DE1527597B2 - METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE BAND BY ROLLER CLADDING - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE BAND BY ROLLER CLADDINGInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Verbundband durch Walzplattieren eines Stahlbandes mit einem Band aus einer über 7% Zinn enthaltenden, heterogenen Leichtmetallegierung, wobei das Stahlband nach Reinigung und Aufrauhen der dem Leichtmetallband zugekehrten Oberfläche z. B. induktiv unter Schutzgas erhitzt und das Leichtmetallband bei Raumtemperatur zugeführt und erst unter dem Walzenspalt vom heißen Stahl erwärmt wird.The invention relates to a method for producing composite strip by roll cladding a steel strip with a tape made of a heterogeneous light metal alloy containing more than 7% tin, wherein the steel strip after cleaning and roughening the surface facing the light metal strip z. B. inductively heated under protective gas and fed the light metal strip at room temperature and only below the nip is heated by the hot steel.
Es sind mehrere Verfahren bekannt, um Bleche, Bänder od. dgl. aus Leichtmetallegierungen auf Stahl auch kontinuierlich durch Walzen aufzuplattieren. So wurde vorgeschlagen, den Stahl nach entsprechender Oberflächenbehandlung in kaltem Zustand mit einem auf 350 bis 550° C erhitzten Leichtmetallband unter Walzdruck gemeinsam zu verformen und zu plattieren, wobei sich der Stahl um etwa 40% und das Leichtmetall um etwa 60% verformt.Several methods are known for converting sheets, strips or the like from light metal alloys to steel also to be plated continuously by rolling. So it was suggested that the steel according to the appropriate Surface treatment in the cold state with a light metal strip heated to 350 to 550 ° C to be deformed and clad together under rolling pressure, whereby the steel is about 40% and the light metal is deformed by about 60%.
Bei einem anderen Verfahren wird das Stahlband unter Schutzgas auf 550 bis 750° C erhitzt und unter Walzdruck mit dem kalt zugeführten Leichtmetallband zusammengebracht, wobei der Stahl praktisch unverformt bleibt und wobei das Leichtmetall sich um 50 bis 60% verformt und dem Stahl Wärme entzieht. Der Stahl selbst bleibt bei diesem Verfahren praktisch unverformt, was nur gelingt, wenn die obere auf das Leichtmetall wirkende Walze unangetrieben als Schleppwalze ausgebildet ist. Das Leichtmetallband wird im letzten Teil mit dem Stahlband gemeinsam zur Walze geführt, wobei es durch Wärmeleitung und Strahlung auf dem Wege zum Walzenspalt bis auf 490°C erwärmt wird. Diese Verfahren sind unbrauchbar für Leichtmetallegierungen mit Zinngehalten über 7%, weil unter dem Zeit-, Temperatur- und Verformungseinfluß das flüssige Zinn aus der heterogenen Legierung herausgequetscht wird und jegliche Verbindung verhindert.In another process, the steel strip is heated to 550 to 750 ° C under protective gas and below Rolling pressure brought together with the cold-fed light metal strip, the steel being practical remains undeformed and the light metal deforms by 50 to 60% and removes heat from the steel. The steel itself remains practically undeformed in this process, which is only possible if the upper on the light metal acting roller is unpowered as a drag roller. The light metal band In the last part, it is guided to the roller together with the steel belt, whereby it is carried out by heat conduction and radiation is heated up to 490 ° C on the way to the nip. These procedures are useless for light metal alloys with tin contents above 7%, because under the time, temperature and deformation influence the liquid tin is squeezed out of the heterogeneous alloy and any connection prevented.
Bekannt ist auch, Stahl und Leichtmetall gemeinsam vor dem Plattieren auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Zinns derart zu erwärmen, daß selbst durch zusätzliche Reibungs- und Verformungswärme bei einem 35%igen Plattierstich das Zinn in der Leichtmetallegierung nicht flüssig wird. Bei diesem Verfahren, bei dem der Stahl etwa 20% und das Leichtmetall etwa 55% verformt wird, zeigt es sich, daß nur in einem sehr kleinen Temperaturbereich unterhalb des Schmelzpunktes des Zinns mit mittelmäßiger Bindung zu rechnen ist. Es ist darüber hinaus außerordentlich schwierig, besonders bei längeren Bandstreifen die Temperatur auf die erforderlichen 5° C genau zu halten, so daß dieses Verfahren nur für kürzere Bandstreifen Verwendung findet. Die zeitlich bedingte Ofenwärmung von Stahl und Leichtmetall vor dem Plattieren bewirkt eine nachteilige Oxydation des Leichtmetalls.It is also known to bring steel and light metal together before plating to a temperature below to heat the melting point of the tin in such a way that even by additional frictional and deformation heat with a 35% plating stitch the tin in the light metal alloy does not become liquid. In this process, in which the steel is deformed about 20% and the light metal about 55%, shows it turns out that only in a very small temperature range below the melting point of tin with mediocre bond is to be expected. It is also extremely difficult, especially on long journeys Tape strips keep the temperature to the required 5 ° C exactly, making this procedure is only used for shorter strips of tape. The time-dependent furnace heating of steel and light metal prior to plating causes detrimental oxidation of the light metal.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Verbundband durch Walzplattieren eines Stahlbandes mit einem Band aus einer über 7% Zinn enthaltenden heterogenen Leichtmetallegierung zu entwickeln, wobei das Zinn in der Leichtmetallegierung in fester Form erhalten bleibt und gleichzeitig eine feste Plattierverbindung erzielt wird.The invention is now based on the object of a method for producing composite tape by roll cladding a steel strip with a strip of a heterogeneous one containing over 7% tin To develop light metal alloy, with the tin in the light metal alloy in solid form is maintained and at the same time a firm clad connection is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stahl auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, daß im Walzenspalt im Augenblick der Berührung zwischen dem Stahl und dem Leichtmetall nur die zu plattierende Oberfläche des Leichtmetallbandes eine Kontakttemperatur in Höhe der maximal zulässigen Solidustemperatur der Leichtmetalllegierung erreicht, sie aber dabei nicht überschreitet. Aus der deutschen Patentschrift 706 401 ist zwar ein Walzplattierverfahren bekannt, mit dem auf 3 bis 5 mm dicke auf etwa 400° C erhitzte Eisenbleche 2 bis 2,5 mm dicke Aluminiumbleche aufplattiert werden. Durch dieses Verfahren wird jedoch eine feste Plattierverbindung nicht erreicht, da die Aluminiumbleche an der zu plattierenden Oberfläche nicht die maximal zulässige Solidustemperatur erreichen.This object is achieved according to the invention in that the steel is heated to such a high temperature is heated that in the nip at the moment of contact between the steel and the light metal only the surface of the light metal strip to be plated has a contact temperature equal to the maximum permissible solidus temperature of the light metal alloy is reached, but not exceeded. From the German patent specification 706 401 a roll cladding process is known with which on 3 Up to 5 mm thick iron sheets heated to about 400 ° C, 2 to 2.5 mm thick aluminum sheets are plated on will. However, a firm clad connection is not achieved by this method because the aluminum sheets the maximum permissible solidus temperature on the surface to be clad is not exceeded reach.
Aus der britischen Patentschrift 917 986 ist zu entnehmen, daß Stahl und über 5% Zinn enthaltendes Leichtmetall gemeinsam vor dem Plattieren auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Zinns derart erwärmt werden, daß bei einem im Mittel 35%igen Plattierstich das Zinn in der Leichtmetallegierung nicht flüssig wird. Bei diesem Verfahren, bei dem der Stahl etwa 2 bis 10% und das Leichtmetall etwa 20 bis 40% verformt werden, zeigt sich, daß nur in einem kleinen Temperaturbereich unterhalb des Schmelzpunktes des Zinns mit mittelmäßiger Bindung zu rechnen ist.From British Patent 917,986 it can be seen that steel and more than 5% tin containing Light metal together before plating to a temperature below the melting point of the Tin are heated in such a way that with an average of 35% plating stitch the tin in the light metal alloy does not become liquid. In this process, in which the steel is about 2 to 10% and that Light metal are deformed by about 20 to 40%, it turns out that only in a small temperature range medium bonding is to be expected below the melting point of tin.
Bei vergleichsweise dicken Stahlbändern ist es vorteilhaft, wenn das Verbundband unmittelbar hinter dem Walzenspalt in bekannter Weise (deutsche Patentschrift 1 196 931) beispielhaft durch Druckluft oder Wasser gekühlt wird, um das Austreten von eventuell flüssig gewordenem Zinn zu verhindern. Da das aufzuplattierende Leichtmetallband beim Walzplattieren stärker verformt wird als der Stahl, verändert sich analog im Walzenspalt das Masseverhältnis Stahl zu Leichtmetall. Unter Berücksichtigung der zusätzlich entstehenden Verformungs- und Reibungswärmen und der Wärmeableitung von Stahl und Leichtmetall an die gekühlten Walzen wird zwischen Stahl und Leichtmetall ein völliger Temperaturausgleich über den ganzen Querschnitt des Leichtmetalls erreicht.In the case of comparatively thick steel strips, it is advantageous if the composite strip is immediately behind the nip in a known manner (German Patent 1 196 931), for example by means of compressed air or water is cooled in order to prevent the leakage of any liquid tin. Since the light metal strip to be cladded is more deformed than the steel during roll cladding, In the same way, the mass ratio of steel to light metal changes in the roller gap. Considering the additional deformation and frictional heat and the heat dissipation of steel and light metal on the cooled rollers, there is a complete temperature equalization between steel and light metal Reached over the entire cross-section of the light metal.
Unter der Annahme, daß Bandlänge und Bandbreite von Stahl und Leichtmetall gleich groß, die spezifische Wärme von Stahl cSt = 0,12 (cal/g°C) und die von Leichtmetall cL = 0,21 (cal/g°C) und die spezifischen Gewichte für Leichtmetall yL = 2,7 (g/cm3) und für Stahl ys, = 7,9 (g/cm3) sind, ergibt sich eine Wärmebilanz, wonach die beim Walzplattieren zuzuführende Gesamtwärmemenge Q (cal) der Summe aus der dem Stahlband zuzuführenden Wärmemenge Qs, (cal) und der dem Leichtmetallband zuzuführenden Wärmemenge QL (cal) entspricht. (Die mit dem Index St versehenen Größen beziehen sich auf das Stahlband und die mit dem Index L versehenen Größen auf das Leichtmetallband.) Assuming that the strip length and strip width of steel and light metal are the same, the specific heat of steel c St = 0.12 (cal / g ° C) and that of light metal c L = 0.21 (cal / g ° C) and the specific weights for light metal are y L = 2.7 (g / cm 3 ) and for steel y s = 7.9 (g / cm 3 ), the result is a heat balance according to which the total amount of heat Q (cal ) corresponds to the sum of the amount of heat Qs, (cal) to be supplied to the steel strip and the amount of heat Q L (cal) to be supplied to the light metal strip. (The sizes with the index St relate to the steel band and the sizes with the index L relate to the light metal band.)
Es ist alsoSo it is
Q = Qst + Ql-Q = Qst + Ql-
Nach der kalorimetrischen Gleichung istAccording to the calorimetric equation is
Q = G -c ■At Q = G -c ■ At
Qst = G5, ■ Cs,' A ts, QL = GL-cL- AtL. Qst = G 5 , ■ Cs, 'A t s , Q L = G L -c L - At L.
Es ist G = Bandgewicht (g), c = spezifische Wärme (cal/g°C) und At = Temperaturunterschied zwischen Anfangs- und EndtemperaturIt is G = sliver weight (g), c = specific heat (cal / g ° C) and At = temperature difference between the start and end temperature
G = y -s -l-bG = y -s -l-b
(jp, ^= V^r * Sc* 'I'D (jp, ^ = V ^ r * Sc * 'I'D
GL = yL-sL-l-b.G L = y L -s L -lb.
Es ist γ = spezifisches Gewicht (g/cm3), s = Dicke des Bandes (mm), I = Länge des Bandes (mm) und b = Breite des Bandes (mm).It is γ = specific weight (g / cm 3 ), s = thickness of the tape (mm), I = length of the tape (mm) and b = width of the tape (mm).
Im vorliegenden Fall ist s variabel und das Produkt aus / · b konstant = 1.In the present case, s is variable and the product of / · b is constant = 1.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten Werte ist:Taking into account the above values:
Qst = Gs, -cs, · A ts, = ySt ■ Cs, " «sr ' Δ ts,
= 7,9 · 0,12 · sSt · A ts, = 0,95 · ss, · Δ tSt ; Qst = G s , -c s , · A t s , = y St ■ Cs, "« sr ' Δ ts,
= 7.9 * 0.12 * s St * A t s , = 0.95 * s s , * Δ t St ;
Ql = GL - CL - A tL = yL ■ cL ■ sL ■ Δ tL
= 2,7 · 0,21 · sL- AtL = 0,56 · sL ■ AtL. Ql = G L - C L - A t L = y L ■ c L ■ s L ■ Δ t L
= 2.7 · 0.21 · s L - At L = 0.56 · s L ■ At L.
Daraus ergibt sich:This results in:
QSl = 0,95-sSi(iSi-i0)
QL = 0,56 · st (tL - t0)
Q = (0,95· sSl + 0,56 · sJ · (tsol- t0). Q Sl = 0.95-s Si (i Si -i 0 )
Q L = 0.56 s t (t L - t 0 )
Q = (0.95 s Sl + 0.56 sJ (t sol - t 0 ).
Bei einer Anfangstemperatur t0 = 00C und einer Leichtmetallanfangstemperatur tL errechnet sich die Stahltemperatur iS( unter Berücksichtigung dessen, daß die dem Stahlband zugeführte Wärmemenge Q das Leichtmetallband an der Oberfläche gerade auf Solidustemperatur isoi des Leichtmetalls erhitzen soll, wie folgt:At an initial temperature t 0 = 0 0 C and a light metal initial temperature t L , the steel temperature i S is calculated (taking into account that the amount of heat Q supplied to the steel strip should just heat the light metal strip on the surface to the solidus temperature i soi of the light metal, as follows:
(0,95 ·5SI + 0,56 ·sL)t„t = 0,95 ·sSt ·tSt + 0,56 -sL-tL. (0.95 · 5 SI + 0.56 · s L ) t " t = 0.95 · s St · t St + 0.56 -s L -t L.
Daraus kann die erforderliche Temperatur iSl für das Stahlband ermittelt werden:The required temperature i Sl for the steel strip can be determined from this:
h, =h, =
0,95 ■ sst ■ tsol 0,56· sL-tsol 0,56-sL-tL 0.95 ■ s st ■ t sol 0.56 · s L -t sol 0.56-s L -t L
0,95 · ss, 0.95 s s ,
0,95 · sSt 0.95 s St.
0,95 · sst 0.95 s st
ts, = t„, + 0,59 ■ t„, -^- - 0,59 ■ tL ■ -^- ts, = t ", + 0.59 ■ t", - ^ - - 0.59 ■ t L ■ - ^ -
sSt s St sSt s St
ts, = tsoi + (0,59 tsol - 0,59 tL )-^ . t s , = tsoi + (0.59 t sol - 0.59 t L ) - ^.
Für tL = 20° istFor t L = 20 °
is, = tsoi + (0,59 t„t - 11,8) -^,is, = tsoi + (0.59 t "t - 11.8) - ^,
sSt s St
für iso, = 2240C muß betragen:
tst = 224+ 120 sL/sSt, for i so , = 224 0 C must be:
t st = 224+ 120 s L / s St ,
für tsol = 228°C muß betragen:
tst = 228 + 123 sjss„ for t sol = 228 ° C must be:
t st = 228 + 123 sjs s "
für tsol = 2320C muß betragen:
ts, = 232 + 125for t sol = 232 0 C must be:
t s , = 232 + 125
Bei den in Frage kommenden Al-Sn-Lagerlegierungen schwankt der Soliduspunkt je nach zusätzlichen Legierungskomponenten zwischen 224 und 232° C. Hierbei muß die Stahltemperatur, durch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Berührungspunkt der zu plattierenden Flächen keine Uberhitzung über den Soliduspunkt der Leichtmetallegierung eintreten darf, auf einen Wert von 120, 123 oder 125 mal dem Wandstärkeverhältnis von Leichtmetall zu Stahl über den Soliduspunkt gebracht werden. In der Zeichnung ist die Stahltemperatur über dem Soliduspunkt des Leichtmetalls in Abhängigkeit vom Verhältnis Leichtmetallstärke zu Stahlstärke dargestellt. With the Al-Sn bearing alloys in question the solidus point varies between 224 and, depending on the additional alloy components 232 ° C. Here, the steel temperature, by the method according to the invention in the contact point the surfaces to be plated do not overheat beyond the solidus point of the light metal alloy may occur, to a value of 120, 123 or 125 times the wall thickness ratio of light metal to steel can be brought above the solidus point. In the drawing the steel temperature is above that Solidus point of the light metal shown as a function of the ratio of light metal thickness to steel thickness.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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