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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bändern aus
rostfreiem Stahl, umfassend das Walzen der Bänder in kaltem Zustand, die
in einem vorangegangenen Arbeitsvorgang durch Bandgießen hergestellt
oder heißgewalzt
worden sind. Die Erfindung betrifft auch eine Walzstraße, die
bei der Durchführung des
Verfahrens zu verwenden ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
Kaltwalzen von Bändern
aus rostfreiem Stahl wird für
einen oder mehrere Zwecke durchgeführt. Der grundlegende Zweck
besteht im Allgemeinen darin, die Dicke der das Ausgangsprodukt
bildenden Bänder, die
normalerweise auf einer vorausgehenden Heißwalzstraße heißgewalzt worden sind, auf eine
Dicke der heißgewalzten
Bänder
zu verringern, die nicht geringer als 1,5 mm ist und die normalerweise
in der Größenordnung
von 2–4
mm liegt, die jedoch bis zu 6 mm ausmachen kann. In herkömmlicher
Weise gehen ein anfängliche
Anlassen, Kühlen
und ein der Entzunderung dienendes Sandstrahlen sowie ein Beizen
dem Kaltwalzen in einem oder mehreren Schritten voraus, um ein Ausgangsmaterial
für das
Kaltwalzen ohne Oxide und Zunderrückstände von dem vorausgehenden
Heißwalzen
zu erreichen. Als eine Alternative kann das Heißwalzen vollständig oder
teilweise durch Herstellen von Bändern
im Wege des Gießens
ersetzt werden, welche Bänder
eine Dicke dünner
als diejenige, die für
heißgewalzte
Bänder
normal ist, haben können
oder wenige Millimeter dicker sein können, jedoch gehen auch in
diesem Fall dem Kaltwalzen normalerweise das anfängliche Anlassen, Kühlen, das
der Entzunderung dienende Sandstrahlen und das Beizen in dem Umfang
voraus, in dem die Technik überhaupt
verwendet worden ist. Beim Kaltwalzen, das in herkömmlicher
Weise in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Kaltwalzarbeitsgängen, möglicherweise
abwechselnd mit Anlass-, Kühl-, der
Entzunderungs- und Beizarbeitsgängen,
kann die Dicke auf unter 1 mm und in einigen Fällen auf sogar dünnere Abmessungen
verringert werden. Gleichzeitig ist es möglich, auf diesen herkömmlichen
Kaltwalzwerken Bänder
mit einer sehr feinen Oberfläche,
einer so genannten 2B-Oberfläche,
herzustellen, wenn das Walzen durch Wärmebehandlung, Beizen und Nachwalzen
abgeschlossen wird, oder sogar feiner, wenn von einem Blankanlassen
Gebrauch gemacht wird. Der Hauptzweck oder ein zusätzlicher
Zweck des Kaltwalzens kann auch darin bestehen, die Festigkeit des
Bandmaterials zu erhöhen.
Zu diesem Zweck ist auch vorgeschlagen worden, als Ergänzung zum
Kaltwalzen –
EP 0 738 781 –, das Band
im Anschluss an das Anlassen kaltzustrecken, sodass das Band plastifiziert
und permanent verlängert
wird, während
gleichzeitig seine Dicke verringert wird. Des Weiteren ist es bekannt –
US 5 197 179 und
EP 0 837 147 –, mindestens
einen ersten Kaltwalzarbeitsvorgang an dem gekühlten heißgewalzten Band oder an dem
gekühlten
gegossenen Band vor der Wärmebehandlung,
dem Beizen und möglicherweise
weiteren Kaltwalzarbeitsvorgängen
durchzuführen, um
dem Band die gewünschte
endgültige
Abmessung zu verleihen. Jedoch ist es für bisher bekannte Verfahren
und Walzstraßen
charakteristisch, dass sie teuer und/oder schwierig an stark unterschiedliche
Erfordernisse anzupassen sind, was die Banddicke, die Oberflächenzustände und
die Festigkeit des Endprodukts betrifft. Dies trifft insbesondere
zu, wenn Heißwalzen
und anschließendes
Kaltwalzen sowie Arbeitsvorgänge
in Verbindung mit dem Heißwalzen
und Kaltwalzen als integriertes Verfahren der Produktion in Betracht
gezogen werden.
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GB-A-
332 462 betrifft Verbesserungen bei Blechwalzverfahren, einschließlich des
Heißwalzens
auf eine verhältnismäßig geringe
Abmessung gefolgt von Rotwalzen, Anlassen, Beizen und danach Kaltwalzen. Rotwalzen
ist ein Kaltwalzen, das fortgesetzt wird, während das Produkt mit heißem Walzoxid
bedeckt ist, was die Erläuterung
für die
Bezeichnung des Schritts ist. Es gibt keine Angabe dazu, bei welcher
Metallart das Walzverfahren angewendet werden kann. In Hinblick
auf die mit dem Walzen von rostfreiem Stahl verbundenen Schwierigkeiten
erscheint es höchst
unwahrscheinlich, dass das Metall rostfreier Stahl sein sollte.
Auch gibt es keine Angabe dazu, wie das heiße Walzoxid, das das Blech
bedeckt, von der Metalloberfläche
entfernt wird.
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In ähnlicher
Weise offenbart DE-A-19 513 999 keine Walzstraße zum Kaltwalzen von Bändern aus rostfreiem
Stahl, sondern von Bändern
aus nicht-legiertem oder gering legiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt,
wie BH- (= bake hardening), IF- (= interstition free) (zwischenraumfrei),
DP- (= dual phase) (Dualphase), PM- (= partial martensite) (teilweise
Martensit) oder TRIP- (= transformation induced plasticity) (durch Umwandlung
verursachte Formbarkeit) -Stahl. Weiter beginnen die offenbarten
Walzstraßen
und Verfahren mit einem Entzunderer zum Entzundern des Stahlbandes
vor dem Kaltwalzen, Anlassen und Beizen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Zweck der Erfindung, den oben angegebenen Komplex von Problemen
in Angriff zu nehmen und zu lösen.
Dies kann erreicht werden durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 oder durch eine Walzstraße gemäß Anspruch
7. Das Kaltwalzen wird auf einer Walzstraße durchgeführt, die in dem anfänglichen
Teil der Straße
mindestens zwei Anfangskaltwalzwerke in Reihe, hinter diesen Anfangskaltwalzwerken
mindestens eine Anlassfläche
und mindestens einen Beizabschnitt und in einem abschließenden Teil
der Straße
mindestens ein weiteres Kaltwalzwerk aufweist, dass das gegossene
und/oder heißgewalzte
Band, das durch Oxide an den Oberflächen des Bandes dunkel gefärbt ist,
wobei die dunkel gefärbten
Oxide auf den Oberflächen
des Bandes zurückbleiben,
zuerst in mindestens einem der Anfangskaltwalzwerke kaltgewalzt
wird, sodass die Dicke des Bandes um insgesamt 10–75% verringert
wird, dass das Band danach in den Anlass- und Beizabschnitten angelassen
und gebeizt und in dem mindestens einen weiteren Kaltwalzwerk kaltgewalzt
wird, sodass seine Dicke um 2–20%
verringert wird, dass das Band danach wiederum in der gleichen Richtung
durch dieselbe Walzstraße
geführt
wird, wobei das Band wiederum in mindestens einem der Anfangskaltwalzwerke gewalzt
wird, sodass das Band fortlaufend in mindestens einem der weiteren
Kaltwalzwerke und in mindestens einem der Anfangskaltwalzwerke kaltgewalzt
wird, wobei das Kaltwalzen in mindestens drei Kaltwalzwerken ohne
zwischenzeitliches Anlassen die Dicke um insgesamt 30–75% verringert,
bevor das Band wiederum angelassen und gebeizt wird. Wenn das Band
zum zweiten Mal durch die Walzstraße läuft, wird das Band vorzugsweise
wiederum in einer der weiteren Kaltwalzwerke in dem abschließenden Teil
der Walzstraße
gewalzt, jedoch diesmal nur nachgewalzt, wodurch die Dicke des Bandes
um 0,2–1,5%
verringert wird.
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Als
Alternative ist jegliches Walzen in dem abschließenden Teil der Straße ausgeschlossen,
wenn das Band zum ersten Mal durch die Straße läuft, und dies ist insbesondere
der Fall, wenn dort nur ein Nachwalzwerk vorgesehen ist, in welchem
Fall das Band in mindestens drei aufeinander folgenden Kaltwalzwerken
in dem anfänglichen
Teil der Straße
einem Walzen unterzogen wird, wenn das Band zum zweiten Mal zum
Lauf durch die Straße
veranlasst wird, wobei das Band um insgesamt 30–75% verringert wird, bevor
das Band wiederum angelassen und gebeizt und möglicherweise nachgewalzt wird.
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Das
Verfahren, das vorstehend beschrieben worden ist, macht das Herstellen
von Bändern
mit sehr feiner Oberfläche
möglich.
Um eine solche Oberfläche
zu erreichen, ist es jedoch wichtig, dass das Band vor dem Beizen
einer Entzunderung unterzogen wird und dass diese Entzunderung in
einer solchen Weise durchgeführt
wird, dass die Oberflächen
nicht beeinträchtigt
werden. In herkömmlicher
Weise wird die Entzunderung im Wege eines kraftvollen Sandstrahlens
in einem oder mehreren Schritten durchgeführt, eine Behandlung, die jedoch
zu den unerwünschten
Beschädigungen
der Oberflächen
des Bandes führt.
Unter einem Aspekt der Erfindung wird die Entzunderung stattdessen
im Wege des mehrmaligen Biegens des Bandes in unterschiedlichen
Richtungen um Walzen herum zur selben Zeit, zu der das Band kaltgestreckt
wird, sodass es permanent um 2–10%
verlängert
wird, vor dem Beizen gemäß einer
aus
EP 0 738 781 an
sich bekannten Technik durchgeführt.
Durch diese Behandlung wird eine wirksame Entzunderung ohne Beeinträchtigung
der Oberflächen des
Bandes erreicht. Diese Entzunderung kann durch ein mildes Sandstrahlen
ergänzt
werden, das vor oder nach der Entzunderung durchgeführt werden
kann, vorzugsweise vor dem beabsichtigten Entfernen nur loser Oxide,
damit die Ansammlung von Oxiden die anschließende Entzunderung nicht stört. Wenn
das Sandstrahlen nach der Entzunderung durchgeführt wird, wird entsprechend
erreicht, dass lose Oxide entfernt werden, wobei das Sandstrahlen
in jedem Fall in einer so milden Weise durchgeführt wird, dass die metallischen
Oberflächen
des Bandes nicht beeinträchtigt
werden.
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Gemäß dem oben
beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung läuft das Band zweimal durch
die Kaltwalzstraße.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird diese Möglichkeit nicht bei dem Herstellen
von Bändern
verwendet, wenn die angestrebten Ergebnisse in erster Linie dazu
dienen, ein Fertigprodukt mit einer hohen Streckfestigkeit und Oberflächen zu
schaffen, die fein sind, selbst wenn sie die Erfordernisse der 2B- Qualität nicht
erfüllen.
Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
das Kaltwalzen auf einer Walzstraße durchgeführt wird, die in dem anfänglichen
Teil der Straße
mindestens zwei Anfangskaltwalzwerke in Reihe, hinter diesen anfänglichen
Kaltwalzwerken mindestens einen Anlassabschnitt und mindestens einen
Beizabschnitt und in dem abschließenden Teil der Straße mindestens
ein weiteres Kaltwalzwerk aufweist, dass das gegossene und/oder
heißgewalzte
Band, das durch Oxide an den Oberflächen des Bandes dunkel gefärbt ist,
wobei die dunkel gefärbten
Oxide an den Oberflächen
des Bandes zurückbleiben,
zuerst in mindestens einem der anfänglichen Kaltwalzwerke gewalzt
wird, sodass die Dicke des Bandes um insgesamt 10–75% verringert
wird, dass es danach in mindestens einem Anlassofen in einem Anlassabschnitt
angelassen wird, dass es nach dem Anlassen und Walzen einer Entzunderung
in mindestens einer Entzunderereinheit unterzogen wird, in der das
Band mehrmals in unterschiedlichen Richtungen um Walzen zur selben
Zeit herum gebogen wird, zu der das Band kaltgestreckt wird, sodass
das Band permanent um 2–10%
verlängert
wird, wobei bewirkt wird, dass der Zunder zerbricht, dass das Band
danach gebeizt und das gebeizte Band schließlich in einem nicht-geschmierten
Zustand in dem mindestens einen weiteren Kaltwalzwerk kaltgewalzt
wird, wobei die Dicke um 2–20%
verringert wird.
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Wie
in der vorstehenden Beschreibung zum Hintergrund der Erfindung angegeben
worden ist, ist es herkömmlich,
Bänder
zu einer Abmessung von 2–4
mm des heißgewalzten
Fertigbandes heißzuwalzen,
und kann es sogar geschehen, dass das Heißwalzen insgesamt auf unter
1,5 mm durchgeführt
wird. Der komplizierteste Teil des Heißwalzens ist der Endteil, d.h.
wenn mit sehr dünnen
Bändern
gearbeitet wird. Diese Phase ist schwierig zu steuern, und es werden
auch viele Oxide an den Bändern
mit Bezug auf die Dicke des Bandes erzeugt. Weiter ist die Ausbeute
der Produktion des Heißwalzwerks
umso stärker
verringert, je stärker
die Dicke des Bandes verringert wird. Um das Ausgangsmaterial, das
für das
anschließende
Kaltwalzen verwendet wird, weiter zu verbessern, ist es auch vorteilhaft,
das Band von der Endtemperatur des Walzens auf unter 500°C durch Abschrecken
zu kühlen,
um einerseits Oxidschichten so dünn
wie möglich
zu erzeugen und andererseits die Ausfällung von körnigen Grenzschichtcarbiden
in den Oberflächenschichten
zu vermeiden. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besteht der Zweck darin, das anfängliche
Heißwalzen
und die Behandlung des Bandes in Verbindung mit dem Heißwalzen
mit dem anschließenden
Kaltwalzen in einer solchen Weise zu integrieren, dass eine gute
Produktionswirtschaftlichkeit aus einem Gesamtgesichtspunkt mit
einer verbesserten Kapazität
des Heißwalzwerks
ohne die Gefahr von Engpässen
auf der Heißwalzstraße sowie
ein gutes Endprodukt nach dem Kaltwalzen erreicht werden, das die
hohen Anforderungen, so weit eine gute Qualität betroffen ist, erfüllen kann.
Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
von Bändern
aus rostfreiem Stahl, umfassend das Heißwalzen in einem anfänglichen
Arbeitsvorgang und anschließend
das Kaltwalzen auf einer Walzstraße, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heißwalzen angehalten
wird, wenn die Dicke des Bandes auf eine Dicke zwischen 2,5 und
6 mm, vorzugsweise zwischen 3 und 5 mm, verringert worden ist, dass
das so heißgewalzte
Band von der Endtemperatur des Heißwalzens durch Abschrecken
mit einer Kühlgeschwindigkeit
von mindestens 15°C/s
auf unter 500°C
gekühlt
wird, dass es bei dem anschließenden
Kaltwalzen zweimal in derselben Richtung durch die Kaltwalzstraße geführt wird, die
mindestens zwei Kaltwalzwerke im anfänglichen Teil der Straße und hinter
den anfänglichen
Kaltwalzwerken mindestens einen Anlassabschnitt und mindestens einen
Beizabschnitt umfasst, wobei das Band, wenn es zum ersten Mal durch
die mindestens zwei Kaltwalzwerke im anfänglichen Teil der Straße läuft, mit
den dunkel gefärbten
Oxiden gewalzt wird, die das Band in heißem Zustand des Bandes während des
anfänglichen Arbeitsvorgangs
erhalten hat.
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Bei
dem anfänglichen
Kaltwalzen des rostfreien Stahls findet, wenn sich die dunkel gefärbten oxidischen
Beschichtungen auf beiden Seiten des Bandstahls befinden, welche
oxidischen Beschichtungen in Verbindung mit dem anfänglichen
Arbeitsvorgang im heißen
Zustand des Stahls gebildet worden sind, ein Aufbrechen des Oxidzunders
in einem gewissen Ausmaß statt.
Dies kann als ein anfänglicher
Entzunderungsarbeitsgang angesehen werden, der die wirksame Entzunderung
erleichtert, die später,
nach dem Anlassen, bevor das Band gebeizt wird, durchgeführt wird.
Damit es möglich
ist, dieses anfängliche
Aufbrechen wirksam zu nutzen, um das spätere Entzundern und Beizen
zu erleichtern, ist es erwünscht,
dass es so weit wie möglich
in Verbindung mit dem Anlassen nicht weggelassen wird, d.h. Risse
und Brüche
in den Oxidschichten bei dem Anlassen nicht zusammenwachsen. Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung ist es ein Zweck, diese Wirkung
zu vermeiden, d.h. in einem wesentlichen Ausmaß das initiierte Aufbrechen
des Oxidzunders, das durch das anfängliche Kaltwalzen erreicht
wird, an den oxidischen Oberflächenschichten
beizubehalten. Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
das gegossene und/oder heißgewalzte
Band, das durch Oxide an den Oberflächen der Bänder dunkel gefärbt ist,
die von der vorausgehenden Herstellung dieses gegossenen und/oder
heißgewalzten
Bandes zurückbleiben,
in einem oder mehreren aufeinander folgenden Kaltwalzdurchläufen kaltgewalzt
wird, die die Dicke des Bandes um 10–75% verringern und den Oxidzunder
aufbrechen, d.h. so dass Risse in dem Oxidzunder erzeugt werden,
dass das Band dann in einem Ofen mit einer Ofenatmosphäre angelassen
wird, die maximal 10 Vol.-% Sauerstoff, vorzugsweise maximal 6 Vol.-%
Sauerstoff, enthält,
und dass das Band danach gebeizt wird. Die Ofenatmosphäre kann
beispielsweise durch die Technik erreicht werden, die in WO 95/24
509 offenbart ist, deren Inhalt hiermit in diesen Text durch Bezugnahme
aufgenommen wird. Typischerweise wird die Entzunderung im Anschluss an
das Anlassen in einer Weise, die im vorstehenden Teil beschrieben
worden ist, beendet, d.h. durch Kaltstrecken in Verbindung mit einem
wiederholten Biegen des Bandes um Rollen und ohne die Oberfläche zerstörendes Sandstrahlen.
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Weitere
Eigenschaften und Aspekte der Erfindung sind aus den beigefügten Patentansprüchen und aus
der nachfolgenden Beschreibung der Walzstraße und daraus ersichtlich,
wie die Erfindung in der Praxis gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
durchgeführt
werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt die Erfindung und die Walzstraße halb
schematisch, und in
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2 ist
die bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens zum Herstellen von Bändern sehr schematisch gezeigt.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
den Zeichnungen zeigt A einige unterschiedliche Verfahren zum Herstellen
der rostfreien Bänder, vorzugsweise
Bänder
aus austenitischem oder ferritischem rostfreien Stahl, der das Ausgangsmaterial
für den Arbeitsvorgang
auf der nachfolgenden Walzstraße
B bildet, die zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet
wird. Auch sind ferritisch-austenitische Stähle vorstellbar. Drei Verfahren
zum Herstellen des Ausgangsmaterials sind in dem linken Teil A der
Zeichnungen dargestellt. Gemäß dem Verfahren
I werden Brammen 1 auf einer Heißwalzstrasse für die Herstellung
der heißgewalzten
Bänder
mit einer Dicke heißgewalzt,
die für
heißgewalzte
Bänder
normal sein kann, d.h. 1,5–6
mm. Unter einem Aspekt der Erfindung wird jedoch das Heißwalzen
angehalten, bevor oder spätestens
wenn die Dicke auf 2,5 mm verringert worden ist, d.h. sodass die
Bänder
eine Dicke innerhalb des Abmessungsbereichs von 3–6 mm, vorzugsweise
eine Dicke zwischen 3 und 5 mm, erhalten. Die heißgewalzten
Bänder
werden auf eine Temperatur niedriger als 500°C mit einer Geschwindigkeit
von mindestens 15°C/s
in einem Abschreckkühlabschnitt
durch Abschrecken, in geeigneter Weise im Wege eines intensiven
Aufsprühens
von Wasser, gekühlt.
Danach werden die Bänder
zu Wickeln 4 gewickelt, deren weitere Kühlung auf 100°C oder niedriger
veranlasst wird. Durch das schnelle Kühlen auf unter 500°C wird die
Ausfällung
von körnigen
Grenzschichtcarbiden in den Bändern
aus rostfreiem Stahl im Wesentlichen vermieden. Eine weitere durch
das schnelle Kühlen
erreichte Wirkung besteht darin, dass diese Oxidschichten, die unvermeidbar
an den Oberflächen
des Stahlbandes gebildet werden, dünner werden als das, was in
Verbindung mit dem Heißwalzen
und langsameren Kühlen,
insbesondere in Verbindung mit dem Kühlen, nachdem die Bänder zur
Bildung von Wickeln bei einer höheren
Temperatur gewickelt worden sind, normal ist.
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Gemäß dem Verfahren
II werden Bänder
aus rostfreiem Stahl zu der Gestalt von Bändern gemäß irgendeiner Technik gegossen,
die an sich bekannt sein kann und die, so weit es ihre besondere
Art des Arbeitsvorganges betrifft, nicht Teil dieser Erfindung bildet
und daher nicht weiter ins Detail gehend beschrieben wird. Beispielsweise
kann jedoch das so genannte Bandgießen von rostfreiem Stahl mit
Hilfe von Zwillingswalzen Anwendung finden, was eine für den Fachmann
bekannte Technik ist. Das gegossene Band aus rostfreiem Stahl wird
in einer Heißwalzstrasse 2' zu einer Dicke,
die für
rostfreie, heißgewalzte
Bänder
herkömmlich
ist, oder etwas größer, 3–6 mm, siehe
oben, heißgewalzt,
wonach das heißgewalzte
Band unmittelbar in einem Kühlabschnitt 3 durch
Abschreckung gekühlt
und zur Bildung eines Wickels 4 aufgewickelt wird Gemäß dem Verfahren
III wird das Band aus rostfreiem Stahl in der Gestalt eines Bandes
mit einer Dicke, die für
Bänder aus
rostfreiem Stahl normal ist, oder möglicherweise etwas dicker,
d.h. 2,5–6
mm, gegossen, wonach das Band in einem Kühlabschnitt 3' auf eine Temperatur
unterhalb 500°C
mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, die Bildung von körnigen Grenzschichtcarbiden
im Wesentlichen zu vermeiden, und zur Vermeidung von unerwünscht dickem
Oxidzunder an den Oberflächen
des Bandes, d.h. mit einer Geschwindigkeit von mindestens 15°C/s, durch
Abschreckung gekühlt
wird. Die so hergestellten Bänder
werden auf Wickeln 4' aufgewickelt.
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Das
Ausgangsmaterial für
die nachfolgende Arbeit auf der Walzstraße B besteht somit aus den
gegossenen und/oder heißgewalzten
Bändern
aus rostfreiem Stahl 4, 4'. Ein solcher Wickel 4, 4' aus einem Band aus
rostfreiem Stahl ist in den Zeichnungen dargestellt, wie er gerade
von einer Abwickeleinrichtung 6 aus abgewickelt wird. Eine
Hilfs-Abwickeleinrichtung ist mit 6A bezeichnet. Eine Schweißmaschine
zum Verbinden der Bänder,
eine erste Band-Schleifenbildungseinrichtung und ein erster S-Mehrwalzengang sind
mit 7, 8 bzw. 9 bezeichnet. Dann folgt
ein anfänglicher
Kaltwalzabschnitt 10, der aus drei Kaltwalzwerken 11, 12 und 13 besteht,
wobei diese Walzwerke solche des so genannten Z-high- oder 6-high-Typs
sind, was bedeutet, dass jedes von ihnen ein Paar Arbeitswalzen
und zwei Tragwalzen über
und unter der jeweiligen Arbeitswalze aufweist.
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Hinter
dem anfänglichen
Kaltwalzabschnitt 10 folgen eine Entfettungseinrichtung 14,
ein zweiter S-Mehrwalzengang 15 und eine zweite Band-Schleifenbildungseinrichtung 16.
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Das
Band, das von dem Wickel 6 abgewickelt worden ist, ist
in den Zeichnungen mit 5 bezeichnet. Nach dem Durchlauf
durch den anfänglichen
Kaltwalzabschnitt 10 ist das Band mit 5' bezeichnet.
Von der Band-Schleifenbildungseinrichtung 16 aus wird das
Band 5' zuerst
durch eine Wascheinrichtung 17 geführt, bevor es in und durch
einen Anlassofen 18 und einen Kühlabschnitt geführt wird,
der zwei Kühlkammern 19 und 20 umfasst.
Dann folgen ein dritter S-Mehrwalzengang 21, ein Sandstrahlschritt 22 und
ein Entzunderer 24. Auf jeder Seite des Entzunderers 24 befinden
sich ein vierter und ein fünfter
S-Mehrwalzengang 23 bzw. 25.
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Der
Entzunderer
24 besteht aus einem Kaltstreckwerk, dessen
Gestaltung im Detail in
3 in der genannten
EP 0 738 781 dargestellt
ist, die hier durch Bezugnahme in dieser Beschreibung aufgenommen wird.
Ein Kaltstreckwerk dieses Typs umfasst eine Reihe von Walzen, die
das Band abwechselnd in unterschiedlichen Richtungen zur selben
Zeit zwangsweise biegen, zu der das Band im Wege des Kaltstreckens permanent
verlängert
wird. Es ist festgestellt worden, dass mittels eines Kaltstreckwerks
dieses Typs eine wirksame Entzunderung ohne Beeinträchtigung
der Oberflächen
des Bandes unter den Oxidschichten möglich ist.
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Hinter
dem Entzunderer folgt ein Beizabschnitt, der beispielsweise aus
einem anfänglichen
Neolyt- oder elektrolytischen Beizabschnitt 26 und einem
Mischsäure-Beizabschnitt 27 bestehen
kann. Diese Säuremischung
kann beispielsweise aus einer Mischung von Salpetersäure, HNO3, und Fluorwasserstoffsäure, HF, bestehen. Das gebeizte
Band, das mit 5'' bezeichnet
ist, kann dann in einer dritten Band-Schleifenbildungseinrichtung 28 gelagert
werden.
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Ein
weiteres abschließendes
Kaltwalzwerk ist mit 32 bezeichnet. Dieses Walzwerk besteht
gemäß der Ausführungsform
aus einem vier-high-Walzwerk, d.h. einem Walzwerk mit einem Paar
Arbeitswalzen und einer Tragwalze über bzw. unter der Arbeitswalze,
was ein Walzen mit Verringerungen um bis zu 15 bis 20% in Abhängigkeit
von der Art des rostfreien Stahls (austenitisch oder ferritisch,
wobei die ferritischen Stähle
normalerweise mit einem höheren
Grad der Verringerung als austenitische Stähle gewalzt werden können) gestattet. Alternativ
kann das abschließende
Kaltwalzwerk aus einem zwei-high-Walzwerk bestehen, das nur zum
Nachwalzen bestimmt ist. Im Anschluss an das Walzwerk 32 sind
ein sechstes S-Mehrwalzengang 32, ein Riichtwalzwerk 34,
eine Trocknungseinheit 36, ein siebter S-Walzengang 36 und
eine Randschneideeinheit 37 vorgesehen, bevor das Band 5''' zur
Bildung eines Wickels 40 auf einem Wickler 38 aufgewickelt
wird. Ein Hilfs-Wickler ist mit 38A bezeichnet.
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Gemäß den verschiedenen
Aspekten der Erfindung sollte das Band aus rostfreiem Stahl einmal
oder zweimal durch die Walzstraße
B laufen. Dies wird jetzt im Detail unter Bezugnahme auf 2 offenbart,
in der nur die wesentlichsten Einrichtungen gezeigt sind, während andere
Teile, beispielsweise eine Schweißmaschine, S-Walzgänge, Ablenk-
und Führungswalzen,
Schleifenbildungseinrichtungen etc. weggelassen worden sind, damit
die Prinzipien der Erfindung klarer sind. Bezugszeichen in Klammern
bezeichnen Bandmaterial, das gerade behandelt wird, wenn das Material
zum zweiten Mal durch die Walzstraße B läuft.
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Das
Walzen auf der Walzstraße
B wird damit begonnen, dass das heißgewalzte oder gegossene Band 5 aus
rostfreiem Stahl von dem Wickel 4', 4 des Bandmaterials
abgewickelt wird. Es besitzt dann noch seine dunkle, oxidische Beschichtung,
die in dem vorausgehenden Arbeitsgang in Teil A erhalten worden
ist. Dieses Band wird mit einer Verringerung der Dicke um insgesamt
mindestens 10% und maximal 75% in einem, zwei oder allen drei Walzwerken 11, 12, 13 in
dem anfänglichen
Kaltwalzabschnitt 10, vorzugsweise mit einer Flächenverringerung
um 20–50%
kaltgewalzt. Die vergleichsweise dünnen, dunklen Oxidschichten
an den Bandoberflächen,
die nach dem Heizwalzen oder Gießen durch Kühlen im Wege des Abschreckens
erhalten worden sind, sind so geschmeidig, dass sie während der
Kaltwalzarbeitsgänge
in dem anfänglichen
Kaltwalzabschnitt 10 nicht in einem Ausmaß zerbrochen
werden, dass sie von dem Substrat, d.h. der Metalloberfläche, gelöst werden.
Jedoch werden Risse in den Oxidschichten gebildet, d.h. der Zunder
auf den Stahlbändern reißt. Dies
scheint für
das nachfolgende Beizen von wesentlicher Bedeutung zu sein, dessen
Wirksamkeit hierbei verbessert wird, was seinerseits für die Erzielung
von feinen Oberflächen
an dem Endprodukt von Bedeutung ist.
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In
dem Anlassofen 18 wird das so kaltgewalzte Band 5' durch Erhitzen
auf eine Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs von 1.050–1.200°C während einer
so langen Zeitspanne angelassen, dass das Band durchgehend erhitzt
und rekristallisiert wird. Gemäß einem
Aspekt der Erfindung enthält
der Ofen 18 maximal 10 Vol.-% Sauerstoff, vorzugsweise
maximal 6 Vol.-% Sauerstoff. Eine Ofenatmosphäre dieser Art kann auf unterschiedliche
Weise erreicht und aufrechterhalten werden, beispielsweise und in
geeigneter Weise dadurch, dass der Ofen mittels eines Brenners erhitzt
wird, der einen flüssigen
oder gasförmigen
Brennstoff verbraucht, der mittels eines Gases verbrannt wird, das
mindestens 85 Vol.-% Sauerstoff und höchstens 10 Vol.-% Stickstoff
enthält,
wie in der WO 95/24 509 beschrieben ist. In der Atmosphäre, die
arm an Sauerstoff ist, in dem Ofen 18, werden diejenigen
Oberflächen
der Stahlbänder,
die durch die Risse in dem Oxid freigelegt worden sind, die durch
Kaltwalzen in dem anfänglichen
Kaltwalzwerk 10 gebildet worden sind, nur in einem geringen
Ausmaß oxidiert,
was für
die nachfolgende Entzunderung günstig
ist, die vorzugsweise in dem Kaltstreckwerk 24 geführt wird.
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In
den Kühlkammern 20 wird
das Band 5' auf
unter einem 100°C
gekühlt,
bevor es in dem Sandstrahlabschnitt 22 mild sandgestrahlt
wird, was eine erste Maßnahme
für das
Entfernen der Oxide und des Zunders von den Bandoberflächen ist.
Insbesondere werden Oxide, die lose sind, im Wege des Sandstrahlens
entfernt, um die anschließende
Entzunderung durch Ansammlung von Oxiden nicht zu verschlechtern.
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Das
Band wird in dem Entzunderer 24 zwischen einer Vielzahl
von Walzen unter wiederholtem Biegen hindurchgeführt und streckverlängert, wobei
der Oxidzunder als weitere vorbereitende Maßnahme vor dem Beizen in den
Beizeinheiten 26 und 27 zerbrochen wird, wo der
Oxidzunder vollständig
entfernt wird.
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Das
so gebeizte Band 5'' wird dann auch
in dem abschließenden,
zusätzlichen
Kaltwalzwerk 32 kaltgewalzt, das so bemessen ist, dass
es die Dicke zusätzlich
um bis zu 20% verringern kann. Vorzugsweise ist die Verringerung
der Bandabmessung in dem abschließenden Kaltwalzwerk 32 mindestens
2% und normalerweise nicht größer als
15%, in geeigneter Weise mindestens 8% und maximal 12%. Das Band 5''' wird
dann zur Bildung eines Bandwickels 40 aufgewickelt.
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Möglicherweise
kann die Entzunderung in dem Kaltstreckwalzwerk 24 vollständig weggelassen
werden, oder wird das Kaltstrecken nur in einem geringen Ausmaß, etwa
0,5–2%
oder etwa 1,5% durchgeführt. Jedoch
kann gemäß einem
Aspekt der Erfindung auch ein ausgedehnteres Kaltstrecken, vorzugsweise
jedoch nicht größer als
5%, ins Auge gefasst werden. Wenn das Kaltstrecken vollständig weggelassen
wird, wird die Entzunderung im Wege eines milden Strahlens mit Stahlschrot
in Kombination mit einem Bürsten
durchgeführt, einer
Entzunderungsart der Behandlung, die infolge des anfänglichen
Kaltwalzens an oxidischen Oberflächen und
des anschließenden
Anlassens in der besonderen Atmosphäre in dem Anlassofen 18 ermöglicht werden kann.
Auch die Alternative "leichtes
permanentes Strecken (0,5–2%)
+ mildes Strahlen und Bürsten" ist vorstellbar.
Danach wird das Band in dem Beizabschnitt 28–27 gebeizt
und abschließend
aufgewickelt.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung wird das Band danach ein weiteres Mal durch
die Walzstraße in
derselben Richtung wie während
des ersten Durchlaufs hindurchgeführt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
kann das erhaltene Produkt das Endprodukt sein.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung wird der Bandwickel 40 nach einer
Zeitspanne, die unter anderem von der logistischen Planung der Produktion
in der Anlage abhängt,
zu der Abwickeleinrichtung 6 oder 6A in der Anfangsposition
der Walzstraße
transportiert, wo das Band (5''') für den zweiten
Durchlauf des Bandes durch die Walzstraße B abgewickelt wird. Während das
Band während
des ersten Durchlaufs möglicherweise
nur in einem oder zwei der Walzwerke 11–13 in dem anfänglichen
Kaltwalzabschnitt 10 gewalzt wurde, wird es diesmal in
zwei oder drei der Walzwerke 11–13 gewalzt, sodass
im Wesentlichen die gewünschte
Endabmessung des Bandes erreicht wird. Die Gesamtverringerung der
Dicke in dem Walzabschnitt 10 bei dem zweiten Durchlauf
des Bandes durch diesen Abschnitt hängt von der gewünschten
Endabmessung ab und kann bis zu insgesamt 60% und bis zu mindestens
20%, vorzugsweise bis zu mindestens 30%, betragen. Nach dem zweiten
Durchlauf durch den Kaltwalzabschnitt 10 wird das Kaltwalzen
des Bandes, das jetzt mit (5IV )
bezeichnet ist, abgeschlossen. Die abschließende Behandlung besteht aus
einem erneuten Durchlauf des Bandes durch den Anlassofen 18,
die Kühlkammern 19 und 20 und
die Beizabschnitte 26 und 27. Jedoch wird es diesmal überhaupt
nicht in der Sandstrahleinheit 22 oder dem Entzunderer 24 gemäß einem
Aspekt der Erfindung behandelt, da die Oxidation der Bandoberflächen bei
dieser Gelegenheit so unbedeutend ist, dass weder eine Entzunderung
in dem Kaltstreckwalzwerk 24 noch ein Strahlen in dem Sandstrahlwerk 22 notwendig
ist. Das angelassene Band kann daher nach dem Kühlen in den Beizeinheiten 26 und 27 sofort
gebeizt werden. Die Behandlung wird durch Nachwalzen um 0,2–1,5%, vorzugsweise
um etwa 0,5%, oder durch Hartwalzen um 2–20%, vorzugsweise um 10–15%, in
dem Kaltwalzwerk 32 und/oder im Wege des Richtens durch
Strecken in dem Richtwalzwerk 34 vor dem endgültigen Aufwickeln
abgeschlossen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird es jedoch auch während des
zweiten Durchlaufs durch die Walzstraße in dem Entzunderer 24 behandelt,
wobei der Zweck in diesem Fall darin besteht, die Streckfestigkeit
des Bandes durch Kaltstrecken zu erhöhen. In dem abschließenden Kaltwalzwerk 32 wird
es dann möglicherweise
ein weiteres Mal gewalzt, jedoch diesmal nur nachgewalzt mit einer
Verringerung der Dicke um 0,2 bis 1,5%, vorzugsweise um etwa 0,5%,
um die gewünschten
feinen Oberflächen
zu schaffen. Die Behandlung des Bandes (5VI )
wird dann beendet, und das Band wird wieder aufgewickelt. Als Alternative
wird das Band (5V ), statt nachgewalzt
zu werden, mit derselben starken Verringerung der Dicke gewalzt
wie dann, wenn das Band das erste Mal in dem abschließenden Kaltwalzwerk 32 gewalzt
wird, wenn der Zweck darin besteht, ein Band mit einer sehr hohen
Streckfestigkeit herzustellen.
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Die
obige Beschreibung beschreibt bevorzugte Ausführungsformen gemäß verschiedenen
Aspekten der Verfahren zur Verwendung der Walzstraße B. Es
ist ein besonderer Vorteil der Gestaltung der Walzstraße B, dass
die Walzstraße
oder Teile derselben auch für
Arbeitsvorgänge
verwendet werden können,
die auf die Herstellung nicht nur von Bändern mit sehr feinen, glänzenden
Oberflächen,
sondern auch von Bändern
mit Merkmalen gerichtet sind, die für einige Anwendungen von signifikanterer
Bedeutung sind als sehr glänzende Flächen, wie
beispielsweise Bändern
mit einer hohen Festigkeit oder Bändern mit einem geringeren
Grad der Verbesserung, jedoch mit Vorteilen unter dem Gesichtspunkt
der Kosten. Zu dem letztgenannten Zweck kann die Behandlung beispielsweise
bereits angehalten werden, nachdem das Band 5" nach dem ersten Durchlauf durch den
ersten Kaltwalzabschnitt 10, den Anlass- und den Kühlabschnitt
und die Beizabschnitte die Beizabschnitte 26, 27 durchlaufen
hat. In dem Entzunderer 24 kann das Band um 2–10% kaltgestreckt
werden, was eine signifikante Verbesserung der Festigkeit schafft.
Diese Behandlung kann jedoch weggelassen werden, wenn eine solche
Vergrößerung der
Festigkeit/Streckfestigkeit nicht gewünscht ist. Als Alternative
kann das Kaltstrecken ersetzt oder abgeschlossen werden durch ein
Kaltwalzen um 2–20%
in dem abschließenden
Kaltwalzwerk 32, das in diesem Falle an nicht-geschmierten
Oberflächen
durchgeführt
wird, wenn das Band das abschließende Kaltwalzwerk zum ersten
Mal durchläuft,
wonach der Arbeitsvorgang durch Aufwickeln des Bandes abgeschlossen
wird.
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Eine
weitere Variante der Ausführungsform,
bei der das Band nur einmal durch die Walzstraße B hindurchgeführt wird,
ist die folgende. Zuerst wird das gegossene und/oder heißgewalzte
Band mit seinen an den Oberflächen
zurückbleibenden
dunklen Oxiden, in mindestens einem der anfänglichen Kaltwalzwerke 11–13 in
dem Kaltwalzabschnitt 10 mit einer Gesamtverringerung um
10–75%,
vorzugsweise mit einer Gesamtverringerung um 20–50% gewalzt, bevor es in dem
Anlassofen 18 angelassen wird. Die Ofenatmosphäre besteht aus
der im vorausgehenden Teil beschriebenen Atmosphäre. Nach dem Kühlen wird
das Band mit seinem aufgerissenen, leicht zerbrochenen Zunder so
mild sandgestrahlt, dass die metallischen Oberflächen nicht beeinträchtigt werden.
Die Entzunderung kann möglicherweise
in dem Kaltstreckwerk 24 im Wege des Streckens um 2–10% ergänzt werden.
Danach wird das Band in den Beizeinheiten 26 und 27 gebeizt.
Die dabei erhaltenen gebeizten Oberflächen sind vergleichsweise fein,
was es gestattet, dass das Band mit diesen Oberflächen beispielsweise
für Gestaltungseinzelheiten
ohne irgendeine weitere Oberflächenbehandlung
verwendet wird. Im Anschluss an das Beizen wird keine weitere Behandlung
durchgeführt
als, sofern notwendig, herkömmliches
Richten in dem Riichtwalzwerk 34, Bescheiden des Randes
etc. und Aufwickeln.
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Diese
Beispiele und Alternativen zeigen die Vielseitigkeit und Anpassbarkeit
der Walzstraße
an verschiedene Bedürfnisse,
soweit das Endprodukt betroffen ist.
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BEISPIEL
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Eine
Bramme aus rostfreiem, austenitischen Stahl der Qualität ASTM 304
wird in einem Steckel-Walzwerk heißgewalzt, um ein Band mit einer
Breite von 1.530 mm und einer Dicke von 4,0 mm zu erhalten. Unmittelbar
nach dem Walzen wird das Band von der abschließenden Walztemperatur von etwa
900°C auf
unter 500°C
während
etwa 10 s durch Aufsprühen
von Wasser im Wege des Abschreckens gekühlt, wonach das Band aufgewickelt
wird. Durch das schnelle Kühlen
vor dem Aufwickeln ist die Bildung von körnigen Grenzschichtcarbiden
im Wesentlichen vermieden. Gleichzeitig werden auch die dunklen
Oxidschichten an den Oberflächen
des Bandes verhältnismäßig dünn.
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Der
Bandwickel wird dann zu der Walzstraße der Erfindung transportiert,
abgewickelt und zuerst mit seinen dunklen Oxidschichten in zwei
der Walzwerke 11–13 in
dem anfänglichen
Kaltwalzabschnitt 10 auf eine Dicke von 2,05 mm kaltgewalzt,
wobei die Oxidschichten reißen,
ohne sich jedoch zu lösen.
Danach wird das Band in dem Anlassofen 18 in einer an Sauerstoff
armen Atmosphäre,
die zuvor beschrieben worden ist, bei einer Temperatur von 1.120°C während einer
ausreichend langen Zeitspanne, um vollständig rekristallisiert zu werden,
angelassen, wonach das Band auf unter 100°C in den Kühlkammern 19 und 20 gekühlt wird.
Dann werden die Oberflächen
des Bandes in der Sandstrahleinheit 22 sehr mild mit Stahlschrot
sandgestrahlt, wonach das Band einer Entzunderung in dem Streckwalzwerk 24 unterzogen
wird, bevor es gebeizt wird, zunächst
durch elektrolytisches Beizen in dem Abschnitt 26 und dann
in einer gemischten Säure
(Mischung aus Salpetersäure,
HNO3, und Fluorwasserstoffsäure, HF)
in dem Beizabschnitt 27. In dem abschließenden Kaltwalzwerk 32 wird
das gebeizte Band dann mit einer Verringerung der Dicke um 9,8%
auf das Maß von
1,85 mm kaltgewalzt, wonach das Band auf einem Winkel aufgewickelt
wird.
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Das
Band wird dann zu der Ausgangsposition zurücktransportiert. Infolge des
schweren Kaltwalzens, dem das Band in dem abschließenden Kaltwalzarbeitsgang
in dem Walzwerk 32 unterzogen worden ist, ist es in einem
erheblichen Ausmaß umwandlungsgehärtet worden,
und wird es daher nicht leicht beschädigt, und kann es daher ohne
die Gefahr, dass die Bandoberflächen
beschädigt
werden, transportiert und gehandhabt werden. Das Band wird daher
wieder abgewickelt und diesmal in allen drei Walzwerken 11–13 in
dem anfänglichen
Kaltwalzwerk 10 mit einer Gesamtverringerung der Dicke
um 45,9% auf das Maß von
1,0 mm gewalzt. Das Band wird dann in derselben Weise wie während des
ersten Durchlaufs durch die Walzstraße angelassen, gekühlt und
dann gebeizt, jedoch nicht sandgestrahlt oder kaltgestreckt vor
dem Beizen gemäß dem Beispiel. Schließlich wird
das Band in dem abschließenden
Kaltwalzwerk 32 nachgewalzt, wodurch eine weitere Verringerung
der Dicke um etwa 0,5% erzielt wird, wobei das Band eine Oberflächenfeinheit
Ra_ von 0,12 μm
erreicht, d.h. was sehr gut der 2B-Oberfläche entspricht.
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Wie
aus dem Vorausgehenden ersichtlich ist, ist das Kaltwalzwerk der
Erfindung äußerst vielseitig,
so weit es seine Verwendung für
die Herstellung von rostfreien Bändern
mit sehr feinen Oberflächen
und/oder von Bändern
mit anderen wünschenswerten
Eigenschaften oder gewünschten
Merkmalen betrifft. In der nachfolgenden Tabelle ist eine Anzahl
dieser alternativen Arten der Herstellung von Bändern unter Bezugnahme auf die
Benutzung der verschiedenen Einheiten zur Verringerung der Dicke,
die in der Walzstraße
vorgesehen sind, angegeben, d.h. die anfänglichen Kaltwalzwerke, das
Entzunderungs-/Kaltstreck-Walzwerk, die auch zur Verringerung der
Dicke des Bandes verwendet werden können, und das Kaltwalzwerk
oder möglicherweise eine
Vielzahl von Kaltwalzwerken, die das Ende der Straße bilden.
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