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Steel Dynamics to revamp push-pull pickle line with Umlauf Bridles

High strip tension for effective stretch-leveling: SDI“s push-pull pickle line in Columbus will be the first in the world to operate with three Umlauf Bridles

Steel Dynamics to revamp push-pull pickle line with Umlauf Bridles

During stretch-leveling, the two Umlauf Bridles apply strip tension forces of up to 1,250 kN.

BTU Bridle Technology has received an order from SES Engineering LLC covering the design, construction and supply of three Umlauf Bridles for a revamp of a push-pull pickle line operated by Steel Dynamics Flat Roll Group (SDI). After the revamp that pickle line will be the first in the world to use exclusively Umlauf Bridles to transport the strip through the line. Umlauf Bridles build up strip tension high enough to ensure that also thick-gage and high-strength strip will leave the pickling line leveled. Once revamped, the pickle line will be able to operate at much higher speeds than before, as scale breaking will be much more intensive.

SDI expects from the pickling line revamp in Columbus/Mississippi, for which SES acts as general contractor, above all a solution capable of producing very high strip tension in the line. Therefore SES chose the Umlauf Bridle technology from BTU. Thanks to their special design, Umlauf Bridles of the latest 3.0 generation are able to apply much higher forces onto strip in processing lines than conventional bridle roll units. What is more, Umlauf Bridles distribute the strip tension extremely uniformly across the complete width of the strip.

The first of the three Umlauf Bridles will be arranged directly behind the pay-off reel. There it will immediately bite the very first centimeters of the head of the up to 13 mm thick and up to 1,880 mm wide strips and guide them into the stretch-leveler. The stretch-leveler will be supplied by SES. In connection with the second Umlauf Bridle arranged behind the leveler, strip tensions of up to 1,250 kN can be reached during stretch-leveling. A very intensive scale breaking effect will result from the thus achieved elongation rates of 0.5 to 1.0 percent. This will make it possible to operate the line at speeds of up to 150 m/min.

As the strip is actively pulled through the leveler by the Umlauf Bridle, no roller drive equipment is required in the leveler. This reduces investment and maintenance costs and prevents roller slipping.

The second Umlauf Bridle pushes the leveled strip into the pickling tank, and the third one will be arranged at the run-out to bite the head of the pickled strip and guide it into the recoiler. At the same time, it creates the strip tension needed to produce exactly wound coils.

Daniel Cullen, Senior Sales Manager of SES Engineering, explains the reasons for choosing the Umlauf Bridle technology: „The most important aspect for us was to find a technology that would be able to reach very high strip tension and allow us to control that strip tension in a very precise way. Apart from that, the simplicity of the Umlauf principle convinced us: we will be able to set the right strip tension exactly where in the line we need it – without any conventional bridle rolls, driven rollers in the leveler or an additional braking unit. Moreover, in future stretch-leveling will require less strain energy as there is no bending of strip in the Umlauf Bridles.“

According to Michael Umlauf, Commercial Manager of BTU Bridle Technology, by moving the strip exclusively in a linear way the Umlauf Bridles are superior to bridle rolls in several respects: „Using Umlauf Bridles in connection with stretch-levelers means that leveling is performed primarily by stretching and only to a minor degree by bending. Actually, up to 90 percent of the leveling work comes from the stretching effect.“

The pickle line is scheduled to come back on stream after the revamp in January 2019.

Background: The Umlauf principle

Umlauf Bridles consist of two crawler-type units covered with an elastic coating. One unit is arranged above and one below the strip. They guide and transport the strip linearly, i.e. without any deflection, at different positions within strip processing lines. Thanks to their extreme compactness, they can be arranged at virtually any position in the line.

By applying the force over an area – and not concentrated in one point – any local concentrations of forces or relative movements between the crawler unit and the strip surface are prevented. Therefore, the risk of surface damage is ruled out, making this technology highly suitable for delicate strip surfaces.

A single Bridle unit may be used to apply large forces to the strip, for example, in order to pull it through side trimmers, slitting shears or levelers. This aspect is of particular interest especially when processing thick strips. The unit may also be installed to decouple the strip tension of a line section from upstream processes or even reduce the strip tension to „zero“. By reducing strip back-tension to „zero“, an Umlauf Bridle makes it possible, for example, to measure the flatness of the strip without any interfering effects.

As the Umlauf Bridles are arranged within the strip processing line, they build up strip tension before the coiler bites the strip head. This significantly increases the usable coil length, in other words the yield. In certain strip processing lines this may lead to a plus of 20 meters per coil.

Umlauf Bridles can be rotated very precisely through their vertical axis, for example, in order to reduce strip camber during leveling or adjust the strip position during side trimming. At cut-to-length lines, they position the strip edge perfectly perpendicular to the shear. The advantages of this solution: perfectly rectangular cut-to-length strip.

About BTU Bridle Technology

BTU was founded in 1985 by Norbert Umlauf who had developed a technology capable of flexibly building up or reducing the back-tension of strip in strip processing lines while adjusting strip travel in a highly precise manner. That technology helped operators of cold rolling mills, strip processing lines and steel service centers to increase the efficiency and flexibility of their operations.

Umlauf Bridles have been in use all over the world at leading producers of steel or NF metals strip. Umlauf Bridles have proven their worth in pickling, hot-dip galvanizing and annealing lines as well as in finishing facilities such as cut-to-length or slitting lines. More than 30 units are in use worldwide. Several new installations are currently underway.

Since 2016, Norbert Umlauf“s sons, Christian and Michael, have taken up active roles in the company, which today is based in Hagen, Germany.

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Maschinenbau

BTU Bridle Technology: Steel Dynamics modernisiert Schubbeize mit Umlauf-Bridles

Die Schubbeize im Werk Columbus wird die weltweit erste mit drei Umlauf-Bridles.

BTU Bridle Technology: Steel Dynamics modernisiert Schubbeize mit Umlauf-Bridles

Die beiden Umlauf-Bridles bringen beim Streckrichten einen Bandzug von bis zu 1.250 kN auf.

BTU Bridle Technology hat von der SES Engineering LLC den Auftrag über Bau und Lieferung von drei Umlauf-Bridles für die Modernisierung einer Schubbeize bei der Steel Dynamics Flat Roll Group (SDI) erhalten. Die Beizlinie wird die weltweit erste sein, in der das Band ausschließlich von Umlauf-Bridles durch die Anlage gefördert wird. Sie bringen einen so hohen Bandzug auf, dass auch dicke und hochfeste Bänder die Beize gerichtet verlassen. Aufgrund des intensiven Zunderbrechens kann die modernisierte Beize mit deutlich höherer Geschwindigkeit betrieben werden als bisher.

Bei der Modernisierung der Schubbeize im Werk Columbus/Mississippi, die SES als Generalunternehmer durchführt, legt SDI großen Wert darauf, dass ein möglichst hoher Bandzug aufgebracht wird. Deshalb fiel die Wahl auf die Umlauf-Bridles der neuen Generation 3.0 von BTU, denn aufgrund ihres Konstruktionsprinzips bringen sie erheblich höhere Kräfte als S-Rollen in das Band ein. Gleichzeitig verteilen sie den Bandzug homogen über die Breite des Bandes.

Das erste Umlauf-Bridle unmittelbar hinter der Abhaspel fasst den Kopf der bis zu 13 mm dicken und bis zu 1.880 mm breiten Bänder und fördert es in die von SES gelieferte Richtmaschine. Im Verbund mit dem zweiten, hinter der Richtmaschine angeordneten Umlauf-Bridle bringt es beim Streckrichten einen Bandzug von bis zu 1.250 kN auf. Aufgrund des so erzielten Streckgrades von 0,5 bis 1,0 Prozent bricht der anhaftende Zunder intensiv auf und die Beize kann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 150 m/min gefahren werden.

Da die Umlauf-Bridles das Band durch die Richtmaschine ziehen, benötigt diese keinen eigenen Antrieb. Dies reduziert nicht nur die Investitions- und Wartungskosten; hinzu kommt, dass die Rollen der Richtmaschine nicht durchrutschen.

Das zweite Umlauf-Bridle schiebt das gerichtete Band in die Beiztanks. Das dritte, im Auslauf angeordnete, erfasst den Bandkopf und führt es dem Aufwickelhaspel zu. Dabei baut es den Rückzug des Bandes für das exakte Aufwickeln des Coils auf.

Daniel Cullen, der Senior Sales Manager bei SES Engineering, erläutert seine Entscheidung für die Umlauf-Technologie: „Wichtig ist für uns besonders, dass wir sehr hohen Bandzug ganz gezielt einbringen können. Daneben hat uns auch die Einfachheit des Umlauf-Prinzips überzeugt: Wir bringen an jeder Stelle genau den Bandzug auf, den wir dort benötigen. Dabei brauchen wir weder S-Rollen noch angetriebene Rollen in der Richtmaschine oder ein zusätzliches Bremsgerüst. Und wir senken den Energiebedarf, denn die Bänder werden in den Umlauf-Bridles nicht gebogen.“

Michael Umlauf, der kaufmännische Leiter der BTU Bridle Technology, sieht in der linearen Bewegung des Bandes im Vergleich mit S-Rollen deutliche Vorteile: „Wenn Umlauf-Bridles verwendet werden, erfolgt das Richten mit bis zu 100 Prozent aus der Streckung des Bandes und weniger aus der Biegung.“
Es ist geplant, dass die modernisierte Schubbeize im Januar 2019 wieder in Betrieb geht.

Hintergrund: Das Umlauf-Prinzip

Umlauf-Gerüste bestehen aus zwei umlaufenden, mit einer elastischen Beschichtung versehenen Kettenwagen, die jeweils über und unter dem Band angeordnet sind. Sie fördern das Band linear – ohne Umlenkung – durch die Bandanlage. Sie sind so kompakt, dass sie an nahezu jeder beliebigen Stelle einer Bandanlage installiert werden können.

Da die Kraft flächig aufgebracht wird und es keine Relativbewegungen zwischen den Kettenwagen und der Bandoberfläche gibt, entstehen keine Oberflächenbeschädigungen – auch Bänder mit empfindlicher Oberfläche können bearbeitet werden.

Ein einzelnes Gerüst kann dazu verwendet werden, große Kräfte einzubringen, beispielsweise um das Band durch Besäum- und Spaltscheren oder Richtmaschinen zu ziehen – ein wichtiger Aspekt besonders bei der Verarbeitung dicker Bänder. Ebenso kann es den Bandzug einzelner Anlagenteile von vorangehenden Prozessen entkoppeln oder ihn gar auf Null abbauen. Auf diese Weise kann beispielsweise die Bandplanheit ohne Störeinflüsse gemessen werden, indem ein Umlauf-Gerüst den Bandzug auf „Null“ herabsetzt.

Da sich die Umlauf-Gerüste in der Bandanlage befinden, bauen sie bereits Bandzug auf, bevor der Kopf des Bandes die Aufhaspelgruppe erreicht. So wird die nutzbare Länge jedes Coils deutlich erhöht, an einigen Bandanlagen um bis zu 20 m pro Coil.

Die Gerüste können gezielt um ihre vertikale Achse gedreht werden. So reduzieren sie beispielsweise beim Richten den Säbel oder regeln beim Besäumen den Bandlauf. Beim Querteilen positionieren sie die Bandkante exakt rechtwinklig zur Schere. Das Resultat: rechtwinklig geschnittene Tafeln.

BTU wurde im Jahr 1985 von Norbert Umlauf mit dem Ziel gegründet, den Längszug in Bandanlagen gezielt aufzubringen oder ihn zu reduzieren, gleichzeitig den Bandlauf exakt zu regeln und so Effizienz und Flexibilität bei der Bandherstellung in Kaltwalzwerken, in Bandbehandlungsanlagen und in Stahl-Service-Centern zu erhöhen.

Seitdem werden Umlauf-Gerüste bei führenden Herstellern von Band aus Stahl und NE-Metallen weltweit eingesetzt. Sie bewähren sich in Beizen, Feuerverzinkungsanlagen, Glühlinien sowie in der Adjustage, zum Beispiel in Quer-und Längsteilanlagen. Mehr als 30 Anlagen sind weltweit in Betrieb, einige weitere werden zurzeit installiert.

Seit 2016 sind die beiden Söhne von Norbert Umlauf, Christian und Michael, im Unternehmen tätig, das seinen Firmensitz heute in Hagen hat.

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