измерения имеющейся в металлической ленте (2) силы натяжения.

9. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что второй в направлении (R) транспортировки ленты S-образный роликовый блок (4) снабжен средствами (19) для измерения прикладываемой роликами (10, 11) к металлической ленте (2) силы натяжения.

10. Устройство по п.3, отличающееся тем, что четвертый в направлении (R) транспортировки ленты S-образный роликовый блок (6) снабжен средствами (20) для измерения прикладываемой роликами (14, 15) к металлической ленте (2) силы натяжения.

11. Устройство по п.3, отличающееся тем, что четвертый в направлении (R) транспортировки ленты S-образный роликовый блок (6) снабжен измерительными средствами (21) для измерения скорости (v) транспортировки металлической ленты (2), которые соединены с управляющим или регулировочным устройством (22), при этом управляющее или регулировочное устройство (22) управляет или регулирует приводы, по меньшей мере, части S-образных роликовых блоков (3, 4, 5, 6, 7) в соответствии с измеренной скоростью (v) транспортировки.

12. Способ непрерывного вытягивания растяжением металлической ленты (2) в устройстве по п.1, включающий создание в металлической ленте (2) напряжения растяжения, причем во втором в направлении (R) транспортировки S-образном роликовом блоке (4) в металлической ленте (2) создают напряжение растяжения, составляющее 96% - 100% предела текучести материала металлической ленты (2).

13. Способ по п.12, в котором в устройстве с пятью S-образными роликовыми блоками (3, 4, 5, 6, 7) в третьем в направлении (R) транспортировки ленты S-образном роликовом блоке (5) в металлической ленте (2) создают напряжение растяжения, составляющее свыше 100% предела текучести материала металлической ленты (2).

14. Способ по п.13, в котором в четвертом в направлении (R) транспортировки ленты S-образном роликовом блоке (6) в металлической ленте (2) создают напряжение растяжения, составляющее 96% - 100% предела текучести материала металлической ленты (2).

15. Способ по п.13, в котором в четвертом в направлении (R) транспортировки ленты S-образном роликовом блоке (6) в металлической ленте (2) создают напряжение растяжения, составляющее свыше 100% предела текучести материала металлической ленты (2).