DE1271519B

DE1271519B - Verfahren zum Plattieren eines Bandes aus rostfreiem Stahl mit einem Band aus Kohlenstoffstahl

Info

Publication number: DE1271519B
Application number: DE19621271519
Authority: DE
Inventors: John Kalla; Emory B Michel; Edward J Roehl
Original assignee: Pittsburgh Steel Co
Current assignee: Pittsburgh Steel Co
Priority date: 1962-03-16
Filing date: 1962-03-16
Publication date: 1968-06-27

Description

Verfahren zum Plattieren eines Bandes aus rostfreiem Stahl mit einem Band aus Kohlenstoffstahl Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Plattieren eines Bandes aus rostfreiem Stahl mit einem Band aus Kohlenstoffstahl, wobei das Band aus rostfreiem Stahl eine metallische Zwischenschicht aufweist, beide Bänder erwärmt und durch Walzschweißen unter Dickenverminderung miteinander verbunden werden.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein Band rostfreien Stahles mit einer Zwischenschicht aus Eisen versehen und mit einem Band aus Kohlenstoffstahl in Berührung gebracht, wobei die Eisenzwischenschicht unmittelbar auf dem Band aus Kohlenstoffstahl aufliegt, die Bänder an den Kanten aneinandergeschweißt und in einem Ofen auf eine Temperatur gebracht werden, bei der es nach einem anschließenden Aufbringen von Druck auf die Bänder zu einer Verschweißung kommt. Wie Versuche gezeigt haben, läßt sich hiernach aber keine befriedigende Plattierung erreichen.
Man kennt auch ein Verfahren, bei dem eine Stahlplatte und eine chromhaltige Platte dadurch zu einem Verbundmetall vereinigt werden, daß z. B. eine Chromnickelplatte mit einer verhältnismäßig dicken Nickelzwischenschicht von etwa 0,05 bis etwa 0,13 mm Dicke versehen wird, worauf die chromhaltige Platte mit ihrer Nickelzwischenschicht auf die Stahlplatte aufgebracht, mit dieser auf etwa 982° C bis etwa 1260° C erhitzt und beide Platten dann zum Zwecke der metallischen Verbindung gewalzt oder sonstwie heiß bearbeitet werden. Der Verbrauch an Nickel sowie an Brennstoffen zur Erzeugung der erforderlichen Temperatur ist hierbei beträchtlich. Weiter war es beim Plattieren von Eisenbändern mit Kupfer, Nickel oder deren Legierungen bekannt, das Eisenband auf etwa 300° C bis 500° C zu erhitzen und mit den nicht erhitzten, aufzuplattierenden Metallbändern im Kaltwalzverfahren zu verbinden. Die Stärke der Plattierungsauflage beträgt hierbei '/io bis '/Eo der Stärke des Eisenbandes. Das gleiche Verfahren wird zum Plattieren von Eisenbändern, die auf 500° C bis 700° C erhitzt sind, mit nicht erhitzten Auflagen aus Chromnickelstählen angewendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß durch die Plattierung nicht nur eine dauerhafte Verbindung geschaffen wird, sondern auch dünne Bleche hergestellt werden können, wobei einerseits eine optimale Stärke für die metallische Zwischenschicht und andererseits eine optimale Verformungs- bzw. Verbindungstemperatur erreicht werden soll. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Zwischenschicht in an sich bekannter Weise aus Nickel besteht und etwa 0,00254 mm bis etwa 0,00508 mm dick ist, die Erwärmungstemperatur bei an sich bekannter, sauerstofffreier Atmosphäre etwa 900° C bis 1010°C beträgt und die Gesamtdicke der beiden Bänder durch den Walzdruck um etwa 30 % bis 45 % vermindert wird. Dabei stellt Nickel eine Zwischenschicht dar, die sich leicht unter Druck mit zu plattierenden Bändern bei dem nachfolgenden Walzschweißen nach diesem Verfahren verschweißen läßt, während sich Eisen für diesen Zweck als ungeeignet erwiesen hat.
Bei einem nach diesem Vorschlag durchgeführten Verfahren erreicht man, wie noch darzustellen sein wird, eine ausgezeichnete Verschweißung der beiden Metalle miteinander. Dabei beträgt die Dicke der Nickelzwischenschicht aber nur 1/r, bis 1/2s der Stärke, die man bislang nach dem zum Stande der Technik zählenden, erörterten Verfahren für notwendig gehalten hat. Weiterhin liegt auch die Temperatur bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um 82° C bis 250° C niedriger als bei dem bekannten Verfahren, so daß man eine erhebliche Wärmeersparnis bzw. Leistungssteigerung bei der verwendeten Erwärmungsanlage erzielen kann. Schließlich erlaubt das neue Verfahren insbesondere die Herstellung auch dünner Bänder, wie sie von der weiterverarbeitenden Industrie bevorzugt gewünscht werden.
Bei diesem Verfahren stellt die Dicke der Nickelzwischenschicht einen kritischen Faktor dar, und man hat festgestellt, daß die Dicke der Nickelzwischenschicht größer als 0,00254 mm, und zwar vorzugsweise etwa 0,00508 mm betragen soll. Bei Dicken von weniger als 0,00254 mm ergibt sich keine gute Bindung, während Dicken über 0,00508 mm brauchbar sind, aber nicht wirtschaftlich, wenn auch Dicken bis zu etwa 0;0254 mm als obere Grenze verwendet werden können.
Nach dem Aufbringen der Nickelzwischenschicht auf das Band aus rostfreiem Stahl wird dieses an die eine Seite des zu plattierenden Bandes aus niedriggekohltem Stahl herangeführt. Falls dies erwünscht oder notwendig ist, können die Bänder zwischen Walzen oder durch eine andere Glättvorrichtung hindurchgeführt werden, um die Bänder zu glätten, so daß sie flach aufeinanderIiegen.
Die Bänder werden dann durch einen Ofen geführt, in dem die Streifen auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der sie sich miteinander verschweißen, wenn sie anschließend einem Druck ausgesetzt werden. Der Ofen, in dem die Bänder erwärmt werden, soll zweckmäßigerweise mit Kantenführungsrollen oder gleichwertigen Vorrichtungen versehen sein, um das Fluchten der Kanten zu gewährleisten.
Die Temperatur, auf die die Bänder in dieser Weise erwärmt werden, stellt einen äußerst wichtigen Faktor dar, und zwar liegt die Erwärmungstemperatur im Bereich von etwa 900° C bis 1010° C, bei einer optimalen Temperatur von 955° C. Temperaturen unterhalb dieses Bereichs erfüllen nicht den Zweck, und Temperaturen oberhalb dieses Bereichs sind unwirtschaftlich und unnötig.
Einen weiteren wichtigen Faktor bildet die Schaffung einer sauerstofffreien Atmosphäre im Ofen, da andernfalls die Flächen der Bänder und der Nickelzwischenschicht so stark oxydieren, daß bei dem nachfolgenden Walzschweißen keine hinreichende Bindung zwischen den Bändern erzielt wird. Zu diesem Zweck wird im Ofen eine sauerstofffreie Atmosphäre aufrechterhalten. Wasserstoff bildet für diesen Zweck eine ideale Atmosphäre, jedoch wird aus wirtschaftlichen Gründen der Wasserstoff bis zu einem gewissen Grade mit Stickstoff gemischt, wobei der Grad der Mischung mindestens so hoch ist, daß diese Mischung verbrennt, wenn sie aus dem Ofen in die umgebende Luft heraustritt. Diese Mischung stellt gleichzeitig eine Sicherheitsmaßnahme dar, da bei der Verwendung von reinem Wasserstoff beim Austreten eine explosive Mischung in der umgebenden Luft oder im Ofen entstehen könnte. Man hat festgestellt, daß in diesem Falle die in der Industrie verwendete Reduktionsatmosphäre, die Kohlenoxyd und/oder Kohlendioxyd oder Wasserdampf enthält, für die Zwecke der Erfindung nicht geeignet ist und im Ofen nicht verwendet werden kann.
Nachdem die Bänder auf die erforderliche Temperatur erwärmt worden sind, werden sie unmittelbar nach dem Verlassen des Ofens zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, wobei eine Druckschweißung erfolgt. Zur Vermeidung einer Oxydation der Bänder oder der Zwischenschicht nach Austritt aus dem Ofen sollen die Druckwalzen so nahe wie möglich am Ofen angebracht werden. Beim Durchtritt der erwärmten Bänder zwischen den Walzen werden sie auf ihrer gesamten Breite miteinander verschweißt, so daß ein plattiertes Band erzeugt wird.
Es wurde festgestellt, daß bei den vorgesehenen Temperaturbedingungen die Walzschweißung unter Drücken durchgeführt werden muß, bei denen eine Verminderung der Dicke der miteinander verbundenen Steifen zwischen 30 % und 45 % erzielt wird, um eine gute Bindung zu erzielen.
Aus vorstehendem ergibt sich, daß ein Verfahren zum Herstellen von Bändern aus plattiertem rostfreiem Stahl geschaffen worden ist, bei dem verschiedene kritische Faktoren Anwendung finden, um die Herstellung eines äußerst brauchbaren Erzeugnisses zu gewährleisten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist außerdem zur Herstellung eines aus drei Schichten bestehenden Stahlbandes geeignet, wobei auf jeder Seite eines Bandes aus Kohlenstoffstahl ein Band aus rostfreiem Stahl, das mit einer Nickelzwischenschicht versehen ist, aufgebracht wird und die drei Bänder erwärmt und durch Walzen geführt werden, um sie miteinander zu verschweißen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Plattieren eines Bandes aus rostfreiem Stahl mit einem Band aus Kohlenstoffstahl; wobei das Band aus rostfreiem Stahl eine metallische Zwischenschicht aufweist, beide Bänder erwärmt und durch Walzschweißen unter Dickenverminderung miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht in an sich bekannter Weise aus Nickel besteht und etwa 0,00254 mm bis etwa 0,00508 mm dick ist, die Erwärmungstemperatur bei an sich bekannter, sauerstofffreier Atmosphäre etwa 900° C bis 1010° C beträgt und die Gesamtdicke der beiden Bänder durch den Walzdruck um etwa 304/o bis 45% vermindert wird.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstofffreie Atmosphäre. aus einer Mischung von Wasserstoff und Stickstoff besteht und praktisch frei von Kohlenoxyd und Wasserdampf ist, wobei der Grad der Mischung des Wasserstoffs mit dem Stickstoff mindestens so hoch liegt, daß die Mischung beim Austritt in die umgebende Luft verbrennt; jedoch keine explosive Mischung bildet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 589298, 622422, 912-773.