DE3137827C2

DE3137827C2 - Verfahren zum Aufrauhen der Walzenoberfläche einer Dressierwalze für das Nachwalzen von Feinblech

Info

Publication number: DE3137827C2
Application number: DE19813137827
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.rer.nat. 4630 Bochum Müller
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1981-09-23
Filing date: 1981-09-23
Publication date: 1984-05-10
Also published as: EP0075322A2; EP0075322A3; DE3137827A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltwalzen von Feinblech, welches in seiner Weiterverarbeitung einem Tiefziehvorgang und einem Beschichtungsvorgang unterworfen wird. An das Kaltwalzen schließt sich ein Dressieren an, wobei die Oberflächenrauhigkeit des Feinbleches mittels mit einem feinkörnigen anorganischen Strahlmittel aufgerauhter Dressierwalzen erzeugt wird. Zum Aufrauhen der Dressierwalzen werden die geschliffenen Dressierwalzen mit einem Strahlmittel gestrahlt, welches eine Härte nach der MohsΔschen Härte skala von etwa 9 und darüber aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufrauhen der Walzenoberflä.che a'ner Dressierwalze für das Nachwalzen von Feinblech gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Das Nachwalzen von Feinblech, auch Dressieren genannt, hat in erster Linie die Aufgabe, die technologischen Eigenschaften des kaltgewalzten und rekristallisierend geglühten Feinbleches so zu verändern, daß es sich für die Weiterverarbeitung eignet. Insbesondere soll beim Nachwalzen auch eine für die Weiterverarbeitung c'es Bleches durch Tiefziehen und eine anschließende Beschichtung erwünschte bestimmte Oberflächenrauheit des Bandes erzielt werden. Zu diesem Zweck werden zum Dressieren Walzen mit einer durch feinkörnige Strahlmittel aufgerauhten Oberfläche eingesetzt, die ihre Oberflächenrauheit entsprechend den Nachwalzbedingungen auf das Blech übertragen.

Aus der dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zugrunde liegenden Literaturstelle DE-Z.: »Stahl und Eisen«, 88 (1968). Nr. 10, 16. Mal, S. 484 bis 491 ist ein Verfahren zum Aufrauhen der Walzenoberfiächc einer Dressiere alze für das Nachwalzen von Feinblech bekannt, bei dem die geschliffene Walzenoberfläche eines gehärteten aus Chromstahl bestehenden Walzenkörpers mittels eines feinkörnigen anorganischen Strahlmittels (Hartgußkies), das etwa gleich große Strahlmittelteilchen aufweist, mit Preßluft durch eine Düse gestrahlt wird. Bei diesem Verfahren ist es Voraussetzung für eine in Grenzer, gleichmäßige Rauheitsstruktur der Walzenoberfläche, daß etwa gleich große Strahlkörper verwendet werden. Daher ist eine möglichst kleine Stufung nach Korngrößen und eine gute Trennung der Korngrößenklassen erforderlich. Nur bei Beachtung dieser Voraussetzungen ist eine bestimmte Rauheitsslruktur der VValzenoberfläche von aus Chromstahl z. B. des Typs 85 CrMo 7 ( 0,85% Kohlenstoff, - .7¹H, Chrom) hergestellten WaI-

zen und eine entsprechende Übertragung der Walzenrauheit auf das gewalzte Feinblech zu erreichen. Dressierwalzen aus oder mit einem Mantel aus hochchromlegiertem Stahl mit über 2,5% Kohlenstoff und 15 bis 22% Chrom sind wegen ihrer außerordentlich hohen Härte mit Hartgußkies nicht befriedigend aufzurauhen.

In der AT-PS 3 02 225 wird das Aufrauhen der Oberfläche von Dressierwalzen durch Sandstrahlen als nachteilig bezeichnet. Der Effekt einer solchen Oberflächenbehandlung der Walzen sei wegen der Verschiedenheit der Größe, der kinetischen Energie und des Auftrittswinkels der auf die Walzenoberlläche gestrahlten Sandteilchen nur schwierig zu steuern, so daß Größe und Form und Verteilung der in der Walzenoberlläche erzeugten Vertiefungen beträchtlichen Schwankungen unterworfen seien. In der AT-PS wird daher vorgeschlagen, die gewünschte Oberflächenrauheit der Walzenoberlläche mittels einer an sich bekannten Funkenerosionsbearbeitun_s herzustellen.

Aus der DE-Z.: „Fachberichte für Metallbearbeitung", Heft 3 - 4/80, S. 98 bis 100, ist Korund als ein Strahlmittel hoher Härte bekannt, mit dem Metalloberflächen - je nach angewandter Korngröße - mehr oder minder stark aufgerauht werden können. Beim Aufrauhen der Oberflächen von Dressierwalzen kommt es jedoch nicht daraut an, eine bestimmte vertikale Rauhtiefe zu erzielen. Erwünscht ist auiferdem, daß bei einem bestimmten arithmetischen Mittenrauhwert R₀ eine gleichmäßigere Verteilung und eine geringere Breite der einzelnen, die Rauhigkeit bestimmenden Vertiefungen erreicht wird. Die Kennung hierfür ist die Tiefenzahl, die im wesentlichen ein Maß für die mittlere Anzahl von Erhebungen der rauhen Oberfläche, bezogen auf eine bestimmte horizontale Länge, ist.

Beim herkömmlichen Aufrauhen der Waizenobertläche einer Dressierwalze mittels feinkörnigen anorganischen Strahlmitteln, wie Hartgußkies oder Sand, werden auf dem nachgewalzten Feinblech bei z. B. einem arithmetischen Mittenrauhwert P _a von .a I um Tiefenzahlen von 30 bis 40 pro cm Meßstrecke erreicht. Im Vergleich dazu werden bei der lunkenerosiven Aufrauhung der Dressierwalzenoberfläche, bezogen auf die gleiche Rauhtiefe 2- bis 3fach höhere Tiefenzahlen erreicht (siehe beispielsweise Veröffentlichung 3-08/2-A der Engineers and Consultants Inc.. in der das der AT-PS 3 02 255 zugrunde liegende Aufrauhverfahrer näher spezifiziert ist).

Es ist Aulgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte gattungsgemäße Verfahren zum Aufrauhen der Walzenoberlläche einer Dressierwalze für das Nachwalzen von Feinblech, bei dem die geschliffene Walzenoberfläche eines aus Chromstahl bestehenden Walzenkörpers mittels eines feinkörnigen anorganischen Strahlmittel mit Preßluft über eine Düse gestrahlt wird. so welterzuentwickeln, daß eint sonst nur mittels funkeneroslver Behandlung gewährleistete gleichmäßige Oberflächenstruktur der Walze bei hohen Tielenzahlen gegeben Ist.

Gelöst wird diese Aulgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Dabei ist es vorteilhaft, als Strahlmittel, die nach der Mohs'schen Härteskala eine Härte von 9 und darüber aulweisen. Korund oder Borcarbid oder Slllzlumcarbid einzeln oder als Gemische zu verwenden.

Es war überraschend, daß durch die Verwendung dieser an sich bekannten leinkörnigen anorganischen Strahlmittel, die nach der Mohs'schen Härteskala eine Harte von 9 und darüber aufweisen, zur mechanischen Oberflächenbehandlung von Dresslerwalzen IUr das Nachwalzen

von Feinblech die gewünschten guten Oberflächeneigenschaften der Dressierwalzen und somit auch des Feinblechs bewirkt werden konnten.

Durch die Erfindung gelingt es insbesondere. Walzen aus oder mit einem Mantel aus hochchromlegiertem Stahl im mechanisch aufgerauhten Zustand einzusetzen. Derartige Walzen mit einer an sich bekannten Analysen von

2,5 - 3,1 % Kohlenstoff

0,9 - 1,2 % Silizium

ca. 1,0 % Mangan

0,05 - 0,09 % Phosphor

0.03 - 0.06 % Schwefel
15,0 -22,0 % Chrom

ca. 1,0 % Molybdän

1,0 - 2,0 °/b Nickel

ca. 0,05 °/o Vanadin

bis 0,005% Aluminium

ca. 0,8 % Kupfer

0.001 - 0,01 %Zinn

0.002 - 0,02 % Antimon

0,002 - 0,02 % Arsen
Rest Eisen

konnten bisher nur durch Funkenerosion zufriedenstellend mit hohen Tiefenzahlen aufgerauht werden.

Im nachfolgenden wird die Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile anhand von Versuchsergebnissen beschrieben.

Strahlversuche wurden an Platten aus dem Stahl 85 CrMo 7 durchgeführt, der ein typischer Stahl für geschmiedete Dressierwalzen ist. Die Platten wurden in der gleichen Weise, wie es für die Dressierwalzen üblich ist, für die Versuche vorbereitet, nämlich gehärtet, angelassen und geschliffen. Ihre Härte betrug 92 bis 95 Shore C, der arithmetische Mittenrauhwert der geschliffenen Oberfläche betrug 0,30 bis 0,40 μπι.

Ergänzend wurden einige Strahlversuche an einer Platte aus hochchromlegiertem Stahlguß mit vorstehend angegebener Analyse, mit 3% Kohlenstoff und 19,85% Chrom, die in ihren Eigenschaften der Schale einer Verbundgußwalze entspricht, durchgeführt. Die Härte der Platte betrug 93 bis 96 Shore C, der arithmetische Mittenrauhwert der geschliffenen Oberfläche 0,25 μσι. Auf Walzen aus diesem Werkstoff können wegen der hohen Härte die gewünschten Oberflächenrauheiten mit z. B. Stahlgußstrahlkorn (= Hartgußkies) nicht zufriedenstellend hergestellt werden.

Die Korund-Strahlversuche mit Druckluft wurden mit üblichen Druckluftstrahlanlagen im Druckbereich zwischen 1,5 und 4,0 bar, Vergleichsversuche mit Stahlkorn im Druckbereich von 5 bis 7,5 bar durchgeführt. Zum weiteren Vergleich wurden auch Versuche mit einer Schleuderradanlage für Stahlkorn ar gestellt. Als Kenngröße der Obcrflächer.rauheit der gestrahlten. Proben wurde neben dem bekannten arithmetischen Mittenrauhwert B_a. der die Rauheit nur in senkrechter Richtung beschreibt, ein neuer Kennwert, die sogenannte riefenzahl T. ermittelt, die eine weitergehende Beschreibung der Oberflächenrauheit ermöglicht. Die Tiefenzahl ist die Anzahl der Profilabweichungen pro cm Meßstrecke, die die obere eingestellte Schnittlinie überschreiten und nachfolgend die untere eingestellte iihnittlinie unterschreiten. Bei diesem Meßverfahren wird die obere und untere Schnittlinie symmetrisch im Abstand von 1.0 um zur Mittellinie des durch Messung aufgezeichneten Oberllächenprofils festgelegt. Die Messungen erfolgten nach DIN 47ύ8. Blatt 1. August 1974, bei einem Abschnitt von 2,5 mm auf einer Taststrecke von 15 mm.

Die Ergebnisse der Strahl versuche sind zunächst in nachfolgender Tabelle dargestellt:

Tabelle

Pr. Nr.	Strahlmittel	Nennkorngröße	Druck (bar)	R., (pm)	T, (je cm Meßs;recke/
1	Korund 100	0.106-0,150	1,5	2.22	106
2	Korund 100	0.106-0,150	3	3,25	77
3	Korund 100	0.106-0.150	3	3.40	69
4	I'orund 80	0,150-0,212	1,5	3,01	95
5	Korund 80	0.150-0.212	2.5	3,76	83
6	Korund 80	0.150-0.212	3	3.96	78
7	Korund 80	0,150-0,212	*r	4,93	63
8	Korund 46	0.300-0,425	0.5	2,69	82
9	Korund 46	0.300-0,425	1,5	4.34	81
10	Korund 4ti	0,300-0.425	1.5	2,95	72
11	Stahlkorn	0.25 -0.45	5	2.78	36
12	Stahlkorn	0,25 -0.45	5,5	2,52	40
13	Stahlkorn	0.25 -0.45	7.3	3.19	32
14	Stahlkorn	0.45 -0.63	7.5	4.04	30

Bei Stahlkorn wurde eine Düse von 5 mm .' und bei Korund von 8 mm O benui/t. Der Abstand /ur Probe η-oberfläche betrug ISO mm. Die Vorschubgeschwindlgkeit lag bei 2 m/Min.

Die Versuche Nr. .1 und IO betreuen hochchromleglertc Verbundgußplatten, die übrigen Platten aus 85 CrMo 7.

Die die Erfindung betreuenden Versuche Nr. I bis 10 sind in Fig. 1 gratisch dargestellt. Sie entsprechen etwa den bekannten mit dem elektrischen Erosionsverfahren Erreichbaren.

In Fig. 2 sind die in Flg. I niedergelegten Ergebnisse mit dem Stand der Technik verglichen. In Flg. 2 ist wiederum die Tlelen/ahl 7Ί der gestrahlten Oberflächen in Abhängigkeit vom /{„-Wert aulgetragen. Bei der Verwendung von Slahlgußstrahlkorn ist das Ergebnis praktisch unabhängig vom angewandten Strahlverfahren. Bei gleichem /{„-Wert liegen die Tlelen/ahlen der Oberflächen

K^jr., Cl,..[,j„„ „,11 .1 . C Ul„. ..!„„...) „ i »Vl.-J..

über den der durch Druckstrahlen aufgerauhten Proben. Einen entscheidenden Einlluß hat jedoch des Sr.ihlmittel. Mit Korund werden bei gleichen /{„-Werten etwa doppelt so große Tiefen/ahlen wie mit Stahlgußstrahlkorn emelt. So werden /. B. beim Druckstrahlen mit Korund der Korngroße 0..1(K) bis 0.425 mm (Versuehsproben Nr. 8 und ¹J) eine Oberflächenstruktur mit /',-Werten von 81 /cm Meßstrecke In einem breiten /{„-Wert-Bereich erhalten, wobei der /{„-Wert über den Druck eingestellt werden kann. Eine Linie I deutet den ertlndungsgemilß er/ielbaren Klickt, eine gestrichelte Linie 2 demgegenüber das vom Stand der kerkttmnilichen Strahltechnik Erreichbare größenordnungsmiißig an.

Die gleichen Tielen/ahlen werden auch auf den hochchromlegierten Verbundgußplatten er/lelt. so daß durch das Strahlen mit Korund die Möglichkeit erOllnet wird, die Vorteile dieses Wal/enwerkstotts auch beim Dressieren von Bändern mit hohen Anforderungen an die Obertlilchenrauheit /u nutzen.

Mit Stahlgußstrahlkorn etwa gleicher Korngröße werden dagegen beim Druckstrahlen nur /,-Werte von ca. .15/em Meßstrecke (Versuchsproben Il bis 14) und beim Schleuderradsirahlen von 3'Vcm Meßstrecke bei vcriiiCiCiiLiiircri t\ ^»verier! crrc.Ciit.

Durch Strahlen mit Korund ist demnach eine Oberflächenstruktur der Dressierwal/en erreichbar, die übertragen auf das /u dressierende Blech oder Band /u einer Verbesserung der Tiet/Ieh- und Lackiereigenschallen lUhn.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufrauhen der Waizenobertläche einer Dresslerwalze für das Nachwalzen von Feinblech, bei dem die gehärtete, angelassene und geschliffene Walzenoberflächc eines aus Chromstahl bestehenden Walzenkörpers mittels eines feinkörnigen anorganischen Strahlmittel, das etwa gleich große Strahlmittelteilchen aufweist, mit Preßluft durch eine Düse gestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für das Erzeugen der Walzenoberflächenrauheit zur Erhöhung der Tiefenzahl ein Strahlmittel verwendet wird, das nach der Mohs'schen Härteskala eine Härte von 9 und darüber aufweist, wobei die Korngröße der Strahlmittelteilchen zwischen 0,100 und 0,500 mm liegt und mindestens 90% der Strahlmittelteilchen in einem Körnungsband liegen, dessen oberer Korngrößenwert das l,5fache des unteren Korngrölkii-vertes beträgt und mittels eines Preßluftdruckes von 0,5 bis 4 bar, einem Strahldüsenabstand von 150 bis 220 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5 m/Min, gestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenoberfläche mit dem Strahlmittel Korund oder Borkarbid oder Siliziumkarbid einzeln oder mit Gemischen dieser Strahlmittel gestrahlt wird.