Aus Gründen eines sparsamen Umgangs mit Rohstoffen und
Energie ist man seit langem bemüht, konstruktive Bauteile
belastungsoptimiert zu gestalten. Diese Bemühungen haben
vor allem bei Kraftfahrzeugen, bei denen das Gewicht für
den Kraftstoffverbrauch eine herausragende Rolle spielt,
dazu geführt, daß an verschiedenen Stellen des
Kraftfahrzeuges aus sogenannten tailored blanks
hergestellte Bauteile eingesetzt werden. Solche Bauteile
bestehen aus zusammengeschweißten Blechteilen
unterschiedlicher Dicke. Es versteht sich, daß solche
Bauteile wegen des Dickensprungs nicht an jeder Stelle
bezüglich der späteren Belastung optimal sind.
Um belastungsoptimierte Bauteile ohne solchen
Dickensprung zu erhalten, sind in jüngster Zeit Versuche
mit dem sogenannten flexiblen Kaltwalzen gemacht worden,
das heißt einem Kaltwalzen von Bändern, bei dem der
Walzspalt beim Durchlaufen des Bandes wegabhängig
verändert wird. Diese Versuche haben jedoch noch nicht zu
praktisch verwendbaren Ergebnissen geführt. Neben der
Schwierigkeit, die erforderlichen hohen Walzkräfte
aufzubringen, besteht eine weitere Schwierigkeit darin,
daß die Bänder beim Kaltwalzen über die Bandlänge
verschiedenen Umformgraden unterworfen werden. Für die
meisten Anwendungsfälle ist die damit verbundene
unterschiedliche Verfestigung nicht erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Herstellen belastungsoptimierter Stahlbänder zu
schaffen, das sowohl einen unmittelbaren Einsatz der
Stahlbänder als auch deren weitere Umformung ohne die
beschriebenen Nachteile beim Kaltwalzen erlaubt.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Herstellen
belastungsoptimierter Stahlbänder mit in
Bandlängsrichtung sich stetig verändernder Dicke. Ein
solches Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß das Stahlband durch Gießen zwischen
zwei gekühlten Rollen mit einem variablen
Durchtrittsspalt hergestellt wird, wobei in Abhängigkeit
vom Weg des durchlaufenden, gegossenen Bandes die auf die
in den von den Rollen gebildeten Zwickel eingegossene
Stahlschmelze einwirkende Kühlung der Rollen und damit
die Dicke des Stahlbandes derart verändert wird, daß das
Stahlband eine längenbezogene Dickenänderung von 10 bis
40% erhält.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein
Stahlband mit homogenem Gefüge aber über seine Länge
unterschiedlicher Dicke herstellen. Ein solches Band
bietet beste Voraussetzungen für eine umformende
Weiterbehandlung, sei es durch Warmwalzen, sei es
insbesondere durch Kaltwalzen. Wird das Band kaltgewalzt,
dann lassen sich konstante Umformgrade problemlos
erzielen.
Nach Ausgestaltungen der Erfindung gibt es verschiedene
Möglichkeiten der Einstellung der Dicke des Bandes über
die Kühlung der Rollen. So kann nach einer ersten
Ausgestaltung der Erfindung die Kühlung der Rollen über
deren Kontaktzeit mit der Stahlschmelze beeinflußt
werden. Konkret kann dies durch Einstellen der
Umfangsgeschwindigkeit der Rollen und/oder über den
Schmelzbadspiegel erfolgen. Alternativ kann allerdings
auch die Kühlung über den Wärmefluß zwischen den Rollen
und der Stahlschmelze beeinflußt werden. Konkret kann
dies über die Oberflächenstruktur der Rollen und/oder
eine Inertgasatmosphäre und/oder Gießöl erfolgen.
Da die Dicke des Bandes über die Kühlung der Rollen und
damit über die sich bildenden Strangschalen des Bandes
beeinflußt wird, bietet sich eine einfache Einstellung
der Stützkraft an. Die Rollen können nämlich mit
konstanter bis geringfügig ansteigender Stützkraft
beaufschlagt werden. Soll das Band dicker werden, dann
wird die Kühlung mit der Folge dickerer Strangschalen
vergrößert. Das bedeutet, daß die Rollen zurückweichen
und einen größeren Durchtrittsspalt bilden. Umgekehrt
stellen sich die Stützrollen nach, wenn die Kühlung
vermindert wird und damit die Strangschalen dünner
werden. In jedem Fall wird auf diese Art und Weise
sichergestellt, daß die Strangschalen im sogenannten
"kissing point", das sind die gegenüberliegenden
Scheitelpunkte der Rollen, einander kontaktieren und
miteinander verschweißen.
Sofern das gegossene Band in der Dicke weiter vermindert
werden soll, kann es warmgewalzt werden. Darüber und
insbesondere über das Kaltwalzen sowie über mögliches
Rekristallisationsglühen kann das Gefüge des Bandes
beeinflußt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel für eine für das erfindungsgemäße
Verfahren geeigneten Vorrichtung darstellenden Zeichnung
näher erläutert.
Zwei gegenläufig angetriebene gekühlte Rollen 1, 2 bilden
zwischen sich einen Durchtrittsspalt. Oberhalb des
Durchtrittsspaltes bilden sie einen Zwickel, in den aus
einem Gießbehälter 3 Stahlschmelze gegossen wird. Die
Stahlschmelze erstarrt in den an den gekühlten Rollen 1, 2
angrenzenden Bereichen, so daß sich-Strangschalen 4, 5
bilden, die sich an der engsten- Stelle des Spaltes im
sogenannten "kissing point" 6 treffen. Hier verschweißen
die Strangschalen 4, 5 zu einem Band 7, das in Richtung
eines Pfeils Z abgezogen wird.
Um ein Band 7 mit in Bandlängsrichtung unterschiedlicher
Dicke herzustellen, ist es erforderlich, daß der Abstand
der Rollen 1, 2 veränderlich ist. Darüber hinaus ist es
erforderlich, daß über die auf die Stahlschmelze
ausgeübte Kühlung der Rollen 1, 2 sich Strangschalen 4, 5
unterschiedlicher Dicke bilden. Für die Beeinflussung der
Kühlung gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann die
Kühlung über den Wärmefluß von den gekühlten Rollen 1, 2
auf die Stahlschmelze beeinflußt werden. Im
Ausführungsbeispiel sind segmentierte Rollen 1,2
dargestellt, deren Segmente in den Segmenten eine
unterschiedliche Oberflächenstruktur haben können. Sie
könnten aber auch unterschiedlich stark gekühlt sein. Die
Kühlung kann aber auch dadurch beeinflußt werden, daß das
Inertgas, das die Atmosphäre bildet, unter der das Gießen
stattfindet, verändert wird. Denkbar ist aber auch, daß
eine Beeinflussung über das Gießöl, das zwischen den
Rollenmänteln und der Schmelze sich befinden kann,
erfolgt. Besonders wirksam und schnell reagieren
hinsichtlich der Kühlung kann man allerdings über eine
Veränderung der Kontaktzeit der Rollen 1, 2 mit der
Stahlschmelze. So kann der Badspiegel schnell über einen
als Verdrängung wirkenden Tauchkörper 8 beeinflußt
werden. Der Tauchkörper sollte adiabatisch sein,
insbesondere aus Keramik bestehen. Schließlich ist aber
auch eine Beeinflussung über die Umfangsgeschwindigkeit
der Rollen 1, 2 möglich. In diesen beiden letzten Fällen
wird die Kühlung über die Kontaktzeit der Rollen 1, 2 mit
der Schmelze beeinflußt. Einer Verringerung der
Umfangsgeschwindigkeit entspricht eine längere
Kontaktzeit, so daß die Strangschalen dicker werden,
während durch Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit die
Kontaktzeit kürzer und damit die Strangschalen dünner
werden.
Der Abstand der Rollen 1, 2 kann durch nicht dargestellte
Stellglieder eingestellt werden. Vorzugsweise arbeiten
die Stellglieder mit konstanter oder bei vergrößertem
Abstand leicht größer werdender Stützkraft. In diesem
Fall ist die Einstellung des richtigen Abstandes
besonders einfach, weil die Weite des Durchtrittsspaltes
sich in diesem Fall automatisch in Abhängigkeit von der
Dicke der Strangschalen 4, 5 einstellt. Grundsätzlich
gilt, daß bei einem steifen Gerüst einem großen Δ K für
die Walzkraft ein kleines Δ S für die Dicke des Bandes
und bei einem weichen Gerüst einem kleinen Δ K ein großes
Δ S entspricht.
Das die Bandgießvorrichtung verlassende Band 7 mit in
Bandlaufrichtung allmählich größer und kleiner werdender
Banddicke hat ein homogenes Gefüge und kann anschließend
unmittelbar zum Einsatz kommen oder durch weitere
Umformungen, wie Warm- oder Kaltwalzen, verändert werden.
In jedem Fall bietet es wegen des homogenen Gefüges
optimale Voraussetzungen für die Weiterverarbeitung.