DE1527532C3 - Anordnung zum Walzplattieren von Kohlenstoffstahl mit rostfreiem Stahl - Google Patents

Description

unter Verwendung des der Grundnaht entsprechenden Schweißmaterials hergestellt ist.

Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird zunächst eine erste Schweißverbindung zwischen den Randleisten und den Deckplatten geschaffen, welche nicht nur eine normale Haltefunktion ausübt, sondern bei welcher die beim Auswalzen auftretenden Scherspannungen, ohne durch eine Kerbwirkung verstärkt zu werden, optimal gleichförmig auf die gesamten äußeren Stirnkantenbereiche des Metallplattenpakets verteilt werden können. Ferner werden auch die Umgebungszonen der Schweißnaht durch die Anwendung der vorstehend definierten erfindungsgemäßen Kriterien derart ausgebildet, daß die Verbindung insgesamt Höchstbelastungen standhalten kann. Es wird nämlich mit der speziellen Anbringung dieser Wurzelnaht vermieden, daß sich eine Legierung aus den Bestandteilen der Deckplatten und der Randleisten sowie der Kernplatten ausbilden kann, was noch den zusätzlichen Vorteil ergibt, daß die Plattierungsanordnung in ihrer Gesamtheit, also bis zum äußeren Randbereich hin, eine gleichförmige Materialstruktur besitzt.

Mit der erfindungsgemäßen Anbringung einer Decknaht in verdeckter Lichtbogenschweißung, welche unter ferritischen Temperaturbedingungen durchgeführt werden soll, wird erreicht, daß außer einer zusätzlichen Haltewirkung über diese Schweißnaht der die Schweißnaht umgebende Materialbereich, insbesondere der vergleichsweise schmale Randleistensteg, nicht während des Schweißens verspröden kann, so daß beim Walzvorgang auch die beabsichtigte Ausbiegung der Randleisten nicht zu einem unerwünschten Bruch führt.

Es ist zwar aus Koch »Handbuch der Schweißtechnologie, Lichtbogenschweißen«, Düsseldorf, 1961, Seiten 161 bis 201, allgemein bekannt, bei bestimmten Schweißnahtausformungen zunächst eine Grundnaht zu schweißen und danach die verbleibende Schweißnahtfuge aufzufüllen. Die angegebene technische Wirkung der Grundnaht besteht in den bekannten Fällen jedoch hauptsächlich in einer Stützfunktion, auf Grund der ec möglich ist, die nachfolgenden Lagen mit größeren Stromstärken zu schweißen. Unter Berücksichtigung dieser bekannten Grundsätze wird auch die Wurzelnaht immer dort hingelegt, wo eine Abstützung erforderlich ist, das heißt z. B. bei X-Nähten innerhalb der Nahtkreuzung. Eine technische Wirkung im Sinne einer Festigkeitsunterstützung und einer gewissen Spannungsausgleichsfunktion haben bekannte Wurzelnähte jedenfalls nicht, auch nicht zufällig, da sich sonst deren Lage und Ausbildung nach Betriebsbelastungskriterien richten müßte.

Erst durch die besondere, erfindungsgemäße Ausbildung der Grundnaht in einer die inneren Kantenbereiche der Randleisten erfassenden Weise in Verbindung mit der gewählten Schweißart werden die hervorragenden technischen Wirkungen der erfindungsgemäßen Anordnung zum Walzplattieren von Kohlenstoffstahl mit rostfreiem Stahl erzielt. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung wurden ganz bewußt Belastbarkeitsmerkmale berücksichtigt, die gerade während des Auswalzens wirksam werden und zu erheblichen Scherbeanspruchungen der Schweißnähte führen, zu Beanspruchungen also, welche bei herkömmlichen Verbindungsarten überhaupt nicht auftreten.

Vorteilhafterweise können die Randleisten aus Kohlenstoffstahl der Stahlsorten gemäß der SAE-Nr. 1006 bis 1010 bestehen. Damit wird insbesondere erreicht, daß der Rand des Metallplattenpakets während der Walzung nicht so stark auskühlt, was dazu beiträgt, daß die Innenlage mit den Randleisten während der Walzung verschweißen kann. Auf jeden Fall gewährleisten die Randleisten aus niedrig legiertem Kohlenstoffstahl eine höhere Warmverformbarkeit der Ränder, wodurch auch die Beanspruchungen der Schweißnähte erheblich vermindert werden.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung werden nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Teilansicht eines Eckenabschnitts einer Anordnung zum Walzplattieren von Kohlenstoffstahl mit rostfreiem Stahl nach den Merkmalen der Erfindung,

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführung der Anordnung gemäß F i g. 1 mit einem Leitungsanschluß, welcher zum Innenraum des Plattenpakets führt,

F i g. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte, perspektivische Teilansicht eines Eckenabschnitts einer Anordnung zum Walzplattieren von Kohlenstoffstahl mit rostfreiem Stahl, bei welcher der Kohlenstoffstahl lediglich einseitig beschichtet wird,

F i g. 4 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung gemäß F i g. 3 mit einer Verbindungsleitung zum Innenraum des Lagenpakets.

In der nachfolgenden Beschreibung sind offizielle Kurzbezeichnungen der USA-SAE-AISI-Norm aufgeführt. Es handelt sich bei den Stahlsorten 1006 bis 1010 um schweißbare Kohlenstoffstäbe, die gemaß SAE-1006 max. 0,08 % C, 0,25 bis 0,40 % Mn, 0,040 % P und max. 0,050 % S sowie im Fall des Stahls SAE-1010, 0,08 bis 0,13 »/0 C, 0,30 bis 0,60% Mn sowie max. 0,040% P und 0,050% S enthalten. Bei den nachstehend mit »304« und »308« angegebenen rostfreien Stahlsorten, handelt es sich ebenfalls um Kurzbezeichnungen der SAE-AISI-Norm. Es werden darunter gut und ohne größere Gefahr interkristalliner Korrosion verschweißbare, austentische, rostfreie Stähle verstanden. So besitzt der Stahl »304« folgende Zusammensetzung: max. 0,08 % C, max. 2,0 % Mn, max. 0,04 % P, max. 0,03 % S, max. 1,0 % Si, 8 bis 10 bzw. 11 «/0 Ni und 18 bis 20% Cr. Der Stahl »308« besitzt gegenüber dem Stahl »304« einen auf 10 bis 12 % Ni und 19 bis 21 % Cr erhöhten Legierungsgehalt.

In den F i g. 1 und 2 ist eine Kernplatte 10 mit einer oberen und einer unteren Deckplatte 11 und 12 aus rostfreiem Stahl dargestellt, wobei die Lagen aus rostfreiem Stahl um die ganze Platte aus Kohlenstoffstahl herum etwas größer als diese sind bzw. über sie hinausragen und alle Platten bzw. Lagen vor dem Zusammensetzen mechanisch, beispielsweise durch Bürsten, gereinigt worden sind. Um die Kernplatte 10 herum werden zwischen die Deckplatten 11 und 12 Randleisten 13 aus Kohlenstoffstahl der Stahlsorte 1006 und mit abgeschrägten Kanten 14 nach Reinigung ihrer der Kernplatte zugewandten Flächen eingefügt. Die Dicke der Randleisten 13 sollte etwa zwischen 6,5 und 19 mm liegen. Die Abschrägungen werden unter Anwendung des sogenannten »MIG«- Verfahrens (Metall-Inert-Gas) und unter Verwendung eines etwa 1,6 bis 3,2 mm Durchmesser besitzenden Schweißdrahts aus rostfreiem Stahl der Stahl-

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Sorten 304 bzw. 308 oder aus Kohlenstoffstahl der In den F i g. 3 und 4 ist eine Anordnung aus zwei Stahlsorten 1006 bis 1010 zunächst mit einer Wur- Abstand voneinander besitzenden Kohlenstofftafeln zelnaht 15 ausgefüllt. Dabei muß die Schweißhitze 30 und 31 mit zwei zwischen diesen angeordneten vorsichtig so reguliert werden, daß die Bildung eines Tafeln 32 und 33 aus rostfreiem Stahl dargestellt, teilweise aus rostfreiem Stahl bestehenden Bereichs 5 Die Tafeln 32 und 33 aus rostfreiem Stahl sind durch in der Schweißzone vermieden wird. Das Lagenpaket eine Trennmasse bzw. Trennschicht 34 voneinander wird anschließend mittels verdeckter Lichtbogen- getrennt, während die Kohlenstofftafeln 30 und 31 schweißung vollständig um einen Umfang herum an allen Randkanten die Platten aus rostfreiem Stahl verschweißt, wobei eine Decknaht 16 aus rostfreiem überragen. Um die zwischen den überstehenden Stahl der Stahlsorten 304 bzw. 308 oder, in dem to Rändern gebildeten Zwischenräume praktisch aus-FaIl, in dem die Wurzelnaht 15 aus Kohlenstoffstahl zufüllen, sind Randleisten 35 und 36 sowie Endbesteht, aus einer diesem entsprechenden Stahlsorte leisten 37 und 38 vorgesehen. Die Rand- und Endaufgebracht wird, welche den Zwischenraum zwi- leisten 35 bis 38 sind an ihren Außenrändern vorsehen der Randleiste, der ersten Wurzelnaht und der zugsweise abgeschrägt und die Sohlen der Abschräjeweils anliegenden Plattierungslage ausfüllt. Die 15 gungen, wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, mit Schweißhitze sollte so geregelt werden, daß in der Wurzelnähten 39 ausgefüllt. Eine darübergelegte Schweißzone leicht ferritische Bedingungen einge- Decknaht 40 füllt die Abschrägungen bzw. den Behalten werden. Zwischen der hinteren Randleiste 13 reich zwischen den Einsätzen und den Platten 30 und der Kernplatte 10 kann ein Zwischenraum 10 α und 31 aus. Alle Leisten werden bei 50 auch an ihren vorgesehen sein, der bei Lagenpaketen von Dicken 20 Ecken verschweißt, um eine völlig abgedichtete Einunter etwa 76 mm etwa 25 mm, und bei Lagenpake- heit zu bilden. Die hintere Endleiste 38 ist mit einem ten von mehr als etwa 76 mm Dicke etwa 50 mm eingeschweißten Rohranschluß 41 versehen, über den betragen sollte, und der die unterschiedlichen Aus- der Innenraum des Lagenpakets evakuiert werden dehnungen von Kohlenstoffstahl und rostfreiem kann.
Stahl bei Wärmebehandlung berücksichtigt. 25 Die auf diese Weise zusammengesetzte Anordnung

Alle Ecken der Randleisten werden, wie bei 49 wird auf die in Verbindung mit der Ausführungsform

dargestellt, verschweißt, um eine völlig dichte Ein- gemäß F i g. 1 und 2 beschriebene Weise erwärmt

heit zu bilden. und ausgewalzt.

In der einen endseitigen Randleiste 13 (F i g. 2) ist Beim Auswalzen von Lagenpaketvorbrammen für

eine Bohrung 17 vorgesehen, die mit einem An- 30 einseitige Plattierung zu Bändern oder Streifen, kann

schlußrohr 18 versehen ist, über welches das Innere eine Anfangsstärke von etwa 100 bis 250 mm ver-

des Lagenpakets unter Unterdruck gesetzt werden wendet werden. Das effektive Stärkeabnahmever-

kann. Es kann ebenfalls ein Inertgas, vorzugsweise hältnis beim Warmwalzen beträgt bis zu etwa

unter Atmosphärenunterdruck, in das Lagenpaket 100:1.

eingeblasen werden, um noch im Lagenpaket ein- 35 Die Ausbildung der vorgenannten Anordnung in

geschlossene Luft zu verdrängen. Verbindung mit der Anwendung der unter Atmo-

Die auf vorstehend beschriebene Weise zusammen- sphärenunterdruck befindlichen Inertgasatmosphäre gesetzte Anordnung wird anschließend auf eine Tem- bzw. des Unterdrucks und selbstverständlich die peratur von etwa 1066 bis 1260° C erwärmt. Bei mechanische Reinigung, bilden eine der Grundlagen diesen Temperaturen werden die Deckplatten und 40 für die zufriedenstellende Herstellung des WaIzdie Randleisten infolge des höheren Atmosphären- produkts. Die Anordnungen können in beliebigen drucks außerhalb des Lagenpakets fest gegen die Walzwerken und nach beliebigen Stichplänen aus-Kernplatte gedrückt. Da sich das Lagenpaket in gewalzt werden. Bei der beschriebenen Plattierungsglühendem Zustand befindet, werden die Rand- anordnung kann die Stärken- oder Querschnittsleisten und die Plattierungsschichten durch den 45 abnähme der Lagenpakete ebenso groß sein wie beim Atmosphärendruck verformt. Dieser Druck ist groß Walzen von Vollmaterial aus rostfreiem Stahl oder genug, eine ausreichend große Flächenhaftung zu diese Abnahmeverhältnisse sogar noch übersteigen, schaffen, um die abschließende Verbindung der ohne daß Brüche im Bereich der Randleisten auf-Lagen beim Warmwalzen auf die gewünschte Fertig- treten können. Eine Zwischenaufwärmung ist nicht dicke zu unterstützen. Beim Auswalzen verschweißt 50 erforderlich.

sich der Kohlenstoffkern sowohl mit den Kohlen- Nach dem Auswalzen der Anordnung zum Warm-

stoffstahlendleisten längs seiner Randkanten als auch band ist es lediglich noch erforderlich, die Schweiß-

mit den Deckplatten aus rostfreiem Stahl, so daß ein nähte, jedoch nicht die Randleisten, abzutrennen. Bei

vollständiger Verbundkörper entsteht, ohne daß die Verwendung von Kohlenstoff Stahlschweißdraht ist

Problematik der Rißbildung längs der Randkanten ₅₅ nur ein sehr geringes Besäumen nötig, etwa in der

und der damit auftretende Effekt einer Oxydation Größenordnung, wie es für die Herstellung von aus

auftritt. rostfreiem Stahl bestehenden Bändern ausreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 diese bekannte Anordnung einem Walzvorgang Patentansprüche: unterworfen wird, ergeben sich einerseits wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der mit-

1. Anordnung zum Walzplattieren von Koh- einander zu verbindenden Materialplatten und andelenstoffstahl mit rostfreiem Stahl, bestehend aus 5 rerseits auf Grund der inneren Spannungsverhälteinem mehrlagigen Metallplattenpaket mit min- nisse, bedingt durch die Walzdeformation beim destens einer Kernplatte der einen Stahlsorte, auf Walzen, starke Schubspannungen, welche zum deren äußeren Oberflächen zwei Deckplatten der größten Teil auf die außenliegenden Schweißnähte anderen Stahlsorte aufliegen, wobei sämtliche einwirken. Da nun die Schweißnähte der bekannten Randabschnitte beider Deckplatten allseits über io Anordnung unmittelbar in der Wirkungsrichtung der die Stirnflächen der Kernplatte hinausragen, so- Hauptspannungsbeanspruchung liegen, wird gerade wie mit zwischen den überstehenden Randberei- wegen der an den Kantenflächen ausgebildeten Spalte chen der Deckplatten vorgesehenen, den gesamten sich eine Kerbwirkung einstellen, durch welche die Stirnflächenumfang der Kernplatte abdeckenden Gesamtbelastung der Schweißverbindung noch erRandleisten aus Kohlenstoffstahl, die mit den 15 höht wird. Wenn es nämlich an der Schweißverbin-Deckplatten verschweißt sind, wobei die Schweiß- dung beim Auswalzen der Anordnung zu Undichtigverbindung zwischen den einander gegenüber- keiten infolge von Rißbildungen kommt, besteht die liegenden Flächen der Randleisten und der Deck- erhöhte Gefahr eines Eindringens oxydierender Gase platten aus einer Naht eines Werkstoffs besteht, in die Innenräume der Plattierungsanordnung, woder der Zusammensetzung der Randleisten oder 20 durch bekannterweise keine zuverlässige und gleichder Deckplatten entspricht, dadurch ge- förmig feste Verbindung zwischen den Plattierungskennzeichnet, daß die Naht aus einer die partnern gewährleistet werden kann.

inneren Kantenbereiche der Randleisten erfassen- Zwar ist es bei einer weiteren Plattierungsanord-

den Grundnaht (15, 39) besteht, die mittels einer nung (USA.-Patentschrift 3 116 549) ganz allgemein

Metall-Inertgas-Schweißung hergestellt ist, und 25 bekannt, zwei übereinanderliegende Schweißnähte

ferner aus einer Decknaht (16, 40) besteht, die zwischen den Randleisten und den Deckplatten vor-

mittels einer in verdeckter Lichtbogenschweißung zusehen, jedoch ist hierbei die erste Schweißnaht

unter Verwendung des der Grundnaht ent- flächig auf der gesamten Außenfläche der Randleiste

sprechenden Schweißmaterials hergestellt ist. aufgetragen und kann dabei lediglich die Berührungs-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 3° spalte zwischen den Randleisten und den Deckplatten kennzeichnet, daß die Randleisten (13, 35, 36, 37, überbrücken. Die zweite, äußere Schweißnaht füllt 38) aus Kohlenstoffstahl der Stahlsorten gemäß den gesamten Abstand zwischen den beiden Deckder SAE-Nr. 1006 bis 1010 bestehen. platten aus. Ein wesentlicher Nachteil bei einer derartigen Schweißverbindung besteht einmal darin,

35 daß bereits durch die Art der Anbringung der ersten

Schweißnaht — ebenso wie auch bei der vorstehend

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung beschriebenen Anordnung — die Gefahr besteht, daß zum Walzplattieren von Kohlenstoffstahl mit rost- die beim Auswalzvorgang verstärkt in der Ebene der freiem Stahl, bestehend aus einem mehrlagigen Berührungsspalte auftretenden Schubspannungen zu Metallplattenpaket mit mindestens einer Kernplatte 4° einer Rißbildung in der ersten Schweißnaht führen, der einen Stahlsor'.e, auf deren äußeren Oberflächen womit die geforderte Dichtigkeit des Innenraums zwei Deckplatten der anderen Stahlsorte aufliegen, sicherlich nicht mehr gewährleistet sein kann. Zum wobei sämtliche Randabschnitte beider Deckplatten anderen ist es zur Erstellung einer im Querschnitt allseits über die Stirnflächen der Kernplatte hinaus- derart großflächigen zweiten Schweißnaht als Deckragen, sowie mit zwischen den überstehenden Rand- 45 naht erforderlich, zusätzlich zu einer kostenaufwenbereichen der Deckplatten vorgesehenen, den ge- dig großen Menge an Schweißmaterial auch noch samten Stirnflächenumfang der Kernplatte abdecken- hohe Wärmemengen zuzuführen, wodurch eine Verden Randleisten aus Kohlenstoffstahl, die mit den sprödung der äußeren Deckplattenbereiche auftreten Deckplatten verschweißt sind, wobei die Schweiß- kann, durch welche eine unerwünschte Rißbildung verbindung zwischen den einander gegenüberliegen- 50 im Randbereich unter den Deformationsbedingungen den Flächen der Randleisten und der Deckplatten beim Auswalzen, wenn überhaupt, dann nur durch aus einer Naht eines Werkstoffs besteht, der der Zu- aufwendige Zwischenglühschritte, einschränkbar ist. sammensetzung der Randleisten oder der Deck- Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, unter

platten entspricht. Vermeidung der Nachteile des Bekannten, eine An-

Bei bekannten Anordnungen dieser Art (USA.- 55 Ordnung zum Walzplattieren von Kohlenstoffstahl Patentschrift 2 704 883) sind die Randleisten aus mit rostfreiem Stahl zu schaffen, bei der das Metall-Kohlenstoffstahl mit den Deckplatten aus rostfreiem plattenpaket derart miteinander zu einer auswalz-Stahl derart verbunden, daß lediglich deren außen- baren Einheit verschweißt ist, daß unabhängig vom liegende Kantenabschnitte, welche entweder etwas Grad der Walzdeformation stets eine sichere und zuabgeschrägt oder völlig unbearbeitet sind, mit einer 60 dem gasdichte Verbindung der einzelnen Platteneinzigen Schweißnaht versehen wurden. Diese einzige elemente gewährleistet ist.

Schweißnaht ist an dem dem Kohlenstoffplattenkern Diese Aufgabe wird bei Anordnungen der ein-

abgewandten Außenrand der Randleisten vorgesehen, gangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch ge- und zwar dergestalt, daß an den Kantenflächen der löst, daß die Naht aus einer die inneren Kanten-Randleisten spaltförmige Abschnitte ausgebildet 65 bereiche der Randleisten erfassenden Grundnaht bewerden, deren Flächen an den jeweils benachbarten steht, die mittels einer Metall-Inertgas-Schweißung Innenflächen der Deckplatten anliegen, also nicht hergestellt ist, und ferner aus einer Decknaht besteht, mit diesen Innenflächen verbunden sind. Wenn nun die mittels einer in verdeckter Lichtbogenschweißung