Haspeleinrichtung mit asymmetrischer Kühlung des gehaspelten Bandes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Haspeln eines gewalzten Metallbandes, insbesondere eines Stahlbandes,

- wobei das Metallband mittels einer Treibrolleneinheit von einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transport- richtung umgelenkt und einem Haspel zugeführt wird,

- wobei das Metallband in dem Haspel zu einem Coil mit einem Coildurchmesser gehaspelt wird,

- wobei eine plastische Verformung eines Endabschnitts des Metallbandes bewirkt wird, so dass der Endabschnitt im einwirkungsfreien Zustand mit einem Krümmungsradius gekrümmt ist .

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Haspeleinrichtung zum Haspeln eines gewalzten Metallbandes, insbesondere eines Stahlbandes,

- wobei die Haspeleinrichtung eine Treibrolleneinheit aufweist, mittels derer das Metallband von einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung umgelenkt wird,

- wobei die Haspeleinrichtung einen Haspel aufweist, dem das Metallband von der Treibrolleneinheit in der zweiten

Transportrichtung zugeführt wird und in dem das Metallband zu einem Coil mit einem Coildurchmesser gehaspelt wird,

- wobei die Haspeleinrichtung eine Verformungseinrichtung aufweist, mittels derer eine plastische Verformung eines Endabschnitts des Metallbandes bewirkt wird, so dass der

Endabschnitt im einwirkungsfreien Zustand mit einem Krümmungsradius gekrümmt ist.

In Warmbandstraßen wird ein Metallband - üblicherweise ein Stahlband - nach dem Fertigwalzen in der Regel zunächst in einer Kühlstrecke auf eine vordefinierte Temperatur (Haspeltemperatur) abgekühlt. Danach wird das abgekühlte Band zu einem Bund (Coil) gehaspelt. Es ist möglich, dass die Haspeltemperatur über die Länge des Metallbandes gesehen konstant ist. Alternativ ist es möglich, dass die Haspeltemperatur

über die Länge des Metallbandes gesehen variiert. Beispielsweise können der Bandkopf (= vorderes Bandende) und der Bandfuß (= hinteres Bandende) ungekühlt gehaspelt werden. Der gehaspelte Bund wird sodann für die Lagerung und für den Transport gegen ein selbsttätiges Abwickeln oder Aufspringen gesichert. In der Regel wird der Bund zu diesem Zweck mit einer Transportvorrichtung aus dem Haspel entfernt und einer Bindemaschine zugeführt. In der Bindemaschine erfolgt das Sichern. Vor dem Abziehen vom Haspeldorn wird der gehaspelte Bund so gedreht, dass das Bandende nur geringfügig über den tiefsten Punkt des Coils übersteht und der Bund somit durch sein Eigengewicht stabilisiert wird. Beim Haspeln des Metallbandes zu dem Coil tritt in der Regel bereits eine plastische Verformung des Metallbandes auf. Dennoch kann es in manchen Fällen zu einem spontanen Aufspringen bzw. Abrollen eines noch nicht gesicherten Bundes kommen. Die Ursache hierfür sind elastische RestSpannungen in den Windungen des gehaspelten Bundes. Die Größe dieser RestSpannungen hängt von mehreren Faktoren ab, beispielsweise von der Banddicke und der Fließspannung bei der Haspeltemperatur. Insbesondere bei hochfesten Güten mit einer Fließspannung von ca. 500 MPa (oder darüber) und einer Dicke von ca. 12 mm (oder darüber) kann ein derartiges spontanes Aufspringen bzw. Abrollen auftreten.

Aus der WO 2008/000 348 AI ist bekannt, den Endabschnitt des Metallbandes mittels einer Richteinheit vorzubiegen. Als Richteinheit kann gemäß der WO 2008/000 348 AI die Kombination einer Unterrolle und einer Oberrolle der Treibrolleneinheit zuzüglich einer der Treibrolleneinheit vorgeordneten, an das Metallband anstellbaren Niederhalterolle verwendet werden. Alternativ kann als Richteinheit eine der Treibrolleneinheit vorgeordnete oder nachgeordnete Richteinheit verwendet werden. Die vorgeordnete oder nachgeordnete Richteinheit umfasst jeweils drei sequenziell aufeinanderfolgende, abwechselnd an die eine und die andere Seite des Metallbandes angestellte Richtrollen, von denen jeweils mindestens eine an das Metallband anstellbar ist .

Aus der EP 0 906 797 AI ist bekannt, zwischen der Treibrol- leneinheit und dem Haspel einen Streckrichter mit mehreren Arbeitsrollen anzuordnen, wobei das Metallband an jeder Arbeitsrolle umgelenkt wird. Zwischen den Arbeitsrollen kann zusätzlich eine Kühlung des Metallbandes erfolgen. Mittels der Anordnung der EP 0 906 797 AI kann insbesondere eine Span- nungsverteilung des Metallbandes über die Bandbreite beeinflusst werden .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer eine plastische Verformung des Endabschnitts des Metallbandes auf einfache Weise bewirkt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die plastische Verformung des Endabschnitts zumindest teilweise durch eine asymmetrische Beaufschlagung der Seiten des Endabschnitts mit einem Kühlmedium bewirkt wird.

Dadurch kann in dem Fall, dass die Temperatur des Endabschnitts zu dem Zeitpunkt, zu dem die asymmetrische Beaufschlagung mit dem Kühlmedium erfolgt, noch hoch genug ist, bewirkt werden, dass über die Banddicke ein Spannungsprofil in den Endabschnitt des Metallbandes eingeprägt wird. Der Ausgleich dieses Spannungsprofils bewirkt die Krümmung des Endabschnitts. Die asymmetrische Beaufschlagung der Seiten des Endabschnitts mit dem Kühlmedium kann nach Bedarf vor dem Haspeln des Endabschnitts und/oder beim Haspeln des Endabschnitts und/oder nach dem Haspeln des Endabschnitts erfolgen. Weiterhin kann die asymmetrische Beaufschlagung der Seiten des Endabschnitts mit dem Kühlmedium nach Bedarf mit konstanter Kühlmittelmenge, mit variierender Kühlmittelmenge oder intermittierend erfolgen. Das Ausmaß der asymmetrischen Beaufschlagung ist vorzugsweise derart gewählt, dass der Krümmungsradius maximal so groß wie der halbe Coildurchmesser ist. Dadurch wird erreicht, dass der Endabschnitt unter Druck an der nächstinneren Windung des Coils anliegt. Ein selbsttätiges Aufspringen oder Abrollen des Coils wird dadurch sicher verhindert.

Die Länge des Endabschnitts sollte vorzugsweise größer als die Hälfte der äußersten Windung des Coils sein. Sie kann insbesondere mit mindestens einer vollständigen Windung des Coils korrespondieren.

Es ist möglich, dass die plastische Verformung des Endabschnitts ausschließlich durch die asymmetrische Beaufschlagung des Endabschnitts mit dem Kühlmedium erfolgt. Alternativ ist es möglich, dass die plastische Verformung des Endabschnitts mittels einer dem Haspel vorgeordneten Richteinheit unterstützt wird .

Im Falle einer Unterstützung der plastischen Verformung durch eine dem Haspel vorgeordnete Richteinheit sind verschiedene Ausgestaltungen des Verfahrens möglich.

So kann beispielsweise als Richteinheit die Kombination einer Unterrolle und einer Oberrolle der Treibrolleneinheit zuzüglich einer der Treibrolleneinheit vorgeordneten, an das Metallband anstellbaren Niederhalterolle verwendet werden. Alternativ kann als Richteinheit eine der Treibrolleneinheit vorgeordnete oder nachgeordnete Richteinheit verwendet werden. In diesem Fall umfasst die vorgeordnete oder nachgeordnete Richteinheit mindestens drei sequenziell aufeinanderfolgende, abwechselnd an die eine und die andere Seite des Metallbandes angestellte Richtrollen umfasst, von denen jeweils mindestens eine an das Metallband anstellbar ist. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Haspeleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Haspeleinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 9 bis 13.

Erfindungsgemäß wird eine Haspeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Verformungseinrichtung als Kühleinrichtung ausgebildet ist, mittels derer der Endabschnitt asymmetrisch mit einem Kühlmedium beaufschlagt wird .

Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Haspeleinrichtung korrespondieren im wesentlichen mit denen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 eine Haspeleinrichtung,

FIG 2 ein gehaspeltes Coil und

FIG 3 einen gehaspelten Endabschnitt.

Entsprechend der Darstellung in FIG 1 soll ein Metallband 1 mittels einer Haspeleinrichtung gehaspelt werden. Das Metallband 1 kann aus Stahl bestehen. Alternativ kann das Metallband 1 aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer. Das Metallband 1 ist zuvor in einer nicht dargestellten Walzstraße gewalzt worden und sodann in einer ebenfalls nicht dargestellten Kühlstrecke gekühlt worden.

Die Haspeleinrichtung weist zunächst eine Treibrolleneinheit 2 auf. Die Treibrolleneinheit 2 weist eine Unterrolle 3 und eine Oberrolle 4 auf. Die Unterrolle 3 ist oftmals starr angeordnet. Die Oberrolle 4 ist oftmals an die Unterrolle 3 anstellbar. Dies ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil innerhalb der Oberrolle 4 angedeutet. Zusätzlich kann die Oberrolle 4 horizontal verlagerbar sein. Mittels der Treibrolleneinheit 2 wird das Me- tallband 1 von einer ersten Transportrichtung x in eine zweite Transportrichtung y umgelenkt und sodann in der zweiten Transportrichtung y einem Haspel 5 der Haspeleinrichtung zugeführt. Die erste Transportrichtung x ist in der Regel horizontal. Die zweite Transportrichtung y ist in der Regel schräg nach unten gerichtet. In dem Haspel 5 wird das Metallband 1 zu einem Coil 6 gehaspelt. Der Haspel 5 weist einen Haspeldorn 7 auf. Zu Beginn des Haspelvorgangs weist das Coil 6 einen Anfangsdurchmesser d auf. Der Anfangsdurchmesser d entspricht dem Durchmesser des Haspeldorns 7. Im Verlaufe des Haspeins des Metallbandes 1 wächst der Durchmesser des Coils 6 an, bis er einen Enddurchmesser D erreicht. Der Enddurchmesser D entspricht dem Coildurchmesser des fertig gehaspelten Coils 6.

Im Rahmen des Haspelvorgangs soll erreicht werden, dass ein Endabschnitt 8 des Metallbandes 1 nach dem Haspeln derart plastisch verformt ist, dass er - siehe FIG 2 und 3 - im einwirkungsfreien Zustand mit einem hinreichend kleinen Krümmungsradius R gekrümmt ist. Der Krümmungsradius R ist vorzugsweise maximal so groß wie der halbe Coildurchmesser D.

Zur Herstellung des einwirkungsfreien Zustands kann der Endabschnitt 8 vom übrigen Coil 6 getrennt werden und sodann auf die Seitenkante gestellt werden, so dass der Endabschnitt 8 sich frei einrollen kann. In diesem Zustand nimmt der Endabschnitt 8 den Krümmungsradius R an. Dieser - in der Regel fiktive - Zustand ist in FIG 3 dargestellt. In der Praxis bleibt der Endabschnitt 8 Bestandteil des Coils 6. Der Endabschnitt 8 muss daher zwangsweise einen Krümmungsradius annehmen, der gleich dem halben Coildurchmesser D ist. Der Endabschnitt 8 ist jedoch, ausgehend vom einwirkungsfreien Zustand, elastisch nach außen aufgebogen. Er liegt daher aufgrund seiner elastischen Aufbiegung unter Druck an der nächstinneren Windung 9 des Coils 6 an . Die Länge des Endabschnitts 8 kann nach Bedarf bestimmt sein. Vorzugsweise ist die Länge des Endabschnitts 8 entsprechend der Darstellung in FIG 2 größer als die Hälfte der äußersten Windung des Coils 6. Insbesondere kann die Länge des Endabschnitts 8 mit einem Umfangswinkel α von 190°, 200°, 210°, 340°, 350° oder

360° korrespondieren. Auch noch größere Werte des Umfangswinkels α sind möglich. Auch können Zwischenwerte realisiert werden, beispielsweise 217° oder 312°.

Um eine derartige plastische Verformung des Endabschnitts 8 zu erreichen, weist die Haspeleinrichtung eine Verformungeinrichtung auf. Mittels der Verformungeinrichtung wird die erforderliche plastische Verformung des Endabschnitts 8 des Metallbandes 1 bewirkt.

Die Verformungeinrichtung kann eine Richteinheit umfassen, die dem Haspel 5 vorgeordnet ist. In diesem Fall erfolgt in der Richteinheit eine plastische Verformung des Endabschnitts 8. Die plastische Verformung erfolgt vor dem Haspeln des Endabschnitts 8 mittels der Richteinheit.

Eine mögliche Realisierung der Richteinheit besteht darin, dass entsprechend der Darstellung in FIG 1 der Treibrolleneinheit 2 eine eigene Richteinheit 10 vorgeordnet ist. Diese Richteinheit 10 wird nachfolgend als vorgeordnete Richteinheit bezeichnet.

Die vorgeordnete Richteinheit 10 umfasst entsprechend der Darstellung in FIG 1 mindestens drei Richtrollen 11 bis 13. Die Richtrollen 11 bis 13 folgen in der ersten Transportrichtung x gesehen sequenziell aufeinander. Sie sind abwechselnd an die eine und die andere Seite des Metallbandes 1 angestellt. Die Richtrollen 11 bis 13 können einzeln oder gruppenweise angetrieben sein. Alternativ können sie antriebslos ausgebildet sein. Mindestens eine der Richtrollen 11 bis 13 ist an das Metallband 1 anstellbar. Beispielsweise kann die mittlere Richtrolle 12 der vorgeordneten Richteinheit 10 an das Metallband 1 anstellbar sein. Dies ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil bei der mittleren Richtrolle 12 der vorgeordneten Richteinheit 10 angedeutet. Alternativ oder zusätzlich können die beiden äußeren Richtrollen 11, 13 der vorgeordneten Richteinheit 10 an das Metallband 1 anstellbar sein. Dies ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil zwischen den beiden äußeren Richtrollen 11, 13 der vorgeordneten Richteinheit 10 angedeutet.

Alternativ zur vorgeordneten Richteinheit 10 ist es möglich, dass entsprechend der Darstellung in FIG 1 der Treibrolleneinheit 2 eine Richteinheit 14 nachgeordnet ist. Diese Richteinheit 14 wird nachfolgend als nachgeordnete Richteinheit bezeichnet.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der nachgeordneten Richteinheit

14 sind analog zu Aufbau und Wirkungsweise der vorgeordneten Richteinheit 10. Die nachgeordnete Richteinheit 14 umfasst somit entsprechend der Darstellung in FIG 1 mindestens drei Richtrollen

15 bis 17. Die Richtrollen 15 bis 17 folgen in der zweiten Transportrichtung y gesehen sequenziell aufeinander. Sie sind abwechselnd an die eine und die andere Seite des Metallbandes 1 angestellt. Die Richtrollen 15 bis 17 können einzeln oder gruppenweise angetrieben sein. Alternativ können sie antriebslos ausgebildet sein. Mindestens eine der Richtrollen 15 bis 17 ist an das Metallband 1 anstellbar. Beispielsweise kann die mittlere Richtrolle 16 der nachgeordneten Richteinheit 14 an das Me- tallband 1 anstellbar sein. Dies ist in FIG 1 durch einen

Doppelpfeil bei der mittleren Richtrolle 16 der nachgeordneten Richteinheit 14 angedeutet. Alternativ oder zusätzlich können die beiden äußeren Richtrollen 15, 17 der nachgeordneten Richteinheit 14 an das Metallband 1 anstellbar sein. Dies ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil zwischen den beiden äußeren

Richtrollen 15, 17 der nachgeordneten Richteinheit 14 angedeutet .

Alternativ zum Vorsehen der vorgeordneten oder der nachge- ordneten Richteinheit 10, 14 ist es möglich, die Treibrolleneinheit 2 zu einer Richteinheit zu erweitern. In diesem Fall weist die Richteinheit zusätzlich zur Unterrolle 3 und zur Oberrolle 4 der Treibrolleneinheit 2 eine Niederhalterolle 18 auf. Die Niederhalterolle 18 ist der Treibrolleneinheit 2 vorgeordnet. Sie ist an das Metallband 1 anstellbar. Dies ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil orthogonal zur ersten Transportrichtung x bei der Niederhalterolle 18 angedeutet. Die Niederhalterolle 18 kann zusätzlich auch in der ersten

Transportrichtung x positionierbar sein. Dies ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil parallel zur ersten Transportrichtung x bei der Niederhalterolle 18 angedeutet. Die Positionierbarkeit in der ersten Transportrichtung x ist jedoch nicht zwingend erfor- derlich.

Im Falle der Verwendung einer Richteinheit erfolgt eine mechanisch-plastische Verformung des Endabschnitts 8, die vor dem Haspeln des Endabschnitts 8 erfolgt. Unabhängig davon, ob eine der Richteinheiten 2+18, 10, 14 vorhanden ist oder nicht, sind jedoch stets eine vordere und/oder eine hintere Kühleinrichtung 19, 20 vorhanden. Mittels der Kühleinrichtungen 19, 20 wird der Endabschnitt 8 des Metallbandes 1 asymmetrisch mit einem Kühlmedium 21 (beispielsweise Wasser oder einem Was- ser-Öl-Gemisch) beaufschlagt. Wenn ausschließlich die vordere und/oder die hintere Kühleinrichtung 19, 20 vorhanden sind, bewirkt die asymmetrische Beaufschlagung des Endabschnitts 8 mit dem Kühlmedium 21 vollständig die gewünschte plastische Verformung des Endabschnitts 8. Wenn zusätzlich eine der Richt- einheiten 2+18, 10, 14 vorhanden ist, bewirkt die asymmetrische Beaufschlagung des Endabschnitts 8 mit dem Kühlmedium 21 teilweise die gewünschte plastische Verformung des Endabschnitts 8. Die plastische Verformung des Endabschnitts 8 wird in diesem Fall durch die vorhandene Richteinheit 2+18, 10, 14 unterstützt.

Die vordere Kühleinrichtung 19 ist vor dem Haspel 5 angeordnet. Mittels der vorderen Kühleinrichtung 19 erfolgt eine

asymmetrische Beaufschlagung vor dem Haspeln. Die hintere Kühleinrichtung 20 ist im Haspel 5 angeordnet. Mittels der hinteren Kühleinrichtung 20 erfolgt eine asymmetrische Beaufschlagung beim Haspeln (siehe in FIG 1 die Beaufschlagung rechts des Coils 6) und/oder nach dem Haspeln (siehe in FIG 1 die Beaufschlagung links des Coils 6) . Es ist möglich, die Kühleinrichtungen 19, 20 - zumindest während der Beaufschlagung des Endabschnitts 8 des Metallbandes 1 - mit einer konstanten Kühlmittelmenge zu speisen. Alternativ ist es möglich, dass die Kühlmittelmenge während dieses Zeitabschnitts variiert. Auch ist es möglich, den Endabschnitt 8 intermittierend mit dem Kühlmittel 21 zu beaufschlagen.

In FIG 1 ist dargestellt, dass ausschließlich die äußere Seite des Endabschnitts 8 mit dem Kühlmedium 21 beaufschlagt wird, und zwar sowohl vor als auch hinter der Treibrolleneinheit 2 als auch im Haspel 5. Vor dem Haspel 5 ist es alternativ möglich, den Endabschnitt 8 auch auf der anderen Seite mit dem Kühlmedium 21 zu beaufschlagen, jedoch in geringerem Ausmaß. Auch ist es möglich, die asymmetrische Beaufschlagung mit dem Kühlmedium 21 ausschließlich vor oder ausschließlich hinter der Treibrolleneinheit 2 durchzuführen.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:

Ein gewalztes Metallband 1, insbesondere ein Stahlband 1 wird mittels einer Treibrolleneinheit 2 von einer ersten Transportrichtung x in eine zweite Transportrichtung y umgelenkt und einem Haspel 5 zugeführt. In dem Haspel 5 wird das Metallband 1 zu einem Coil 6 mit einem Coildurchmesser D gehaspelt. Es wird eine plastische Verformung eines Endabschnitts 8 des Metallbandes 1 bewirkt, so dass der Endabschnitt 8 im einwirkungsfreien Zustand mit einem Krümmungsradius R gekrümmt ist. Die plastische Verformung des Endabschnitts 8 wird zumindest teilweise durch eine asymmetrischen Beaufschlagung der Seiten des Endabschnitts 8 mit einem Kühlmedium 21 bewirkt.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann auf einfache Weise und mit hoher Zuverlässigkeit die gewünschte Krümmung des Endabschnitts 8 des Metallbandes 1 erreicht werden. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Metallband

2 Treibrolleneinheit

3 Unterrolle

4 Oberrolle

5 Haspel

6 Coil

7 Haspeldorn

8 Endabschnitt

9 nächstinnere Windung

10 vorgeordnete Richteinheit

11 bis 13 Richtrollen

14 nachgeordnete Richteinheit 15 bis 17 Richtrollen

18 Niederhalterolle

19 vordere Kühleinrichtung

20 hintere Kühleinrichtung

21 Kühlmedium d, D Durchmesser

R Krümmungsradius

x, y Transportrichtungen α Umfangswinkel