DE2358292A1

DE2358292A1 - Verfahren zur herstellung eines einzelnen plattierten bleches durch walzschweissplattieren eines sandwichartig gebildeten plattierpaketes

Info

Publication number: DE2358292A1
Application number: DE19732358292
Authority: DE
Inventors: Otto Ing Gottinger; Giswalt Dipl Ing Dr Veitl
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1972-12-19
Filing date: 1973-11-22
Publication date: 1974-06-27
Also published as: FR2210513B1; NL7316582A; IT998937B; NL170505C; BE808686A; FR2210513A1; NL170505B; DE2358292C2; SE395386B; AT320370B; GB1443010A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einzelnen plattierten Bleches durch Walzschweißplattieren eines sandwichartig gebildeten Plattierpaketes , das vor dem Erhitzen und Walzen evakuier-t wird^ wobei die Plattierauflage aus einem hochlegierten Werkstoff , ZoB. Chrom-Hickel-Stahl, und der Grundwerkstoff aus einem gegebenenfalls -niedrig legierten Kohlenstoffstahl mit stark unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehtο .

-Für die Erzeugung einzelner plattierter Bleche erscheint es naheliegend ₀ als Äusgangsprodukt. ein Blech

aus einem Kohlenstoffstahl zu nehmen, auf das die hochlegierte Plattierauflage aufgelegt und am Rand rundum verschweißt wird, wie dies beispielsweise in der deutschen Patentschrift Nr. 895 558 beschrieben ist. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß diese Arbeitsweise nicht zielführend ist, weil Verunreinigungen der Bindeebene durch Schweißrauch und Schlackeneinfluß nicht zu vermeiden sind. Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Grundwerkstoff und Plattierauflage führen bei der Erwärmung des Paketes zu so großen Spannungen, daß Risse in der Schweißnaht auftreten und oxydierende Gase in die Bindeebene eindringen. Weiters führen unterschiedliche Verformungswiderstände von Grundwerkstoff, und Plattierauflage zur Verschiebung der neutralen Faser und damit zum Einrollen des Paketes beim Walzen. Man kann zwar durch Umdrehen des Paketes die neutrale Faser zur Rollgangsebene hin verlagern und so dem Einrollen entgegenwirken, doch führt dies zu einer tiberbeanspruchung, was wieder Risse der Schweißnaht zur Folge haben kann.

Aufgrund der aufgezeigten Schwierigkeiten war es bisher in de · Praxis nicht möglich, einzelne plattierte Bleche herzustellen. Die übliche Arbeitsweise besteht vielmehr darin, ein Plattierpaket zu fertigen, das aus zwei außen liegenden Platten oder Blechen des Grundwerkstoffes und zwei inneren, einander gegenüberliegenden, durch ein Trennmittel getrennten Platten oder Blechen des Auflagewerkstoffes besteht, wobei die überstehenden Ränder des Grundwerkstoffes mit Stahlleisten überbrückt werden. Das entstandene Paket wird dann rundum gasdicht verschweißt und evakuiert, wobei zweckmäßigerweise eine Vorrichtung verwendet wird, wie sie z. E. in der österreichischen Patentschrift Nr. 245 895 beschrieben ist. Bei dieser Arbeitsweise wird also ein symmetrisches Plattierpaket

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verwendet, d. h. die beiden außen liegenden Grundwerkstoff platten sind praktisch gleich dick. Durch das Evakuieren des Plattierpaketes wird ein einwandfreies Verschweißen des Grundwerkstoffes mit der Plattierauflage erreicht. Dieses Verfahren arbeitet absolut betriebssicher/ ist jedoch nicht wirtschaftlich anwendbar für die Herstellung eines einzelnen plattierten Bleches, weil das zwangsläufig zu erzeugende (zur gleichen Zeit aber nicht benötigte) zweite Plattierblech infolge Lagerungskosten und dgl. das Verfahren verteuert.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde zunächst versucht, ein Plattierpaket zu walzen, bei dem zwischen zwei Platten des Grundwerkstoffes nur eine einzige Platte des Auflagewerkstoffes eingefügt wurde, wobei die Auflage auf einer Seite mit einem das Verschweißen verhindernden Trennmittel, ζ. Β. Walzzünder, versehen wurde. Wenn ein solches Paket in der vorbeschriebenen Weise rundum gasdicht verschweißt, evakuiert, auf Walztemperatur erwärmt und ausgewalzt wird, kann zwar das Walzen ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden, jedoch stellt man nach Aufschneiden, des Plattierpaketes fest, daß einerseits die Bindung zwischen der Plattierauflage und der einen Grundwerkstoffplatte unvollkommen ist und anderseits ein teilweises Örtliches Verschweißen auch mit der anderen Grundwerkstoffplatte erfolgt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem in wirtschaftlichster Weise und völlig betriebssicher ein einzelnes mit einem hochlegierten Werkstoff plattiertes Blech erzeugt werden kann, ohne daß Schwierigkeiten beim Walzen und beim Verschweißen der Auflage mit dem Grundwerkstoff auftreten.

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Die Erfindung, mit der diese Aufgabe gelöst wird, besteht in der Kombination folgender Verfahrensschritte:

a) die Plattierauflage und ein 1,5 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, dickes Deckblech aus gut schweißbarem, weichem Stahl werden nach vorherigem Einbringen
eines ihre Verschweißung verhindernden Trennmittels, wie z. B. Zirkonoxydpulver oder dgl., zu einem ersten Paket zusammengefügt und rundum gasdicht verschweißt;

b) dieses erste, außen metallisch blanke Paket wird zwischen zwei Bleche aus dem Grundwerkstoff mit metallisch blanken Innenflächen eingelegt und bildet zusammen mit am Rand angeordneten Leisten ein zweites, größeres Paket, welches das erste Paket völlig umschließt, worauf dieses rundum gasdicht verschweißt, evakuiert, auf Walζtemperatur erwärmt und gewalzt wird; und

c) das die hochlegierte Plattierauflage aufweisende Grundwerkstoffblech wird von dem mit dem Deckblech fest verbundenen Grundwerkstoffblech getrennt.

Um zu verhindern, daß aus dem Deckblech zu viel Kohlenstoff in die Plattierauflage diffundiert, die einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt haben muß, um korrosionsbeständig zu sein und um ein gutes Verhalten beim Schweißen sowie hinsichtlich der Aufnahme von Wärmespannungen und Formänderungen beim Erhitzen auf Walztemperatur zu gewährleisten, wird nach einem weiteren Merkmal

der Erfindung ein beruhigter, unlegierter Stahl mit weniger als O,1O % C für das Deckblech verwendet.

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Schließlich besteht'eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Dicke des an das Deckblech anschließenden Grundwerkstoffbleches mindestens 1/3, vorzugsweise 1/2, der Dicke des an die hochlegierte Plattierauflage anschließenden Grundwerkstoffbleches beträgt. Auf diese Weise kann das Gewicht des überschüssigen Grundwerkstoffbleches beträchtlich verringert werden. Zweckmäßig wird, um jegliches Einrollen des Paketes zu verhindern, das Paket beim Walzen so angeordnet, daß das an das Deckblech anschließende Grundwerkstoffblech unten, d. h. dem Rollgang zugekehrt, liegt.

Ferner wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, wenn im Ausgangszustand der Abstand zwischen den zwei Blechen des zweiten Paketes auf einen um ein Spiel von bis zu etwa 10 mm größeren Wert eingestellt wird als die Dicke des einzuschiebenden ersten Paketes. Durch Einhaltung dieses Spiels kann das Deckblech beim Aufheizen des Plattierpaketes ungehindert der gegebenenfalls stärkeren Wärmedehnung des mit ihm fest verbundenen Plattierwerkstoffes folgen, so daß keine Risse in der Schweißnaht auftreten. Umgekehrt, wenn die Erfindung beispielsweise für Werkstoffe angewendet wird, bei der der Wärmeausdehnungskoeffizient des Deckbleches größer ist als der der Plattierauflage, kann sich das Deckblech geringfügig wölben; auch in diesem Fall wird eine' Überbeanspruchung der Schweißnaht durch Wärmespannungen vermieden .

Weitere Einzelheiten, der Erfindung werden an Hand der beigefügten Zeichnung und an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt Vertikalschnitte durch Plattierpakete im Ausgangszustand, wobei zur besseren Veranschaulichung auf eine maßstäbliche Darstellung verzichtet wurde.

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Fig. 1 zeigt ein Plattierpaket, bestehend aus einer Grundwerkstoffplatte 1, einer Plattierauflage 2 aus korrosionsbeständigem Cr-Ni-Stahl des Typs 18/8, einer Trennmittelschicht 3 aus Zirkonoxydpulver, einem Deckblech 4 und einer Grundwerkstoffplatte 5, wobei das aus der Plattierauflage 2 und dem Deckblech 4 gebildete innenliegende erste Paket durch die rundum verlaufende gasdichte Schweißnaht 9 zusammengehalten wird und wobei die Grundwerkstoffplatten 1 und 5 am Rand durch Stahlleisten 6 mittels Schweißnähten 7 fest verbunden sind. In einer der Leisten 6 ist eine nicht dargestellte Öffnung zum Anschluß eines der Evakuierung des Hohlraumes 8 dienenden Gerätes vorgesehen, wie ein solches z. B. in der österreichischen Patentschrift Nr. 245 895 beschrieben ist. Mit 10 ist die Trennebene bezeichnet. Die Innenflächen der Platten 1, 5 und die Außenfläche . der Auflage 2 und des Deckbleches 4 sowie die Innenfläche der Leisten 6 sind metallisch blank, was durch Schleifen der Oberflächen, Sandstrahlen oder dgl. erreicht wird. Die Dicke d, der Grundwerkstoffplatte 1 und die Dicke d« der hochlegierten Plattierauflage 2 werden im Hinblick auf das Endprodukt und auf den angestrebten Verformungsgre "I in üblicher Weise bemessen; aus der Grundwerkstoffplatte 1 und der Plattierauflage 2 entsteht durch Walzplattieren das gewünschte einzelne Plattierblech. Bei der Bemessung von d„ wird ein Abschliff der dem Trennmittel 3 zugekehrten Oberfläche der Plattierauflage von ca. 0,3 mm berücksichtigt/ der am fertigen Plattierblech vorgenommen werden muß, um während des Walzens entstehende Eindrücke zu beseitigen; praktische Versuche haben gezeigt, daß durch einen Abschliff dieser Größenordnung auch die durch Diffusion aus dem Deckblech 4 entstehende oberflächennahe aufgekohlte Randzone entfernt werden kann. Dabei ist Voraussetzung, daß der C-Gehalt des Deckbleches 0,10 % nicht überschreitet, wenn

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beispielsweise der C-Gehalt der Plattierauflage nur etwa 0,04 % beträgt. Die Dicke d-^ der ZrO^-Pulverschicht 3 wird in üblicher Weise in Abhängigkeit vom Verformungs— grad eingestellt; sie liegt im allgemeinen bei etwa 0,5 ram. Die Dicke d. des Deckbleches 4 soll so bemessensein, daß dieses Wärmespannungen und gegebenenfalls plastische Verformungen aufnehmen kann; d, beträgt zweckmäßigerweise 3 mm. Der Spielabstand s beträgt unabhängig von den übrigen Dimensionen de.s Plattierpaketes etwa 10 nun und verschwindet während des Walzens, wobei die Plattierauflage 2 mit der. Grundwerkstoffplatte 1 und das Deckblech 4 mit der Grundwerkstoffplatte 5 fest verschweißen. Aus walztechnischen Gründen soll die Dicke d,-der Grundwerkstoffplatte 5, deren chemische Zusammensetzung der -des Grundwerkstoffes 1 bzw. des Deckbleches 4 ähnlich sein soll, etwa gleich der Dicke d. sein; das Plattierpaket kann dann in jeder Lage sicher diine Aufbiegen gewalzt werden.

Wenn man aus wirtschaftlichen Gründen bestrebt ist, die Abmessungen des Plattierpaketes so klein wie möglich zu halten, so wird ein Plattierpaket nach Fig. 2 hergestellt: Dort ist die sich mit dem Deckblech 4 verbindende Grundwerkstoff platte 5¹ mit einer Dicke d'j-, die etwa der Halte von d- entspricht, auf der Unterseite - dem Rollgang 11 zugekehrt - und die sich mit der Plattierauflage verbindende Grundwerkstoffplatte 1 auf der Oberseite angeordnet. Dadurch wird einem Einrollen beim Walzen entgegengewirkt.

Nach dem Evakuieren, Erhitzen und Auswalzen wird das Paket in üblicher Weise getrennt, und jedes Blech kann - wenn die gewünschte Enddicke noch nicht erreicht ist - für sich weitergewalzt werden. Bei einer eventuellen Weiterwalzung treten keine Schwierigkeiten

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auf, da das Deckblech 4 und der mit diesem verbundene Grundwerkstoff 5, 5¹ artgleich sind; in jedem Fall können -diese Bleche wirtschaftlich verwertet werden. Dadurch erhöht sich insgesamt auch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, insbesondere wenn mit der Ausführung nach Fig. 2 gearbeitet wird.

Aus der folgenden Zahlentabelle ist der Aufbau erfindungsgemäß hergestellter Plattierpakete zu entnehmen: Das Beispiel 1 entspricht der schematischen Darstellung in Fig. 1, das Beispiel 2a der Fig. 2. Das Beispiel 2b ist eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 2, wobei d,. des Grundwerkstoffes 5 etwa 1/3 des Grundwerkstoffes d, beträgt.

Die chemische Zusammensetzung der metallischen Werkstoffe war die folgende:

Grundwerkstoff für Platte 1	I C	Plattier auflage 2	C	Deckblech 4	C	Grundwerkstoff f. d. Platten 5, 5¹	I C
0,11 ξ	S Si	0,040 %	Si	0,10 %	Si		& Si
0,25 5	S Mn	0,54 %	Mn	0,30 %	Mn		h Mn
0,47 s	I P	1,45 %	P	0,53 %	P		S P
0,006 5	h S	0,014 %	S	0,010 %	S		h S
0,025 J	h Cr	0,016 %	Cr	0,006 %	-
0,7 ^!	fc Mo	17,6 %		-
0,4 '■		-	Ni	-
-		10,8 %	Nb	_
—	0,38 %
		0,11 \
0,36 ί
0,48 ί
0,012 \
0,008 s
-
-
-
—

Die Zusammensetzung der Leisten 6 war die gleiche wie die des Grundwerkstoffes 1.

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CD 00 ro σ> •»ν ο ro to

	Beispiel 1	Beispiel 2a	Beispiel 2b
Dicke d, der Grundwerkstoff- platte Tl) aus unlegiertem Kohlenstoffstahl mm	65	. 250	206
Dicke d, der Cr-Ni-Stahl- 'auflage (2) mm	15	24 ' '	16
Dicke d₃ der ZrO₂-PuI- verschicht (3) ca mm	0,3	0,5	0,5
Dicke d₄ des Deckbleches (4) aus unlegiertem Koh lenstoffstahl mm	1,5	3	3
Spiel s zwischen dem aus Auflage (2) und Deckblech (4) bestehenden Paket und den Grundwerkstoffplatten (X, 5 bzw. 5¹) ca mm	9,2	10,5 ■	I 1 1 . 9,5
Dicke dg der Grundwerk- ' stoffplatten (5 bzw. 5¹) aus unlegiertem Kohlen stoffstahl mm	65	125	I 70
Gesamtdicke des Paketes ca mm	156,0	413,0	1 305,0

VO I

K)

cn

00 N) CD

Claims

Patentansprüche ;

1. Verfahren zur Herstellung eines einzelnen plattierten Bleches durch Walzschweißplattieren eines sandwichartig gebildeten Plattierpaketes, das vor dem Erhitzen und Walzen evakuiert wird, wobei die Plattierauflage aus einem hochlegierten Werkstoff, z. B. Chrom-Nickel-Stahl, und der Grundwerkstoff aus einem gegebenenfalls niedrig legierten Kohlenstoffstahl mit stark unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:

a) daß die Plattierauflage und ein 1,5 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, dickes Deckblech aus gut schweißbarem, weichem Stahl nach vorherigem Einbringen eines ihre Verschweißung verhindernden Trennmittels, wie z. B. Zirkonoxydpulver oder dgl., zu einem ersten Paket zusammengefügt und rundum gasdicht verschweißt werden;

b) daß dies s erste, außen metallisch blanke Paket zwischen zwei Bleche aus dem Grundwerkstoff mit metallisch blanken Innenflächen eingelegt und zusammen mit am Rand angeordneten Leisten ein zweites, größeres Paket gebildet wird, welches das erste Paket völlig umschließt, worauf dieses rundum gasdicht verschweißt, evakuiert, auf Walztemperatur erwärmt und gewalzt wird; und

c) daß das die hochlegierte Plattierauflage aufweisende Grundwerkstoffblech von dem mit dem Deckblech fest verbundenen Grundwerkstoffblech getrennt wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckblech ein beruhigter, unlegierter Stahl mit weniger als 0,10 % C verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch· gekenn- · zeichnet, daß die Dicke des an das Deckblech anschließenden Grundwerkstoffbleches mindestens 1/3, vorzugsweise 1/2, der Dicke des an die hochlegierte Plattierauflage anschließenden Grundwerkstoffbleches beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß beim Walzen des Plattierpaketes das an das Deckblech anschließende Grundwerkstoffblech unten - dem Rollgang zugekehrt - liegt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge·^- kennzeichnet, daß im Ausgangszustand der Abstand zwischen den zwei Blechen des zweiten Paketes auf einen um ein Spiel von bis zu etwa 10 mm größeren Wert eingestellt wird als die Dicke des einzuschiebenden ersten Paketes, -

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