DE2425612A1

DE2425612A1 - Verfahren zur wiedergewinnung der ziehbarkeit eines kaltgewalzten metallbands

Info

Publication number: DE2425612A1
Application number: DE19742425612
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Harada; Kiyoshi Kawaguchi; Kenji Ono; Kaoru Shoge
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1973-05-31
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1975-01-16
Also published as: US3958439A; DE2425612B2; DE2425612C3; JPS509564A; GB1476191A; JPS52837B2; FR2231759B1; FR2231759A1; CA1002862A

Description

Dr. F. Zumsieln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsiöin jun.

PATENTANWÄLTE

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MÜNCHEN 31139-809, BLZ 700100 80

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KTO.-NR. 397997, BLZ 70030600

Case: Slio 48-60270 (L-4)

Anmelder: Toüb Kohan Co., Ltd., Tokyo/Japan

Verfahren zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines kaltgewalzten Metallbands

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines kaltgevjalzten Metallbands,

Bei der Herstellung eines Metallbands werden die Zugfestigkeit und die Ziehbarkeit desselben dadurch gesteuert, daß man die Reduktion bei dem Walzvorgang sowie die Temperatur und die Zeit der VJ arme behandlung ändert. Zum Schluß wird ein extrem dünnes Metallband mit hoher Zugfestigkeit hergestellt, indem man ein Doppelreduktionswalzen an ein Metallband mit einer großen Reduktion nach einem .Glühen anstatt eines herkömmlichen Anlassens durchführt.

Ein Metallband, das mit diesem Verfahren hergestellt ist, weist eine hohe Zugfestigkeit auf. Seine Ziehbarkeit und seine Bearbeitbarkeit sind jedoch gering, da durch das Walzen mit der großen Reduktion ein Arbeitshärten bewirkt wird. Dies führte in einigen Fällen zu einem Zerbrechen des Materials bei der Herstellung von Büchsen, insbesondere bei der Flanschbildung. Die Büchsenherstellung ist

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ein hauptsächliches Anwendungsgebiet für dünnes Metallband, Die Bearbeitbarkelt für das Metrillband muß bei der Büchsenherstellung nicht notwendigerweise so groß sein, wie im Fall eines Tiefziehens, wobei eine !deine Steigerung der Bearbeitbarkeit ausreicht. Es hat sich bestätigt, daß eine Steigerung der Ziehbarkeit um einige Prozent bei einem dünnen Metallband hilft, diese Schwierigkeit zu vermindern. Bezüglich der Kosten für das Produkt und der Investitionskosten ist es jedoch nicht erwünscht, für die Erzielung einer kleinen Steigerung der Ziehbarkeit ein zusätzliches Glühverfahren vorzusehen.

Im folgenden soll kurz auf den bekannten Stand der Technik eingegangen werden. Die japanischen Auslegeschriften Nr. 41-12,292 und 47-19,856 zeigen, daß die Ziehbarkeit von kaltgewalztem Metallband dadurch wiedergewonnen werden kann, daß man es wiederholt, d.h. von 50 bis zu mehr als 100 Mal mittels eines Walzermivellierers umbiegt. Bei diesem Verfahren erzeugen alternierende Zug- und Druckbeanspruchungen durch das Biegen eine Erweichung des Materials. Diesem Verfahren haften jedoch einige Nachteile an. So ist ein großer Raumbedarf für den Einbau einer Nivelliererrichtung mit einer Anzahl von. Walzen für eine kontinuierliche Herstellung notwendig. Desweiteren entstehen Kratzer auf der Oberfläche des Metallbands, da es schwierig ist, viele Walzen des Walzennivellierers mit der gleichen

Geschwindigkeit laufen zu lassen. Das Metallband durchläuft nach einem Bedrucken einem Nachbehandlungsprozeß. Die Ziehbarkeit eines der Wärmebehandlung unterzogenen Metallbands nimmt daher aufgrund von Kratzern in der Oberfläche und aufgrund von Mikrorissen in den Metallkristallen gleichmäßig ab, wenn Formfehler in dem Metallband von einem Nivellierer ausgeglichen werden, wie er in den genannten Entgegenhaltungen erwähnt ist.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines kaltgewalzten Metallbands in Vorsehlag zu bringen, das billiger ist und zu seiner Durchführung nur eine geringere Ausrüstung benötigt» Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren für die Wiedergewinnung der Ziehbarkeit geschaffen, ohne daß hierbei irgendwelche Kratzer auf der Oberfläche auftreten. Desweiteren gelingt es, mit der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Wirkung der wiedergewonnenen Ziehbarkeit auch nach einer Wärmebehandlung aufrechterhalten bleibt.

Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung ist zusammengefaßt dargestellt darin zu sehen, daß ein Metallband heftig zwei- oder dreirna.1 unter Zugwirkung umgebogen wird, was längs Arbeitswalzen, die einen kleinen Durchmesser aufweisen und sich frei mit einer äußerst geringen Reibung drehen, geschehen kann, oder auf einem Fluidfilm von einer, unter Druck stehenden Flüssigkeit/.der zwischen dem Metallband und einer Halterungsführung gebildet ist_o Hierdurch wird das Spannungs-Dehnungs-Diagramm des Metallbands nach einem Nivellieren gegenüber demjenigen nach dem Kaltwalzen verändert, wobei diese Änderung zu einer Wiedergewinnung der Ziehbarkeit des Metallbands führt. Bezüglich der Vorrichtung, mit der Fehler in der Gestalt des Metallbands derart ausgeglichen Vier den können, daß das Metallband im erheblichen Maße einige Male unter einer Zugwirkung längs Arbeitsrollen von kleinem Durchmesser oder-auf einem Fluidfilm von einer unter Druck stehenden Flüssigkeit herumgebogen wird , wurden bereits Patentanmeldungen in den Vereinigten Staaten getätigt, welche die Anmeldungsnummern 515 I08 und 329 310 erhalten haben.

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Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit darin zu sehen, daß ein Metallband in erheblichem Maße einige Male unter Zugwirkung längs Arbeitswalzen von einem kleinen Durchmesser herumgebogen werden, welche sich frei mit einer extrem geringen Reibung drehen oder indem ein derartiges Umbiegen auf einen Fluidfilm von einer.unter Druck stehenden Flüssigkeit in einem Abstand erfolgt, welcher zwischen dem Metallband und einer Halterungsführung gebildet ist. Hierdurch wird das Spannungs-Dehnungs-Diagramm des Metallbands geändert. Diese Änderung bewirkt eine Wiedergewinnung der Ziehbarkeit des Metallbands.

Die beiliegende Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen dient der weiteren Erläuterungen der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm von einem Metallband nach einem Kaltwalzen.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3 zeigt ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm von einem Metallband nach Anwendung der vorliegenden Erfindung.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Figur 5 zeigt den Einfluß der Wiedergewinnung der Ziehbarkeit von einem Metallband durch die vorliegende Erfindung.

Figur 6 zeigt den Einfluß der Wiedergewinnung der Ziehbarkeit von einem Metallband, wenn eine Vergütung durchgeführt wird.

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Man erkennt bei der Durchführung eines Zugversuches mit einem kaltgewalzten Metallband, wenn dieser bis zum Zerreis sen desselben erfolgt, daß im Vergleich mit der Dehnung an dem Bruchbereich des Metallbands die Dehnung in dem restlichen Bereich außerordentlich gering ist. Die plastische Dehnung entsteht daher konzentrisch in dem Bruchbereich des kaltgewalzten Metallbands, da die zum Bruch führende Zugspannung bei einem Metallband nach einem Kaltwalzen, wie aus Figur 1 hervorgeht, groß ist und der Bearbeitungs-Härtungsexponent klein ist. Wenn das Metallband mit dem in Figur 1 gezeigten Dehnnngs-Spannungs-Diagramm gestreckt wird, wird die Dickenverminderung des Metallbands aufgrund einer Zunahme der an das Metallband angelegten Belastung bemerkenswert, und die gleichmäßige Dehnung ist klein. Sobald einmal eine derartige Einschnürung eintritt, verstärkt sich dieses Phänomen rasch,und es kommt zu einem Bruch, bevor der Restbereich ausreichend gestreckt ist» Indem man das Metallband mehrere Male mittels eines Walzennivellierers, wie oben erwähnt, umbiegt, ergibt sich eine Änderung in den Charakteristiken des kaltgewalzten Blechs, wobei jedoch das Problem von Kratzern auf der Oberfläche verbleibt, welche durch die Anzahl der Biegevorgänge auftreten.

Es ist daher zwecks Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines kaltgewalzten Metallbands notwendig, die Spannungs-Dehnungs-Kurve eines kaltgewalzten Metallbands so zu ändern, daß sie zu der Zugwirkung paßt, welche bei der Verwendung des Metalls auftritt, beispielsweise bei einer Büchsenherstellung, wobei gleichzeitig keine Kratzer während des Vorgangs auftreten sollen, der zu der Wiedergewinnung der Ziehbarkeit führt. Eine Lösungsmöglichkeit besteht darin, Walzen mit einem kleineren Durch-

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messer zu verwenden, als i&ⁿ die Walzen bei einem herkömmlichen Walzenniveliierer aufweisen,und ein gegenläufiges Abbiegen des Metallbands einige Male längs der Arbeitswalzen zu wiederholen, Vielehe sich frei mit einer extrem niedrigen Reibung drehen. In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsfonn der Erfindung. Ein Metallband 1 läuft durch eine Nivellierungseinheit 8 hindurch, wobei es von bekannten Vorrichtungen 2 und j5, die einen zusätzlichen Zug ausüben, gestreckt wird. Die Vorrichtungen 2 und 3 können beispielsweise Schleppwalzen (bridle-rolls) sein. Wesentliche Organe der Nivelliereinheit 8 sind die Arbeitswalzen 5 und ¹J, welche einen kleinen Durchmesser haben. Die Arbeitswalzen 5 und 7 werden auf einem Film von unter Druck stehender Flüssigkeit gelagert, der von einer außen angebrachten Druckquelle zugeführt wird und aus den Walzenhalterungsführungen 4 und β ausströmt, wie es in der vorgenannten US-Patentanmeldung 315 108 beschrieben ist. In Figur 2 ist lediglich die Anordnung der Arbeitswalzen und anderer Hilfswalzen dargestellt. Der Mechanismus von den Walzengerüsten 4 und 6 ist jedoch nicht beschrieben. Das kaltgewalzte Metallband wird mit einem extrem kleinen Krümmungsradius abgebogen, während es durch die Nivelliereinheit 8 hindurchläuft. Hierdurch wird die Spannungs-Dehnungs-Charakteristik des Metallbands geändert, so daß sie nach einem wiederholten Abbiegen den in Figur J5 dargestellten Verlauf aufweist.

Da die Arbeitswalzen 5 und 7 nicht angetrieben sind, sondern sich frei auf den Film von unter Druck stehender Flüssigkeit mit einer extrem kleinen Reibung drehen und da kein Rutschen zwischen dem Metallband 1 und den Arbeits-

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walzen 5 und 7 auftritt, entstehen auch keine Kratzer und man behält eine hervorragende Oberfläche des Metallbandes. Wenn das Metallband mit der in Figur 3 dargestellten Spannungs-Dehnungs-Kurve gestreckt wird, erhält man eine gleichmäßige Dehnung, die größer ist als im Fa,lle des kaltgewalzten Metallbands, wobei die Gesamtdehnung vom Beginn einer Querzusammenziehung bis zum Bruch ebenfalls zunimmt.

Die Änderung in dem Dehnungs-Spannungs-Diagramm des kaltgewalzten Metallbands beruht erfindungsgemäß in der Wiedergewinnung der Ziehbarkeit des Materials, indem man ermöglicht, daß das Metallband als Ganzes gedehnt wird.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Erfindung. In diesem Falle läuft das kaltgewalzte Metallband 1 durch eine Nivellierungseinheit 9 hindurch, wobei es von den vorderen und den rückwärtigen Schleppwalzen 2 und 3 gestreckt wird. Die Nivelliereinheit 9 entspricht der in der US-Patentanmeldung Nr. 329 310 beschriebenen Ausführungsform. Diese Anordnung enthält Halterungsgrundkörper 10 sowie Halterungsführungen 11, durch xtfelche eine unter Druck stehende Flüssigkeit in den Abstand zwischen dem Metallband 1 und der Halterungsführung 11 zugeführt wird. In Figur 4 ist lediglich die Anordnung der Halterungsgrundkörper 10 und der Halterungsführungen 11 dargestellt. Der Mechanismus, über den diese Teile gelagert werden, ist ■jedoch in der Abbildung nicht dargestellt. Das kaltgewalzte Metallband 1 wird mit einem extrem kleinen Krümmungsradius abgebogen, während es durch die Nivelliereinheit 9 hindurchgeht, wobei es von der unter Druck stehenden Flüssigkeit getragen wird und nicht in Berührung mit der Halterungsführung 11 tritt. Man erhält in diesem Falle für das Metallband eine Spannungs-Dehnungs-Kurve entsprechend

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Figur 3. Die Ziehbarkeit des Metallbands wird aus den gleichen Gründen, wie oben erwähnt, wiedergewonnen. Im Falle einer Anwendung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine plastische Dehnung des Metallbands im wesentlichen in der Bewegungsrichtung. Die Dickenreduktion beträgt ungefähr 1 % und ist somit unerheblich.

Figur 5 zeigt die Beziehung zwischen der von dem vorliegenden Verfahren bewirkten plastischen Dehnung des mit einer Reduktion von 25 % kaltgewalzten Bandstahls und der Gesamtdehnung desselben Metallbands. Im Bereich der plastischen Dehnung von 0,3 bis 2 % ergibt sich die maximale Wiedergewinnung der

ο Ziehbarkeit. Die Zugfestigkeit beträgt dann 55 kg/mm .

Figur 6 zeigt die Beziehung zwischen der von dem vorliegenden Verfahren bewirkten plastischen Dehnung eines mit einer 25 $-igen Reduktion kaltgewalzten Bandstahls und der Gesamtdehnung, wenn das Metallband 3° Minuten bei einer Temperatur von 2^3 C nach der Wiedergewinnung der Ziehbarkeit vergütet wird. Wenn die plastische Dehnung 0 ist, wird die Gesamtdehnung kleiner, und die Zugfestigkeit wird mit 56 kg/mm größer als vor der Vergütungsbehandlung. Andererseits verschlechtert sich die Ziehbarkeit nicht extrem, wenn der Bandstahl durch das vorliegende Verfahren plastisch gedehnt wird. Die Linien A und B in der Figur entsprechen einem Biegeradius von 2,5 mm bis 7*5 mm. Der Biegeradius wirkt sich bei der vorliegenden Erfindung für die Wiedergewinnung der Ziehbarkeit dahingehend aus, daß mit zunehmend kleinerem Biegeradius die Wiedergewinnung der Ziehbarkeit erhöht wird. Nach einer Vergütungsbehandlung ergibt sich mit zunehmend kleinerem Biegeradius ein größerer Bereich für die plastische Dehnung, so daß es möglich wird, die Ziehbarkeit zurückzugewinnen_o Es erweisen sich daher bei der vorliegenden Erfindung möglichst kleine Biegeradien als be-

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vorzugt, wobei es hierbei für das Verhältnis zwischen dem Biegeradius des Metallbands und dessen Dicke notwendig ist, daß dieses kleiner wird als 50, damit eine ausreichende Wirkung erzielt.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Untersuchungen eines mit unterschiedlicher Reduktion kaltgewalzten Bandstahls gemäß der Erfindung. Die vorliegende Erfindung erweist sich für kaltgewalztes Bandstahl mit einer Reduktion, die größer ist als 15 %f als äußerst viirksam. In Tabelle 1 bedeuten "Gesamtdehnung 1" diejenige des Bandstahls nach dem Kaltwalzen, "Gesamtdehnung 2" diejenige des Bandstahls nach der erfindungsgemäßen Behandlung, "Gesamtdehnung j5" diejenige des Bandstahls, bei dem eine Vergütung über eine Dauer von 30 Minuten bei einer Temperatur von 24j5 C nach der erfindungsgemäßen Behandlung stattgefunden hat, "Zugfestigkeit 5" bedeutet schließlich diejenige des Bandstahls. Die Gesamtdehnung und die Zugfestigkeit in Figur 1 sind in Walzrichtung gemessen. Bei der vorliegenden Erfindung tragen die verminderte Reibung, Vielehe durch die erzwungene Schmierung bewirkt wird, die Entfernung von Substanzen auf der Metallbandoberfläche in großem Umfang durch das Fluid und das Abbiegen, das lediglich einige wenige Male erfolgt, dazu bei, daß ein Auftreten von Kratzern auf der Metalloberfläche erheblich vermindert wird. Die Ziehbarkeit des kaltgewalzten Metallbands· vermindert sich daher nach seiner Gewinnung auch dann nicht, wenn es in der darauffolgenden Behandlungsstufe vergütet wird, während gleichzeitig die Zugfestigkeit zunimmt.

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	Dicke	mm	Zugfestig	Tabelle	I	8	Gesamt-	.5	Zugfestig	3	pO
		.187	keit			.3	dehnung	.0	keit	kg/mm ~	.0
Reduktion		.168	kg/mm	Gesamt		.5	%	.5	47	.0
	0	.160	46.5	dehnung	Gesamt	.8	12.	.0	56	.0
si	0	.270	55.0		dehnung	.0	4	.0	56	.0
15	0	.185	56,0	10.8	%		5		70
25	0		69.5	2.4	14.		2		92
27	0	90.0	3.0	6	3
37		1.2	6.
40	2.0	2
	5.

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Claims

- li - Patentansprüche

1. Verfahren zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines Meta.llbands, . das durch Kaltwalzen mehr als 15 % reduziert wurde, nach einem Glühen, gekennzeichnet durch Strecken des Metallbands In einem Maße, das ausreicht, um es plastisch zu verlängern und durch wiederholtes Abbiegen des Metallbands Unter dieser Zugeinwirkung längs Arbeitswalzen, bei denen das Verhältnis zwischen Walzenradius und Dicke des Metallbands kleiner ist als 50, wobei die Arbeitswalzen auf einem Film von unter Druck stehender Flüssigkeit gelagert sind und sich frei mit einer extrem niedrigen Reibung drehen.

2. Verfahren zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines Metallbands, dcis durch Kaltwalzen mehr als 15 % reduziert ist, nach einem Glühen, gekennzeichnet durch ein Strecken des Metallbands in einem Maße, das ausreicht, um es plastisch zu dehnen und durch wiederholtes Abbiegen des Metallbands unter dieser Zugwirkung auf einem. Fluidfilm einer unter Druck

<
stehenden Flüssigkeit in einem Abstand, der zwischen dem Metallband und einer Halterungsfuhrung gebildet ist, wobei das Verhältnis zwischen dem Biegeradius des Metallbands und seiner Dicke kleiner als 50 ist.

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