DE19860472A1

DE19860472A1 - Verfahren zum Vergüten von Stahlbändern

Info

Publication number: DE19860472A1
Application number: DE1998160472
Authority: DE
Inventors: Joerg Huber; Manfred Wilhelm; Julius Mazurkiewicz; Heinz Hoefinghoff; Peter Rademacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-06
Also published as: WO2000039349A1; JP2002533575A; EP1060277A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Vergüten von Stahlbändern im Durchlauf, bei dem das Bandmaterial zum Härten auf eine Härtetemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt sowie zum Anlassen einer Anlaßtemperatur ausgesetzt wird, wird zwecks Erreichen eines quasi konstanten Härteverlaufs bei Stahlbänders mit über die Bandlänge variabler Banddicke das Bandmaterial beim Anlassen so erwärmt, daß es die Anlaßtemperatur erst unmittelbar vor Verlassen der Anlaßzone erreicht. Damit hat die Verweilzeit auf Anlaßtemperatur keinen Einfluß mehr auf die Endhärte des Bandmaterials, diese wird vielmehr ausschließlich von der Anlaßtemepratur bestimmt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Vergüten von Stahlbändern im Durchlauf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Unter Vergüten von Stahlbändern versteht man deren Wärmebehandlung zum Erzielen einer optimalen Kombination von Zähigkeit und Zugfestigkeit. Das Vergüten setzt sich zusammen aus dem Härten und dem Anlassen. Beim Härten wird das Bandmaterial auf Temperaturen, die oberhalb des Linienzugs GSK im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm liegen, erwärmt, dort für eine Verweilzeit belassen und dann in einem Kühlbad mit einer etwas größeren als der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit abgeschreckt. Beim Anlassen wird das solchermaßen gehärtete Stahlband auf die sog. Anlaßtemperatur erwärmt und nachfolgend gekühlt.

Beim Vergüten von Stahlbändern, insbesondere Federstahlbändern, mit über die Bandlänge variabler Banddicke nach diesem Verfahren tritt das Problem auf, das der dünnere Bandbereich seine Anlaßtemperatur eher erreicht als der dickere Bandbereich und damit in Verbindung mit der Verweilzeit auf der Anlaßtemperatur weicher wird als der dickere Handbereich.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß beim Vergüten von Stahlbändern, insbesondere von Federstahlbändern, mit über die Handlänge variabler Banddicke trotz sich ständig ändernder Banddicke ein quasi konstanter Härteverlauf in Längsrichtung des Stahlbandes erzielt wird. Dadurch, daß die Anlaßtemperatur erst "so spät wie möglich" erreicht wird, ist die Verweilzeit des Bandmaterials auf Anlaßtemperatur extrem gering, und die Endhärte des Stahlbandes wird ausschließlich durch die Anlaßtemperatur bestimmt, während die Verweilzeit keinen Einfluß mehr auf die Endhärte hat.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.

Um die vorgenannte Forderung nach extrem kurzer Verweilzeit auf Anlaßtemperatur in einfacher Weise zu realisieren, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Anlaßzone in mehreren Temperaturzonen unterteilt und das Stahlband so durch die Temperaturzonen hindurchgeführt, daß es die die Anlaßtemperatur herbeiführende Temperaturzone zuletzt durchläuft. Durch das damit erreichte Vorwärmen des Handmaterials auf noch unterhalb der eigentlichen Anlaßtemperatur liegende Temperaturen, ist das Handmaterial bereits so weit erwärmt, daß in der letzten Temperaturzone die Anlaßtemperatur sowohl in den dicken als auch in den dünnen Handbereichen quasi gleich schnell erreicht wird und damit die Verweilzeit bei Anlaßtemperatur für alle Bandbereiche quasi gleich groß ist.

Diese schnelle Erwärmung des Bandmaterials auf die Anlaßtemperatur in der letzten Temperaturzone wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Wärmestrahlung und durch eine kurze Einwirkungsstrecke für diese Wärmestrahlung auf das Bandmaterial erreicht. Dabei ist eine gute thermische Abschottung der letzten Temperaturzone gegenüber der vorangehenden Temperaturzone von wesentlichem Vorteil.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung einen Härteofen, ein Kühlbad und einen Anlaßofen sowie eine das Stahlband durch die Anlage führende Antriebsvorrichtung auf. Der Anlaßofen ist in mehrere Temperaturzonen unterteilt, wobei erst die in Durchlaufrichtung des Stahlbandes letzte Temperaturzone die Erwärmung auf Anlaßtemperatur bewirkt. Die Zonenlänge der letzten Temperaturzone ist so auf die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes abgestimmt, daß das Bandmaterial erst unmittelbar vor Verlassen der letzten Temperaturzone die Anlaßtemperatur erreicht.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Anlage zum Vergüten von Stahlbändern mit über die Handlänge variabler Handdicke,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Anlaßofens in der Anlage gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm des Verlaufs von Dicke und Härte über die Länge des Stahlbandes, das nach einem herkömmlichen Verfahren vergütet worden ist,

Fig. 4 ein gleiches Diagramm des Verlaufs der Dicke und Härte über die Länge des Stahlbandes, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütet worden ist,

Fig. 5 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 4 bei einer Vergütung des Stahlbandes mit einer höheren Härtevorschrift.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 schematisch skizzierte Anlage zum Vergüten von Stahlbändern, insbesondere Federstahlbändern mit über die Bandlänge variabler Handdicke im Durchlaufverfahren stimmt mit bekannten Vergütungsanlagen für Stahlbänder mit konstanter Dicke weitgehend überein und ist nur hinsichtlich der Ausbildung eines notwendigen Anlaßofens modifiziert. Im einzelnen weist diese Vergütungsanlage eine Abhaspelgruppe 11 für das üblicherweise zu Wickeln aufgerollte Stahlband 10, eine Richteinrichtung 12 zum Richten des abrollenden Stahlbandes 10, eine Schweißmaschine 13 zum Aneinanderschweißen von aufeinanderfolgend auf die Abhaspelgruppe 11 aufgesetzten Stahlbandwickeln, einen Treiber 14 zum Abziehen des Stahlbandes 10 vom Wickel, eine Schlingengrube 15, einen Härteofen 16, ein Metall-Kühlband 17, einen Luftkühler 18, einen Anlaßofen 19, einen Schutzgas- Kühler 20, eine Antriebsvorrichtung zum Durchziehen des Stahlbandes 10 durch die Anlage, auch Durchziehgerüst 21 genannt, eine Schere 22 zum Trennen der in der Schweißmaschine 13 aneinander geschweißten Stahlbänder 10 von aufeinanderfolgenden Wickeln und eine Aufhaspelgruppe 23 zum Aufwickeln des vergüterten Stahlbandes 10. Mit 24 sind Vorratsrollen mit unvergüteten Stahlbändern 10, die aufeinanderfolgend in die Abhaspelgruppe 11 eingesetzt werden, und mit 25 Vorratsrollen mit aufgewickelten vergüteten Stahlbändern 10 bezeichnet, die aus der Aufhaspelgruppe 23 nacheinander herausgenommen worden sind.

Wie in der vergrößerten Darstellung der Fig. 2 schematisch skizziert ist, ist der Anlaßofen 19 in drei Temperaturzonen 26, 27 und 28 unterteilt, die gegeneinander thermisch abgeschottet sind und von dem Stahlband 10 aufeinanderfolgend durchlaufen werden. Die Temperaturzonen 26-28 sind so ausgelegt, daß erst die in Durchlaufrichtung des Stahlbandes 10 letzte Temperaturzone 28 die Erwärmung des Handmaterials auf die erforderliche Anlaßtemperatur bewirkt. Hierzu ist die letzte Temperaturzone 28 mit Wärmestrahlern 29 ausgestattet und die Zonenlänge der letzten Temperaturzone 28 auf die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes 10 so abgestimmt, daß das Bandmaterial erst unmittelbar vor Verlassen der letzten Temperaturzone 28 die Anlaßtemperatur erreicht. Die vorgehenden Temperaturzonen 26, 27 sind so ausgelegt, daß das Bandmaterial bereits auf eine unterhalb der Anlaßtemperatur liegende Temperatur erwärmt wird, und so die Erwärmung auf Anlaßtemperatur durch die Wärmestrahler 29 in der letzten Temperaturzone 28 bis unmittelbar vor Austreten des Bandmaterials aus der letzten Temperaturzone 28 schnell erreicht wird.

Die Vergütung des Stahlbandes 10 mit über die Bandlänge variabler Banddicke in der beschriebenen Vergütungsanlage erfolgt wie folgt:
Der Treiber 14 zieht das Bandmaterial 10 von einem in die Abhaspelgruppe 11 eingesetzten Bandwickel ab, während das Durchziehgerüst 21 das Stahlband 10 durch die Vergütungsanlage zieht. Die Schlingergrube 15 sorgt für einen Bandausgleich bei Antriebsschlupf in Treiber 14 und Durchziehgerüst 21. Das Härten des Stahlbandes 10 im Härteofen 16 erfolgt in üblicher Weise durch Erwärmen des Stahlbandes 10 auf eine Temperatur, die oberhalb des Linienzuges GSK des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms liegt, und durch anschließendes Abschrecken des Stahlbandes 10 mit einer etwas größeren als der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit im Metall-Kühlbad 17. Nach dem Luftkühler 18 ist das Stahlband 10 martensitisch und wird im anschließenden Anlaßteil, bestehend aus Anlaßofen 19 und Schutzgas-Kühler 20, auf gleichmäßige Festigkeit blank angelassen. Das sich an den Anlaßteil anschließende Durchziehgerüst 21 zieht das Stahlband 10 mit konstanter Geschwindigkeit, und die Aufhaspelgruppe 23 wickelt das vergütete Stahlband 10 auf eine Vorratsrolle 25 auf, die nach Füllung aus der Aufhaspelgrube 23 herausgenommen und durch eine leere Vorratsrollen 25 ersetzt wird.

In dem wie vorstehend beschrieben ausgestaltete Anlaßofen 19 wird nunmehr das Handmaterial 10 so erwärmt, daß es die Anlaßtemperatur erst unmittelbar vor Verlassen des Anlaßofens 19 erreicht. Dabei durchläuft das Stahlband 10 die drei Temperaturzonen 26, 27, 28 und erhält die erforderliche Anlaßtemperatur so spät wie möglich, nämlich erst unmittelbar vor Verlassen der letzten Temperaturzone 28. Damit ist die Verweilzeit des Bandmaterials auf Anlaßtemperatur extrem kurz, so daß sie keinen Einfluß auf das Härtergebnis nehmen kann und die Endhärte des Bandmaterials ausschließlich von der Anlaßtemperatur bestimmt wird.

In den Diagrammen der Fig. 3 und 4 ist das Vergütungsergebnis eines Stahlbandabschnittes in Gegenüberstellung zu einem herkömmlichen Vergütungsverfahren dargestellt. Fig. 3 zeigt das Vergütungsergebnis für einen Bandabschnitt, der nach dem herkömmlichen Vergütungsverfahren vergütet wurde. Die Kurve 1 stellt dabei den Dickenverlauf des Bandabschnitts über die Bandlänge dar. Die Kurve 2 zeigt den Festigkeits- oder Härteverlauf (HV-Werte) über die Länge des Handabschnitts. Deutlich ist zu sehen, daß die Härtewerte mit der Banddicke schwanken und die Bereiche mit kleinerer Handdicke geringere HV-Werte aufweisen als die Bandbereiche mit größerer Banddicke.

In Fig. 4 ist das Vergütungsergebnis für den gleichen Bandabschnitt mit über die Handlänge variabler Dicke dargestellt, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütet worden ist. Kurve 1 zeigt wiederum den Banddickenverlauf über die Bandlänge des Bandabschnitts und Kurve 2 zeigt den Festigkeits- oder Härteverlauf über die Länge des Handabschnitts. Wie deutlich erkannt werden kann, ist der Verlauf der HV-Werte über die Handlänge annähernd konstant, und somit haben die dünneren Handbereiche etwa die gleichen HV-Werte wie die dickeren Bandbereiche.

Das Handmaterial wurde in den Fällen der Fig. 3 und 4 etwa der gleichen Härtetemperatur ausgesetzt. Die Anlaßtemperatur im Falle der Fig. 3 war konstant und lag auf einem höheren Temperaturniveau als im Falleder Fig. 4. Die Anlaßtemperatur im Falle der Fig. 4 lag in den beiden Temperaturzonen 26, 27 niedriger als die erforderliche Anlaßtemperatur in der letzten Temperaturzone 28.

Das Diagramm gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 nur dadurch, daß eine höhere Härtevorschrift angestrebt worden ist. Die Härtetemperatur für das Bandmaterial ist gleich groß bemessen wie im Falle der Fig. 4 und konstant. Die Anlaßtemperatur wurde wesentlich reduziert und die Temperaturunterschiede zwischen den Temperaturzonen 26, 27 mit gleichem Temperaturwert und der in der letzten Temperaturzone bewirkten Anlaßtemperatur wurde verringert.

Claims

1. Verfahren zum Vergüten von Stahlbändern im Durchlauf, bei dem das Handmaterial zum Härten auf eine Härtetemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt sowie zum Anlassen einer Anlaßtemperatur ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial beim Anlassen so erwärmt wird, daß es die Anlaßtemperatur erst unmittelbar vor Verlassen der Anlaßzone erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßzone in mehrere Temperaturzonen (26-28) unterteilt, wird und daß das Stahlband (10) so durch die Temperaturzone (26-28) hindurchgeführt wird, daß es die die Anlaßtemperatur herbeiführende Temperaturzone (28) zuletzt durchläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Durchlaufrichtung des Stahlbandes (10) letzte Temperaturzone (25) in ihrer Länge so auf die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes (10) abgestimmt wird, daß das Bandmaterial die Anlaßtemperatur so spät wie möglich erreicht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial durch Wärmestrahlung erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Durchlaufrichtung letzte Temperaturzone (28) gegenüber der vorhergehenden Temperaturzone (27) thermisch gut abgeschottet wird.

6. Anlage zum Vergüten von Stahlbändern (20) im Durchlaufverfahren, mit einem Härtofen (16), einem Kühlbad (17) und einem Anlaßofen (19) sowie mit einer das Stahlband (10) durch die Anlage treibenden Antriebsvorrichtung (21), dadurch gekennzeichnet, daß der Anlaßofen (19) in mehrere Temperaturzonen (26, 27, 28) unterteilt ist, wobei erst die in Durchlaufrichtung des Stahlbandes (10) letzte Temperaturzone (28) die Erwärmung des Handmaterials auf Anlaßtemperatur bewirkt, und daß die Zonenlänge der letzten Temperaturzone (28) so auf die Durchlaufgeschwindigkeit des Stahlbandes (10) abgestimmt ist, daß das Bandmaterial erst unmittelbar vor Verlassen der letzten Temperaturzone (28) die Anlaßtemperatur erreicht.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Temperaturzone (28) gegenüber der vorhergehenden Temperaturzone (27) thermisch gut abgeschottet ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die letzte Temperaturzone (28) des Anlaßofens (19) mit Wärmestrahlern (29) ausgestattet ist.