DE2505210A1 - Verfahren zum nachwalzen eines duennen stahlbandes - Google Patents

Verfahren zum nachwalzen eines duennen stahlbandes

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Description

DR. BERG DIPL.-INC. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE 4.OU Ό Δ IU
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
Anwaltsakte 23 786 7. Ff8 1975
Nippon Steel Corporation Tokyo / Japan
Verfahren zum Nachwalzen eines dünnen Stahlbandes.
Die Erfindung betrifft das Nachwalzen eines dünnen Stahlbandes.
Stahlbänder, solwie dünne kaltgewalzte Stahlbänder und Ausgangsmaterxal für Weißblech,werden gewöhnlich durch Beizen und Kaltwalzen eines warmgewalzten Stahlbandes hergestellt, welches durch Warmwalzen von Stahlblöcken
- 2 I
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Γ (089) 98 82 72 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100
987O4J Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623
983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808
oder Gußstahlbrammen erhalten wurde. Jedoch liegen in dem durch Kaltwalzen erhaltenen Zustand die Körner als Faserstruktur vor, welche hart ist und schlecht bearbeitet werden kann. Deshalb wird das sogenannte Anlassen durch Erwärmen des Stahls bis auf eine Temperatur vorgenommen, die nicht niedriger als die ßekristallisationstemperatur ist, so daß die Met all struktur normalisiert wird und die Spannungen beseitigt werden.
Andererseits tritt beim angelassenen Stahlband ein Streckgrena-Dehnphänomen auf und es neigt zur Ausbildung von Ziehriefen und zur Riffelbildung während der Bearbeitung. Außerdem hat es einen geringen Öberflächenglanz und ist nicht eben. Um diese Fehler zu vermeiden und die Bearbeitbarkeit zu verbessern, wird eine leichte Kaltverformung, nämlich ein Nachwalzen durchgeführt.
Das Nachwalzen, insbesondere das Nachwalzen von dünnen Stahlbändern, wie Ausgangsbleche für Weißblech,(hierunter werden hier und im folgenden Ausgangsbleche für zinnfreie Stähle und Ausgangsmaterialien für Weißblech verstanden), welche trotz ihrer dünnen Stärke einen hohen Härtegrad aufweisen sollen, wird gewöhnlich auf einem Walzwerk mit einem tandemartig auf ein Quartogerüst folgenden Duogerüst
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durchgeführt und in diesem Fall findet das Walzen vollkommen trocken ohne Verwendung eines Kühlmittels zum Kühlen der Walzen und eines Schmiermittels zur Schmierung zwischen den Arbeitswalzen und dem Stahlband statt.
Daher ist zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband metallische Berührung vorhanden, der Reibungskoeffizient zwischen ihnen wächst ungewöhnlich stark an und das Reduktionsverhältnis beim Nachwalzen (Eintrittsdicke-Austrittsdicke/Austrittsdicke) ist auf etwa 1,4 % maximal begrenzt, beispielsweise, wenn ein dünnes Band, welches in einem kontinuierlichen Glühofen behandelt wird, unter Verwendung eines Walzgerüstes gewalzt wird, welches Arbeitewalzen von etwa 5 84 mm Durchmesser aufweist. Somit ist es sehr schwierig, die mechanischen Eigenschaften eines dünnen Stahlbandes beim Nachwalzschritt und insbesondere die Härte im Fall eines Ausgangsbleches für Weißblech zu steuern.
35ur Erzielung gewünschter mechanischer Eigenschaften für dünne Stahlbänder ist es bisher üblich, während der Stahlherstellung die Stahlzusammensetzung sowie das Temperatur-Zeit-Verhältnis bei der Glühbehandlung einzustellen, so daß beim Nachwalzen ein gewisser begrenzter Kaltverformungsgrad
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aufrechterhalten wird. Insbesondere im !Falle eines harten Materials ist die Einstellung beispielsweise des Temperatur-Zeit-Verhältnisses bei der Glühbehandlung zur Erzielung gewünschter mechanischer Eigenschaften beschränkt. Die Stahlzusammensetzung wird dahingehend gesteuert, die Härte des Produktes zu erhöhen. Wenn jedoch die Stahlzusammensetzung entsprechend gesteuert wird, steigt der "Verformungswiderstand des Stahlbandes während des Kaltwalzens an und die vom Walzengerüst aufzunehmende Last wird erhöht, so daß eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und ein ununterbrochener Arbeitsablauf beeinträchtigt sind.
Außerdem erfordert eine Feineinstellung der Stahlzusammensetzung bei der Stahlherstellung aufgrund von Kleinaufträgen durch die Benutzer eine enge und genaue Planung. Überdies werden durch eine erhöhte Zugabe von gewissen Komponenten Oberflächenfehler am Stahlband verursacht.
Wie oben erläutert, kommt es zu einem beträchtlichen Materialverlust und zu großem Aufwand, wenn die Beschränkung im Ändern der mechanischen Eigenschaften eines dünnen Stahlbandes durch ein Nachwalzen im trockenen Zustand ohne "Verwendung von Schmiermitteln zwischen dem Band und der Arbeitswalze durch verstärkte Zugabe gewisser Stahlkomponenten, die Steuerung
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der Relativmengen der Stahlkomponenten und die Einstellung des Zeit-Temperatur-Verhältnisses bei der Glülibehandlung nach dem Kaltwalzen kompensiert werden soll.
Ferner werden häufig als Charakteristikum beim Nachwalzen im trockenen Zustand feine Oberflächenfehler, sogenannte Wickelverschiebungen (engl."coil slips") wegen der Schwingungen einer Wickelvorrichtung und des Stahlbandes verursacht, wenn das Band nach dem Nachwalzen auf der Wickelvorrichtung aufgewickelt wird, wodurch ein Hochgeschwindigkeit s-Walzbetrieb beeinträchtigt wird. Zur Lösung dieses Problems ist eine Wickelwelle mit sehr hoher Präzision erforderlich.
Zur Beseitigung der Schwierigkeiten, die beim Nachwalzen im trockenen Zustand ohne Schmiermittel zwischen den Arbeitswalzen und dem Stahlstreifen in der oben beschriebenen Weise auftreten, wurde es vorgeschlagen, beim Nachwalzen Walzöl zu verwenden, wie aus "T.ekko Binran" (Stahlhandbuch), Seite 920, 2. Ausgabe, Veröffentlicht am 5. Oktober 1962 in Japan, entnehmbar ist.
Andererseits treten beim sogenannten naßen Nachwalzen, bei welchem Walzöl zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband
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verwendet wird, die folgenden !Probleme auf:
Zunächst ist das Problem der Str eckgr en zdehnung für die mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes im kaltgewalzten und geglühten Zustand (Stahlband vor dem Nachwalzen) vorhanden. Die Streckgrenze sinkt, wie allgemein bekannt, wenn die Streckung wahrend des Nachwalzens des Stahlbandes bis auf einen bestimmten Wert innerhalb eines kleinen Streckbereichs zunimmt, und jenseits dieses bestimmten Wertes erhöht sich die Streckgrenze mit größer werdender Streckung.
Das obige plastische Verhalten, welches für dünne Stahlbänder eigentümlich ist, ist insbesondere beachtlich für dünne Stahlbänder, die einer kontinuierlichen Glühbehandlung unterworfen wurden. Insbesondere kann die Streckgrenzdehnung beim trockenen Nachwalzen unter Verwendung von stumpfen Walzen als Arbeitswalzen durch eine etwa 0,4-%ige Streckung für ein Stahlband, welches durch Kastenglühen behandelt wurde (das Band wird in seinem statischen Wickelzustand behandelt), oder durch eine etwa 1%ige Streckung für ein Stahlband beseitigt werden, welches im kontinuierlichen Glühverfahren behandelt wurde. Jedoch verbleibt im !"alle des nassen Nachwalzens mehr als 1 % der Streckgrenzdehnung, selbst wenn das Stahlband beim Nachwalzen im Falle, daß es kastengeglüht wurde und
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als Arbeitswalzen "blanke Walzen verwendet werden, mehr als 5% gestreckt wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Hierdurch werden Riefen "bei der Dosenherstellung hervorgerufen.
Wenn andererseits beim nassen Nachwalzen die stumpfe Walze als Arbeitswalze verwendet wird, kann die Streckgrenzdehnung bis auf weniger als 1 % durch eine Streckung von 1,3 % verbessert werden, wie in Fig. 2 ersichtlich. Jedoch verschwindet das Streckgrenz-Dehnungsphänomen nicht, wenn der Streckgrad beim Nachwalzen nur gering ist.
Außerdem steigt für ein Stahlband, welches einer kontinuierlichen Glühbehandlung unterworfen wurde, die Streckgrenze, die mit der Streckung absinkt, wieder auf den Wert vor der Verformung an, wenn ungefähr 1 % Streckung vorliegt, und nimmt dann einfach mit der Streckung im Falle des trockenen Walzens zu. Jedoch kehrt beim nassen Walzen die Streckgrenze nicht auf den ursprünglichen Wert zurück, bis nicht mehr als 5 % Streckung vorgesehen wird.
Aus den obigen Gründen bleibt die Streckgrenzdehnung, wenn beispielsweise Ausgangsbleche für Weißbleche naß nachgewalzt werden, während eine geeignete Härte des Produktes erhalten wird, so daß bei der Formgebung durch Benutzer Probleme, wie
Entstehung von
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Ziehriefen und Einkerbungen hervorgerufen werden.
Wenn daher das Walzen auf einem Walzengerüst vom Quarto-Duo-Tandemgerüst-Typ durchgeführt wird und Walzöl zwischen die Arbeitswalzen und das Stahlband in beiden Gerüsten aufgebracht wird, ändert sich die Streckung des Stahlbandes sprunghaft bis zu etwa 5 % (hier als "Umspringen" bezeichnet) mit geringer Änderung des Walzdrucks und der Bandspannung, wie in Fig. 3 und !Fig. 4 gezeigt, wegen dem oben angeführten plastischen Doppelverhalten des Stahlbandes, was eine Dickenänderung für das Stahlband erfordert. Wenn die Umspringerscheinung einmal auftritt, ist die Einstellung der Streckung auf weniger als 5 % unmöglich und es ist daher unmöglich, kontinuierlich eine gewünschte Reduktionsrate zu erhalten.
Durch die Erfindung werden die oben angeführten Nachteile sowohl beim trockenen als auch beim nassen Walzen eines dünnen Stahlbandes beseitigt.
Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zum Nachwalzen eines dünnen Stahlbandes dieses durch Warmwalzen, Kaltwalzen und Glühen erhaltene Stahlband einer mechanischen Verformung zunächst im trockenen Zustand unterworfen und dann wird das Stahlband gewalzt, wobei zwischen der Arbeitswalze und dem
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Stahlband ein Schmiermittel eingebracht wird.
Die Erfindung wird unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 Ergebnisse von Zugversuchen mit gewalzten Materialien im Falle eines nassen Walzens unter "Verwendung blanker Walzen,
Fig. 2 ähnliche Ergebnisse im Falle des nassen Nachwalzens mit stumpfen Walzen,
Fig. 3 Ergebnisse für das nasse Nachwalzen auf einem Quarto-Duo-Tandemgerüst, wobei sowohl im Gerüst Nr. 1 als auch im Gerüst Nr. 2 mit blanken Walzen naßgewalzt wurde,
Fig. 4 Ergebnisse beim nassen Nachwalzen auf einem Quarto-Duo-Tandemgerüst, wobei in beiden Gerüsten naßgewalzt wurde und zwar im Gerüst Nr. 1 mit stumpfen Walzen und im Gerüst Nr. 2 mit blanken Walzen,
Fig. 5 Ergebnisse beim Nachwalzen des Stahlmaterials anfänglich im trockenen Zustand und dann im nassen Zustand,
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]?ig. 6 Ergebnisse "beim Nachwalzen gemäß der Erfindung in einem Quarto-Duo-Tandem-Walzgerüst,
Fig. 7 Ergebnisse von Zugversuchen der gewalzten Materialien, welche im Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß Fig. 6 nachgewalzt wurden, und
Fig. 8 Wirkungen auf das Walzen gemäß Erfindung.
Gemäß der Erfindung tritt, wie aus Fig. 8 ersichtlich, selbst dann keine Umspring-Erscheinung auf, wenn die Reduktion im Gerüst Nr. 2 stufenweise geändert wird. Vielmehr ändert sich die Abweichung in der Banddicke an der Austrittsseite in Übereinstimmung mit der Reduktion, so daß ein gewünschter Streckbereich von 0 bis 10 % kontinuierlich erreicht wird.
Das Nachwal zverf ahren gemäß der Erfindung wird im folgenden eingehender beschrieben.
Wie bereits angeführt, verschwindet das Streckgrenzdehnphänomen und es wird die ursprüngliche Streckgrenze vor der Verformung wieder erhalten, so daß das Ifaspringphänomen beim anschließenden Walzen vermieden werden kann, wenn die
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Streckung des Stahlbandes beim Nachwalzen etwa 0,4- bis 1,0 % beträgt oder das Stahlband durch eine Walzrichtbank im trockenen Zustand oder um eine Ablenkwalze unter Zug innerhalb eines gewissen Bereiches so geführt wird,, daß das Stahlband einer mechanischen Kaltverformung unterworfen wird.
Ausgehend von den obigen Erkenntnissen ist es erforderlich, daß das nasse Walzen ausschließlich nach mechanischer Verformung durch trockenes Vorwalzen oder Richten durchgeführt wird.
Beispielsweise kann das trockene Walzen in einem Quarto-Duo-Tandem-Walzgerüst durchgeführt werden, um vollständig die Streckgrenzdehnung zu beseitigen und die Streckgrenze auf den vor der Verformung vorhandenen Wert oder einen höheren Wert zurückzuführen, wonach dann das nasse Walzen in demselben Walzengerüst unter Verwendung von Schmiermittel zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband durchgeführt werden kann. Auch in diesem Fall tritt die Omspringerscheinung nicht auf, so daß das sonst beim nassen Walzen vorliegende Problem des Umspringens vermieden ist. Das Verhältnis zwischen dem Walzdruck und der Streckung des Stahlbandes im angeführten Beispiel ist aus Fig. 5 ersichtlich.
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Überdies kann das Umspringproblem auch dadurch beseitigt werden, daß das Stahlband durch eine Walzrichtbank im trockenen Zustand in anderen Bandfertigungsstraßen hindurchgeschickt wird oder daß auf das Stahlband einiger Zug aufgebracht und das derart gespannte Band durch solche Ablenkwalzen ausgebogen wird.
Wie oben beschrieben, ist eine große Streckung für das Stahlband ermöglicht, wenn das Stahlband im trockenen Zustand mechanisch kaltverformt wird und dann das Nachwalzen des Stahlbandes unter nassem Zustand durchgeführt wird. Es ist daher auch eine Änderung der mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes in einem weiten Bereich ermöglicht, so daß die enge und genaue Einstellung beispielsweise einer erhöhten Zugabe gewisser Stahlkomponenten und die Üb erwachung von Relativmengen der Stahlkomponenten während der Stahlherstellung entfallen können. Außerdem können durch den erfindungsgemäßen Vorschlag in der Glühbehandlung nach dem Kaltwalzen so manche Wärmebehandlungsmuster (Temperatur-Zeit-Verhältnis), welche auf die endgültigen gewünschten mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes abgestimmt sein müssen, vereinheitlicht werden, so daß die Produktionsausbeute merklich verbessert ist. Wenn jedoch das trockene Vorwalzen in dem Nachwalzgerüst durchgeführt wird und das nasse Walzen in demselben Gerüst
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stattfindet, ist die Produktionskapazität des Nachwalzgerüstes auf die Hälfte reduziert.
Auch in dem Fall, wenn das Stahlband in anderen Produktionslinien durch eine Richtbank geführt wird oder wenn es unter Zug abgebogen wird,ist es häufig erforderlich, daß der Behandlung svorgang wegen der mechanischen Vorverformung des Stahlbandes im trockenen Zustand aufwendiger wird.
Daher wurden durch die Erfinder weitere Untersuchungen angestellt mit dem Erfolg, daß die obigen 2-Stufen-Behandlungen durch lediglich einen Valzvorgang durchgeführt werden können, ohne das Stahlband zweimal durch das Nachwalzgerüst hindurchführen zu müssen oder das Stahlband in anderen Verfahren für die mechanische Vorverfoimung im trockenen Zustand behandeln zu müssen. Dieses Ergebnis gründet sich auf dem Merkmal, daß das Stahlband zuerst trocken gewalzt wird, um die Streckgrenzdehnung zu beseitigen, und dann das nasse Walzen durchgeführt wird, um die mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes auf Werte innerhalb eines großen Bereichs einzustellen. Im Falle eines Quarto-Duo-Tandem-Gerüstes beispielsweise wird das trockene Walzen im Gerüst Nr. 1 ohne Schmiermittel zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband durchgeführt, um die Streckgrenzdehnung zu beseitigen
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und die Streckgrenze auf den Wert vor der Verformung zurückzuführen oder auf einen höheren Wert zu bringen, wonach dann das nasse Walzen im Gerüst Nr. 2 unter Verwendung von Schmiermittel zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband durchgeführt wird, um das Band in gewünschtem Maße zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften innerhalb eines weiten Bereichs zu strecken. Auf diese Weise kann somit das trockene Walzen im ersten Gerüst eines Nachwalzwerkes mit einer Mehrzahl von Walzengerüsten und das nasse Walzen in den sich anschließenden Walzengerüsten durchgeführt werden.
Ergebnisse für das Walzen in einem vorhandenen Walzwerk (Quarto-Duo-Tandem-Gerüst) gemäß der Erfindung sind in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigt.
Wie aus der Zeichnung deutlich ersichtlich, wurde während des Walzens kein Umspringen beobachtet und konnte das Walzen für eine gewünschte Streckung durch Einstellung des Reduktionsdruckes in weitem Bereich im Gerüst Nr. 2 durchgeführt werden.
Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich, tritt das Umspringen selbst dann nicht auf, wenn die Reduktion im Gerüst Nr. 2 stufenweise geändert wird. Vielmehr ändert sich die Dickenänderung des Streifenbandes an der Auslaßseite in Überein-
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Stimmung mit der Reduktion, so daß eine gewünschte Streckung im Bereich von O bis 10 % kontinuierlich erreicht wird.
In diesem Fall, kann,selbst wenn die Streckgrenzdehnung nicht vollständig beseitigt werden kann und weiterhin in geringem
Maße liegt, eine gewünschte Streckung erhalten werden, wobei Probleme wie Ziehriefen und Verwerfungen insoweit nicht auftreten, als die verbleibende Streckgrenzdehnung derart ist, daß sie innerhalb des Streckbereichs beseitigt werden kann, in welchem das Stahlband im Gerüst Nr. 2 behandelt wird.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß Erfindung ermöglicht, die mechanischen Eigenschaften eines Stahlbandes, insbesondere des Ausgangsbleches für Weißblech, in weitem Maße während des Nachwalzvorgangs zu steuern, so daß es nicht erforderlich ist, in erhöhtem Maße gewisse Stahlkomponenten während der Stahlerzeugung zuzugeben, so daß die folgenden Vorteile erzielt werden:
1. Die Zugabe von Härte element en wie N ist nicht erforderlich, so daß der Herstellungsaufwand abgesenkt ist,
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2. Eine enge und genaue Planung bei der Stahlherstellung ist nicht erforderlich, so daß die Herstellungsplanung einfacher wird,
3· Die Austauschbarkeit zwischen angeforderten Stahlsorten mit unterschiedlicher Stahlgüte ist erhöht und das Stahlgütenmuster wird vereinfacht, so daß der Herstellungsaufwand abgesenkt ist und
4. Der Verformungswiderstand des Stahlmaterials beim Kaltwalzen kann abgesenkt werden, so daß die Walzenbelastung reduziert ist und Schwierigkeiten bei der Erzielung eines ununterbrochenen Hochgeschwindigkeitsbetriebes beseitigt sind.
Außerdem kann das Muster für das Temperatur-Zeit-Verhältnis bei der Glühbehandlung vergleichmäßigt werden und insbesondere ist die Planung für ein diskontinuierliches Glühen vereinfacht, wodurch beträchtlich zur Erhöhung der Glühkapazität beigetragen wird.
Drittens ist es möglich, alle Stahlgüten im Bereich der Härte T1 bis T6 für Ausgangsbleche für Weißblech von demselben Stahlmaterial durch das Nachwalzen zu erhalten, so
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daß die Lagerhaltung für die Stahlmaterialien und der Herst ellungsablauf vereinfacht sind und die Produktivität beträchtlich vergrößert ist.
Da es viertens möglich ist, die beim trockenen Walzen im
Nachwalzgerüst auftretenden Trockenwickelschaden zu vermeiden ist es nicht erforderlich, die Walzgeschwindigkeit zur Beseitigung dieser Schaden zu verringern und es ist eine neue Behandlung des beschädigten Stahlbandes vermieden, so daß
das Nachwalzen mit höherer Wirksamkeit und Stabilität durchgeführt werden kann.
Zusammenfassend wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Nachwalzen eines dünnen Stahlbandes dieses im trockenen Zustand mechanisch kaltverformt und es dann unter Verwendung von Schmiermittel zwischen der Walze und dem Stahlband gewalzt.
- Patentansprüche -
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Claims (2)

  1. Patentansprüche ;
    Λ.) Verfahren zum Nachwalzen eines dünnen Stahlbandes, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Warmwalzen, Kaltwalzen und Glühen erhaltene Stahlband im trockenen Zustand mechanisch verformt wird und dann unter Verwendung von Schmiermittel zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband gewalzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Verformen im trockenen Zustand im ersten Valzengerüst eines Zwei-Gerüst-Tandem-Walzwerks ohne Schmiermittel zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband durchgeführt wird, so daß im wesentlichen die Streckgrenzdehnung des Stahlbandes beseitigt und die Streckgrenze des Stahlbandes auf einen vor der Verformung vorhandenen Wert oder demgegenüber höheren Wert angehoben wird, und daß dann das Walzen im zweiten Walzengerüst unter Verwendung von Schmiermittel zwischen der Arbeitswalze und dem Stahlband im nassen Zustand durchgeführt wird, so daß das Stahlband im gewünschten Maße gestreckt wird und die mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes in einem weiten Bereich gesteuert veränderbar sind.
    509836/0662 - 19 -
    Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die trockene mechanische Verformung durch Hindurchschicken des Stahlbandes durch eine oder mehrere Walzenrichtmaschinen vorgenommen wird.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene mechanische Verformung durch Ausbiegen des Stahlbandes unter Zug an einer oder mehreren Ablenkwalzen durchgeführt wird·
    509836/0662
DE2505210A 1974-02-09 1975-02-07 Verfahren zum Herstellen von Feinstblechen durch Kaltwalzen eines getemperten Stahlbandes Expired DE2505210C2 (de)

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