Die Erfindung betrifft einen Rollensatz mit zumindest zwei Umlenkrollen für die S-förmige Umlenkung dünner Metallbänder, insbesondere von Metallbändern mit einer Banddicke bis zu 1 mm, wobei zumindest eine der beiden Umlenkrollen einen zwischen einer konvexen Außenwölbung und einer konkaven Innenwölbung einstellbaren Rollenmantel aufweist und das jeweilige Metallband um die einstellbare Umlenkrolle mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel geführt ist, wobei ferner die Umlenkrolle mit dem einstellbaren Rollenmantel eine zwischen dem Rollenmantel und dem Rollenkern angeordnete Druckkammer mit einer Druckmittelzuführung für ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel aufweist.
Zum Planieren von Metallbändern kennt man solche Richtverfahren wie das Zugrecken und das Streckbiegerichten. Obwohl diese Richtverfahren verhältnismäßig weit fortentwickelt sind, müssen heute zuweilen noch leichte Mittenschüsseln oder Randwellen nach dem Planieren in Kauf genommen werden. Diese Restunplanheiten resultieren aus über der Bandbreite ungleichmäßig verteilten Querspannungen, welche den Zugspannungen in Bandlängsrichtung überlagert sind. Je geringer die Banddicke und der Elastizitätsmodul des betreffenden Metallbandes sind, um so größer ist das Risiko von Restunplanheiten.
Ähnliches gilt für das Kaltwalzen, insbesondere für das Nachwalzen bzw. Dressierwalzen. Aufgrund einer Durchbiegung der Walzen infolge der Walzkraft und weil das Eingangsdickenprofil der Metallbänder regelmäßig nicht rechteckförmig ist, kommt es zu ungleichmäßigen Verformungen im Walzspalt über die Bandbreite und damit zu Welligkeiten nach dem Kaltwalzen. Zwar wird häufig eine Korrektur der Walzspaltgeometrie versucht, jedoch lassen sich die angesprochenen Welligkeiten regelmäßig nicht vermeiden. Tatsächlich hängt nämlich die Verformung im Walzspalt nicht nur von der Walzkraftverteilung, sondern auch von der Zugspannungsverteilung über die Bandbreite ab.
Es ist ein Rollensatz der eingangs beschriebenen Ausführungsform bekannt, der zum Umlenken von Metallband beim Walzen dient und Druckmittel beaufschlagte Umlenkrollen mit einstellbarem Rollenmantel aufweist. Dabei wird eine konvexe Außenwölbung des jeweiligen Rollenmantels durch eine entsprechenden Öldruck in einer Druckkammer erreicht. Außerdem soll sich eine Innenwölbung bei Reduzierung des Innendruckes einstellen. Insoweit kann es sich jedoch kaum um eine konkave Innenwölbung handeln, da sich der Rollenmantel bei entlasteter Druckkammer zwangsläufig zumindest bereichsweise der Kontur der Druckkammer anpaßt. Im übrigen ist für die Umlenkrollen eine Biegeeinrichtung vorgesehen, die zur Erzeugung einer konvexen oder konkaven Durchbiegung der jeweils gesamten Umlenkrolle und folglich ihres Rollenmantels dient (vgl. JP-A-53 117 665, Patents Abstracts of Japan).
Bei einem ähnlichen Rollensatz mit Druckmittel unterstützter Bombierung dienen die Umlenkrollen nicht zur S-förmigen Umlenkung von Metallbändern, sondern zum Einstellen der Spannungsverteilung über die Bandbreite, um eine möglichst gleichmäßige Banddicke und planierte Metallbänder zu erhalten (vgl. JP-A-53 117 664, Patents Abstracts of Japan).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollensatz der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit dem sich im Zuge des Planierens von Metallbändern Randwellen oder Mittenschüsseln in erheblichem Maße verringern oder ganz eliminieren lassen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Rollensatz dadurch, daß die konkave Innenwölbung bei drucklosem Zustand durch einen negativen Vorschliff gebildet ist. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß sich bei einem durchlaufenden Metallband und konvexer Außenwölbung an zumindest einer der beiden Umlenkrollen eine Zugspannungskonzentration in den Randzonen einstellt. Aus den Zugspannungskonzentrationen resultieren örtlich höhere plastische Verformungen. Somit können Randwellen oder Mittenschüsseln, die in dem betreffenden Metallband aufgrund von Längenunterschieden einzelner metallbandstreifen über die Bandbreite bestehen, verringert oder ganz eliminiert werden. Denn bei konvexer Außenkrümmung der Umlenkrolle wird die Bandmitte überdehnt und werden auf diese Weise Randwellen eliminiert, während bei einer konkaven Innenwölbung der Umlenkrolle die sich sonst von den Bandrändern zur Bandmitte hin aufbauenden Querspannungen kompensiert werden, also der Bandmittenbereich nunmehr wie die Bandbereiche gelängt wird, so daß nicht länger Mittenschüsseln auftreten. Stets lassen sich in dem Mittenbereich oder Randbereichen des jeweiligen Metallbandes höhere Zugspannungen aufbauen und die Bandrandbereiche ebenso wie der Bandmittenbereich mit den zum Planieren jeweils erforderlichen Zugspannungen beaufschlagen. Tatsächlich erzielt man bei geeigneter Wahl der Innenkontur des Rollenmantels eine parabelähnliche Außenwölbung des Rollenmantels. Durch den negativen Vorschliff läßt sich dagegen eine parabelförmige Innenwölbung erreichen, so daß die Balligkeit der betreffenden Umlenkrollen bzw. ihres Rollenmantels in vorgegebenen Grenzen positiv oder negativ einstellbar ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung, der selbständige Bedeutung zukommt, ist vorgesehen, daß die beiden Umlenkrollen als Spannrollensatz - mit angetriebener Zugrolle und Bremsrolle - ausgebildet sind und zwischen den beiden Umlenkrollen eine Zugreckstrecke aufgebaut ist, um besonders oberflächenempfindliche Metallbänder zu planieren, die beispielsweise für lithographische Zwecke bestimmt sind. Hier ist man bestrebt, auf ein Streckbiegerichten zum Planieren der Metallbänder zu verzichten, um Oberflächenschäden zu vermeiden. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit selbständiger Bedeutung ist vorgesehen, daß vier Umlenkrollen zwei Spannrollensätze bilden und zwischen den beiden Zugrollen und Bremsrollen bildenden Spannrollensätzen ein Kaltwalzgerüst und/oder ein Streckbiegerichtgerüst angeordnet ist, wobei zumindest die dem Kaltwalzgerüst bzw. Streckbiegerichtgerüst unmittelbar vorgeordnete und unmittelbar nachgeordnete Umlenkrolle einen konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel aufweist. In diesen Fällen werden ähnliche Effekte beim Kaltwalzen und Streckbiegerichten wie beim Zugrecken erreicht. Durch gezielte Zugspannungskonzentrationen entweder im Bandmittenbereich oder in den Bandrandbereichen werden infolge einer höheren plastischen Verformung größere Streckgrade nicht nur zum Zugrecken, sondern auch beim Streckbiegerichten und eine größere Dickenreduzierung beim Kaltwalzen erzielt, um eben Randwellen oder Mittenschüsseln zu eliminieren. Stets können sämtliche Umlenkrollen bzw. Rollenpaare einen konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel aufweisen, um die beschriebenen Effekte zu verstärken. Die Umlenkrollen sind beispielsweise bei Zwischenschaltung eines Kaltwalzgerüstes paarweise vertrikal übereinander und bei Zwischenschaltung eines Streckbiegerichtgerüstes horizontal nebeneinander angeordnet. Um besonders ausgeprägte höhere plastische Verformungen im Bandmittenbereich oder in den Bandrandbereichen zu erreichen, beträgt der Rollendurchmesser der einstellbaren Umlenkrollen mindestens 250 mm, während der Umschlingungswinkel mindestens 90° und vorzugsweise größer als 150° ist.
Im übrigen kann die Druckmittelzuführung eine axiale Drehdurchführung in einem der beiden Lagerzapfen der jeweiligen Umlenkrolle und die Druckkammer eine Entlüftungsbohrung aufweisen. Die Entlüftungsbohrung ist zum erstmaligen Füllen der Druckkammer mit dem Druckmittel erforderlich.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
In den Figuren ist ein Rollensatz mit zumindest zwei Umlenkrollen 1, 2 für die S-förmige Umlenkung dünner Metallbänder 3, insbesondere von Metallbändern mit einer Banddicke bis zu 1 mm und einer Bandbreite von mehr als 800 mm dargestellt. Zumindest eine der beiden Umlenkrollen 1 oder 2 weist einen zwischen einer konvexen Außenwölbung 4 einer konkaven Innenwölbung 5 einstellbaren Rollenmantel 6 auf, wobei das jeweilige Metallband 3 um die einstellbare Umlenkrolle mit einem Umschlingungswinkel von mindestens 90°, vorzugsweise mehr als 150° geführt ist.
Nach Fig. 1 können die beiden Umlenkrollen 1, 2 als Spannrollensatz mit angetriebener Zugrolle 1 und Bremsrolle 2 ausgebildet sein. In diesem Fall ist zwischen den beiden Umlenkrollen 1, 2 eine Zugreckstrecke Z aufgebaut.
Nach den Figuren 2 und 3 bilden vier Umlenkrollen 1, 2, 7, 8 zwei Spannrollensätze, wobei zwischen den beiden Zugrollen und Bremsrollen bildenden Spannrollensätzen 1, 7 und 2, 8 ein Kaltwalzgerüst 9 oder ein Streckbiegerichtgerüst 10 angeordnet ist. Zumindest die dem Kaltwalzgerüst 9 oder dem Streckbiegegerüst 10 unmittelbar vorgeordnete und unmittelbar nachgeordnete Umlenkrolle 1, 2 weist einen konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel 6 auf.
Stets können sämtliche Umlenkrollen 1, 2, 7, 8 bzw. Rollenpaare einen konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel 6 besitzen. Nach Fig. 2 sind die Umlenkrollen 1, 7 und 2, 8 paarweise verikal übereinander angeordnet, nach Fig. 3 paarweise horizontal nebeneinander angeordnet. Die Rollendurchmesser 1, 2 bzw. 7, 8 der einstellbaren Umlenkrollen betragen mindestens 250 mm, damit unter Berücksichtigung eines Umschlingungswinkels von mehr als 90° und insbesondere mehr als 150° hinreichend hohe plastische Verformungen in entweder den Bandrandbereich oder dem Bandmittenbereich erzielt werden können.
In Fig. 4 ist eine Umlenkrolle 1 mit einem konvex bis konkav einstellbaren Rollenmantel 6 dargestellt, die zwischen dem Rollenmantel 6 und dem Rollenkern 11 eine Druckkammer 12 mit einer Druckmittelzuführung 13 für ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel aufweist, wobei die konkave Innenwölbung 5 bei drucklosem Zustand durch einen negativen Vorschliff gebildet ist. Die Druckmittelzuführung 13 weist eine axiale Drehdurchführung 14 in einem der beiden Lagerzapfen 15 der jeweiligen Umlenkrolle 1 und die Druckkammer 12 eine Entlüftungsbohrung 16 für die Erstfüllung auf.