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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren
zum Walzen von plattiertem Stahl, bei dem eine
Eisenbasisplatte und eine Platte aus rostfreiem Stahl, eine
Monel-Metallplatte, eine Titanplatte, eine Aluminiumplatte oder
ähnliches kombiniert sind. Genauer gesagt betrifft die
vorliegende Erfindung ein Warmwalzverfahren für plattierten Stahl,
das in erfolgreicher Weise den Einfluß unterschiedlicher
Querschnittsabnahmen der unterschiedlichen Materialien des
plattierten Stahls vermeidet.
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Im allgemeinen besitzen die unterschiedlichen
Metall-Materialplatten, die zu plattiertem Stahl zusammengesetzt
werden, einen unterschiedlichen Verformungswiderstand beim
Warmwalzen. Dies bewirkt einen Unterschied bei der
Querschnittsabnahme, was zu einem Unterschied der
Walzquerschnittsverminderung führt. Deshalb ist das Dickenverhältnis
der unterschiedlichen Materialplatten am Einlaufende eines
Walzwerks und an dessen Auslaß unterschiedlich. Die aus dem
Material hergestellte Platte, das einen geringeren
Verformungswiderstand relativ zu der anderen aufweist, wird in
einem höheren Maß querschnittsverringert, als die andere.
Dies bewirkt natürlich einen Unterschied der
Ausdehnungslänge der zusammengesetzten Platten, wodurch die Ausbeute des
Warmwalzverfahrens verringert wird. Der Grund hierfür
besteht darin, daß das Material mit dem kleineren
Verformungswiderstand
dazu neigt, in Richtung zu dem Material mit dem
größeren Verformungswiderstand zu fließen, so daß Längsenden
mit nur einer Schicht gebildet werden, wo nur das Material
mit dem geringeren Verformungswiderstand vorhanden ist.
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Um den Einfluß des Unterschiedes der Ausdehnungsgrößen
zwischen den Metall-Materialplatten, die den plattierten Stahl
bilden, auszuschließen, offenbart die erste (ungeprüfte)
japanische Patentveröffentlichung (Tokkai) Showa 61-232003,
die am 16. Oktober 1986 veröffentlicht wurde, ein Verfahren
zum Walzen von plattiertem Stahl, bei dem ein
Vorformungswalzen zumindest an einem der Längsenden durchgeführt wird.
Nach dem Vorformungswalzen wird ein
Querschnittsverminderungswalzen über die gesamte Länge des plattierten Stahls
durchgeführt. Die Veröffentlichung offenbart ferner, daß die
bevorzugte Länge des Endabschnitts des plattierten Stahls,
an dem das Vorformungswalzen durchgeführt werden soll,
maximale gleich der Dicke des plattierten Stahls ist. Wenn das
dargestellte Verfahren praktisch an einer plattierten Bramme
(slab) angewendet wird, wird der Abschnitt, an dem das
Vorformungswalzen durchgeführt wird kleiner als 10% der
Gesamtlänge der Bramme. Ferner schlägt der obengenannte, frühere
Vorschlag den Vorgang des Vorformungswalzens vor, um die
Dicke des entsprechenden auf die Dicke des Endprodukts zu
verringern. Deshalb wird in vielen Fällen eine beträchtliche
Querschnittsverminderung bei einem Durchgang des
Verformungswalzens durchgeführt. Dieses herkömmliche Verfahren,
das das Verformungswalzen für das Längsende einschließt,
vermied nicht zufriedenstellend den nachteiligen Einfluß der
Ausdehnungsraten des Verformungswiderstandsunterschiedes der
Materialien, aus denen der plattierte Stahl gebildet wurde.
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Wenn ferner Warmwalzen versuchsweise gemäß dem Verfahren
durchgeführt worden ist, das in der obengenannten
Veröffentlichung vorgeschlagen wurde, werden die Abschnitte, wo das
Dickenverhältnis der Schichten, die das plattierte Metall
bilden, schwankt, an den Längsenden gebildet und es wird
nicht konstant aufrechterhalten. Das Dickenverhältnis der
Schichten wird im folgenden als "Plattierungsverhältnis"
bezeichnet. Der Bereich, wo das Plattierungsverhältnis
schwankt, wird im folgenden als "unregelmäßiger
Plattierungsverhältnisbereich" bezeichnet. Durch das Vorhandensein
dieser unregelmäßigen Plattierungsverhältnisbereiche wird
die Ausbeute beim Warmwalzen von plattiertem Stahl
verschlechtert, obgleich ein Versuch unternommen worden ist,
die Ausbeute zu verbessern.
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Deshalb ist es eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Walzen von plattiertem Stahl zu schaffen,
das zufriedenstellend die Einflüsse des Unterschiedes
zwischen den Umformungswiderständen der Metallmaterialien
verringert, die die Schichten bei dem plattierten Stahl bilden,
und das die Walzgüte verbessern kann.
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Um die vorstehend genannte und anderen Zielsetzungen bei
einem Walzverfahren für plattierten Stahl zu erreichen, wird
gemäß der vorliegenden Erfindung ein Vorformungswalzen über
20% bis 80% der gesamten Länge des plattierten Stahls
durchgeführt. Nach dem Vorformungswalzen wird ein
Hauptverminderungswalzen bei einer Querschnittsabnahme durchgeführt, die
im wesentlichen gleich oder größer als die
Querschnittsabnahme beim Vorformungswalzen ist. Nach der Erfindung werden
der Vorformungswalzvorgang und der
Querschnittsverminderungswalzvorgang bei wenigstens zwei Durchgängen
durchgeführt.
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Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Walzen von länglichem, plattiertem Stahl, der eine erste
Schicht aus einem ersten Material und eine zweite Schicht
aus einem zweiten Material umfaßt, wobei das zweite Material
eine geringere Streckbarkeit als diejenige des ersten
Materials aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
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(i) Vorformungswalzen des Stahls bei einer ersten
Querschnittsverminderung
von einem Ende des plattierten Stahls,
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(ii) Querschnittsverminderungswalzen des plattierten Stahls
von dem anderen Ende des plattierten Stahls, dadurch
gekennzeichnet, daß das Vorformungswalzen über eine Länge von 20%
bis 80% der Gesamtlänge der Bramme durchgeführt wird, daß
das Verminderungswalzen bei einer zweiten, vorgegebenen
Querschnittsabnahme durchgeführt wird, die größer als oder
gleich der ersten, vorgegebenen Querschnittsabnahme ist, und
daß die Schritte (i) und (ii) wiederholt werden, wie es
erwünscht ist.
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Bei Ausführungsformen der Erfindung wird das
Querschnittsverminderungswalzen an dem Bereich des plattierten Stahls
vorgenommen, der ungewalzt aufrechterhalten wird, oder
alternativ über die gesamte Länge des plattierten Stahls.
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Die vorliegende Erfindung läßt sich vollständiger aus der
ins einzelne gehenden, untenangegebenen Beschreibung und den
beigefügten Zeichnung der bevorzugten Ausführungsform
verstehen, die aber nur zum Verständnis und zur Erläuterung
dienen.
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In den Zeichnungen:
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Fig.1(A), 1(B), 1(C), 1(D), 1(E), 1(F), 1(G) sind
Darstellungen, die das bevorzugte Walzverfahren von plattiertem
Stahl nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
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Fig. 2(A), 2(B), 2(C), 2(D) und 2(E) und Fig. 3(A), 3(B),
3(C) und 3(D) sind Darstellungen, die herkömmliche
Walzverfahren für plattierte Stähle zeigen, wobei in den Fig. 2(A),
2(B), 2(C), 2(D) und 2(E) das in der vorgenannten Tokkai
Showa 61-232003 geoffenbarte Verfahren dargestellt ist, und
die Fig. 3(A), 3(B), 3(C) und 3(D) das herkömmliche
Umkehrwalzverfahren zeigen;
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht des nach dem Verfahren
der Fig. 2(A), 2(B), 2(C), 2(D) und 2(E)
gewalzten, plattierten Stahls;
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Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Vorformungswalzlänge, dem
unregelmäßigen Plattierungsverhältnisbereich
der Längsenden, der aufgrund des Unterschiedes
der Ausdehnung der Metallmaterialplatten
gebildet wird, und dem Plattierungsverhältnis
zeigt;
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Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Vorformungswalzlänge, dem
unregelmäßigen Plattierungsverhältnisbereich
und der Walztemperatur zeigt;
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Fig. 7 ist eine graf ische Darstellung, die das
Verhältnis zwischen der Vorformungswalzlänge, dem
unregelmäßigen Plattierungsverhältnisbereich
und der Querschnittsabnahme zeigt;
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Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen dem unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereich und der Anzahl der
Durchgänge bei dem Walzverfahren zeigt;
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Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Vorformungswalzlänge und
dem unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereich zeigt;
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Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen dem
Walzgeschwindigkeitsverhältnis und dem unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereich zeigt;
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Fig. 11 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Vorformungswalzlänge und
dem unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereich zeigt;
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Fig. 12 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Vorformungswalzlänge und
einem unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereich zeigt; und
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Fig. 13 ist eine grafische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Anzahl der Durchgänge
beim Walzen und dem unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereich zeigt.
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Es wird nun auf die Fig. 1(A), 1(B), 1(C), 1(D), 1(E), 1(F)
und 1(G) Bezug genommen, die das bevorzugte Walzverfahren
nach der Erfindung darstellen. Das Walzen wird durch obere
und untere Walzen 1a und 1b durchgeführt, indem ein
plattierter Stahl 4 in der Form einer Platte, einer Bramme oder
so weiter hindurchläuft. Der plattierte Stahl 4 ist aus
einem Paar Schichten unterschiedlicher Metallmaterialien 2 und
3 zusammengesetzt. Ein Bereich des plattierten Stahls 4 wird
einem Vorformungswalzen ausgesetzt, indem er durch den Spalt
zwischen der oberen und unteren Walze 1a und 1b
hindurchläuft. Das Vorformungswalzen wird von einem Längsende des
plattierten Stahls 4 her über eine Länge L&sub0; durchgeführt,
die im Bereich von 20% bis 80% der Gesamtlänge L des
plattierten Stahls 4 liegt.
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Nach dem obengenannten Vorformungswalzvorgang wird ein
Querschnittsverminderungswalzen von dem gegenüberliegenden Ende
des plattierten Stahls 4 her an dem Bereich durchgeführt,
der beim Vorformungswalzvorgang nicht gewalzt worden ist.
Die Querschnittsabnahme beim Querschnittsverminderungswalzen
ist größer als oder gleich der Querschnittsabnahme beim
Vorformungswalzen.
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Bei dem bevorzugten Walzverfahren werden der
Vorformungswalz- und Querschnittsverminderungwalzvorgang bei einem
Walzdurchgangszyklus durchgeführt. Das Walzverfahren wird
wenigstens mit zwei Zyklen durchgeführt.
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Um die Leistungsfähigkeit des bevorzugten Walzverfahrens
nach der Erfindung mit demjenigen nach dem Stand der Technik
zu vergleichen wurden Vergleichswalzverfahren mit den
Verfahren durchgeführt, die in den Fig. 2(A), 2(B), 2(C), 2(D)
und 2(E) und in den Fig. 3(A), 3(B), 3(C) und 3(D) gezeigt
sind, wobei in den Fig. 2(A), 2(B), 2(C), 2(D) und 2(E) das
in der vorgenannten Tokkai Showa 61-232003 geoffenbarte
Verfahren dargestellt ist, und in den Fig. 3(A), 3(B), 3(C) und
3(D) das herkömmliche Umkehrwalzverfahren dargestellt ist.
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Bei dem Verfahren der Fig. 2(A), 2(B), 2(C), 2(D) und 2(E)
wird das Vorformungswalzen an beiden Längsenden des
plattierten Stahls 4 durchgeführt. Gemäß der Offenbarung in
Tokkai Showa 61-232003 wurde das Vorformungswalzen über eine
Strecke durchgeführt, die der Dicke des plattierten Stahls
entspricht. Andererseits läuft bei dem Verfahren der Fig.
3(A), 3(B), 3(C) und 3(D) der plattierte Stahl 4 zuerst von
seinem einen Ende und dann von seinem anderen Ende hindurch.
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Wie man der Fig. 1(E) entnehmen kann, besitzt der plattierte
Stahl 4, der gemäß dem bevorzugten Verfahren gewalzt wird,
ein im wesentlichen regelmäßiges Plattierungsverhältnis über
seine gesamte Länge. Andererseits kann man aus der Fig. 2(E)
sehen, daß der plattierte Stahl, der gemäß dem in Tokkai
Showa 61-232003 gezeigten Verfahren gewalzt worden ist, an
beiden Enden Bereiche aufweist, wo keine Schicht aus dem
Metall 2 gebildet ist. Die Bereiche mit einer einzigen Schicht
erstrecken sich über die Längen L&sub1; und L&sub2;, wie es in Fig. 4
zu sehen ist. Ferner wird, wie es mehr im einzelnen in Fig.
4 gezeigt ist, in den beiden Endbereichen benachbarten
Bereichen C&sub1; und C&sub2; das Plattierungsverhältnis unregelmäßig.
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Der Bereich, wo die einzelne Schicht gebildet wird, und der
unregelmäßige Plattierungsverhältnisbereich werden im
folgenden "mäßiger Qualitätsbereich" genannt. Andererseits wies
der plattierte Stahl 4, der durch das Verfahren des
Umkehrwalzens der Fig. 3(A), 3(B), 3(C) und 3(D) bearbeitet worden
ist, Metallschichten 2 und 3 auf, wo der Längenunterschied
dem Unterschied zwischen den Ausdehnungsverhältnissen der
jeweiligen Längen entsprach.
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Die Fig. 5 bis 7 zeigen Ergebnisse von versuchsweise
durchgeführtem Walzen, bei dem die bevorzugten Verfahren bzw.
Vorgänge verwendet wurden. Bei den Versuchen wurde eine
plattierte Stahlbramme verwendet, die aus einer Schicht aus
rostfreiem Stahl und einer Schicht aus weichem Stahl
zusammengesetzt war. Die Bramme war 200 mm dick und 5 m lang. Die
plattierte Bramme wurde insgesamt um 50%
querschnittsverringert, wobei die Querschnittsverminderung bei der
Vorformungswalzstufe und der Querschnittsverminderungswalzstufe
eingeschlossen sind. Beim Walzen nach dem bevorzugten
Verfahren wurde das Walzen mit zwei Walzdurchgangszyklen
durchgeführt.
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Bei dem ersten Versuch war die Walztemperatur auf 1000 ºC
festgelegt. Bei den Proben der Brammen, mit denen die
Schichtdicke 10%, 20%, 30% und 40% betrug, wurde das
Verhältnis der Länge der einzelnen Schichtbereiche (1&sub1; + 1&sub2;) zu
der Länge L&sub0; des Bereiches der plattierten Bramme, an dem
ein Vorformungswalzen durchgeführt worden ist, überprüft.
Das Ergebnis ist in Fig. 5 gezeigt. Wie man aus Fig. 5
sieht, konnte die Länge des Einzelschichtbereiches auf einen
minimalen Wert gehalten werden, wenn das Vorformungswalzen
über 20% bis 80% der gesamten Länge der Bramme durchgeführt
wurde. Bei dem zweiten Versuch wurde das
Plattierungsverhältnis auf 30% festgelegt. Versuchsweises Walzen wurde bei
900 ºC, 1000 ºC, und 1200 ºC durchgeführt. Bei dem zweiten
Versuchssatz wurde die Beziehung zwischen der Länge der
Einzelschichtbereiche und der Walztemperatur überprüft. Das
Ergebnis der Versuche ist in Fig. 6 gezeigt. Bei den dritten
Versuchen wurde versuchsweises Walzen bei
Querschnittsabnahmen von 5%, 10% und 20% durchgeführt. Die Beziehung zwischen
der Länge der Einzelschichtbereiche und der
Querschnittsabnahme wurde überprüft. Die Ergebnisse der Versuche sind in
Fig. 7 gezeigt. Der zweite und der dritte Versuchssatz
bestätigen, daß die Vorformungswalzlänge in einem Bereich von
20% bis 80% bevorzugt wird.
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Die Beziehung zwischen der Anzahl von Durchgangszyklen und
der Länge der Einzelschichtbereiche wurde untersucht. Das
Ergebnis ist in Fig. 8 dargestellt. Wie man aus Fig. 8
sieht, wurde dadurch, daß das Walzen bei zwei
Durchgangszyklen oder mehr durchgeführt worden ist, die Länge der
Einzelschichtbereiche beträchtlich verringert.
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Weitere Versuche wurden durchgeführt, um die Beziehung
zwischen dem Schichtdickenverhältnis und der Länge (C&sub1; + C&sub2;)
des ungleichförmigen Plattierungsverhältnisbereiches zu
bestimmen. Die Plattierungsverhältnisse waren 30% bzw. 40%.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Fig. 9 gezeigt.
Aus den Versuchsergebnissen, die in Fig. 9 gezeigt sind,
kann man bestätigen, daß der bevorzugte Bereich der Länge
des Bereiches der plattierten Bramme, bei der ein
Vorformungswalzen durchgeführt werden soll, 20% bis 80% der
Gesamtlänge ist. Ferner kann ähnlich wie die Länge des
Einzelschichtbereiches die Länge des unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereiches beträchtlich verringert werden, indem
das Walzen bei zwei Walzdurchgangszyklen oder mehreren
durchgeführt wird.
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Bei einem anderen Versuch wurden die Drehzahlen der oberen
und der unteren Walzen 1a und 1b relativ zueinander
unterschiedlich gemacht. Bei den durchgeführten Versuchen drehte
sich die obere Walze 1a mit einer größeren Drehzahl als die
untere Walze 1b. Die obere Walze 1a mit der höheren
Geschwindigkeit paßte zu dem Material 2, das den größeren
Verformungswiderstand besitzt. Natürlich paßt das andere
Material mit der höheren Verformbarkeit zu der unteren Walze 1b,
die sich mit geringerer Drehzahl dreht. Das
Walzendrehzahlverhältnis wurde geändert. Versuchsergebnisse sind in Fig.
10 gezeigt. Wie man aus der Fig. 10 sieht, kann, wenn das
Walzendrehzahlverhältnis, das heißt die Walzendrehzahl der
oberen Walze 1a gegen die Walzendrehzahl der unteren Walze
1b größer als oder gleich 1,1 ist, die Länge von mäßigen
Qualitätsbereichen beträchtlich verringert werden,
verglichen mit dem, was beim Walzen erhalten wird, wenn Walzen mit
gleicher Walzendrehzahl verwendet werden.
Beispiel
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Um weiter die verbesserte Wirkungsweise des bevorzugten
Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung zu bestätigen,
wurden weitere Versuche bei plattierten Stahl durchgeführt, der
aus einer Schicht aus rostfreiem Stahl und einer Schicht aus
weichem Stahl zusammengesetzt ist. Der plattierte Stahl
hatte die Form einer Bramme mit einer Länge von 5 m und einer
Dicke von 200 mm. Das Walzen wurde bei zwei Durchgangszyklen
durchgeführt, von denen jeder ein Vorformungswalzen von
einem Längsende der plattierten Bramme aus und
Querschnittsverminderungswalzen von dem anderen Längsende aus einschloß.
Die Querschnittsabnahme betrug 15%. Um dies zu vergleichen,
wurden Vergleichsversuche bei der Verwendung des
herkömmlichen Verfahrens durchgeführt. Bei dem herkömmlichen
Walzverfahren wurden Vorformungswalzen an einem Längsendbereich der
plattierten Bramme durchgeführt. Dann wurde von dem anderen
Ende ein Querschnittsabnahmewalzen durchgeführt. Nach einem
Durchgangszyklus wurde normales Walzen für einen weiteren
Durchgangszyklus durchgeführt. Zusätzliche Versuche wurden
durchgeführt, bei denen die Walzendrehzahl der oberen und
unteren Walze unterschiedlich war. Bei diesen Versuchen ist
das Verhältnis der Walzendrehzahl der oberen Walze zu der
Walzendrehzahl der unteren Walze auf 1,1 eingestellt.
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Versuchsergebnisse sind in den Fig. 11 und 13 gezeigt. In
den Fig. 11 und 12 ist das Ergebnis des Vergleichsbeispiels
durch durchgezogene Linienführung gezeigt, das Ergebnis des
bevorzugten Verfahrens mit gleicher Walzendrehzahl ist durch
unterbrochene Linienführung dargestellt und das Ergebnis des
bevorzugten Verfahrens mit unterschiedlicher Walzendrehzahl
ist durch die punktstrichlierte Linie dargestellt. Wie man
aus den Fig. 11 und 12 erkennt, können, indem die
Vorformungswalzlänge auf innerhalb des Bereiches von 20% bis 80%
der Gesamtlänge der Bramme eingestellt wird, eine
beträchtliche Verringerung des Einzelschichtbereiches (1&sub1; + 1&sub2;) und
des ungleichförmigen Plattierungsverhältnisbereiches (C&sub1; +
C&sub2;) erhalten werden. Ferner sind die Länge des
Einzelschichtbereiches (1&sub1; + 1&sub2;) und des unregelmäßigen
Plattierungsverhältnisbereiches (C&sub1; + C&sub2;) bei der Bramme, die mit
dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung gewalzt
worden ist, viel kleiner als diejenigen der mit dem
herkömmlichen Verfahren gewalzten Bramme.
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Ferner wurde die Länge des mäßigen Qualitätsbereiches in
Beziehung zu der Anzahl der Zyklusdurchgänge, die zum Erhalten
der erwünschten Querschnittsabnahme gegenüber der
ursprünglichen Dicke durchgeführt wurden, beobachtet, und die
Ergebnisse sind in Fig. 13 gezeigt. Wie man aus Fig. 13 sieht,
wurden die Walzverfahren durchgeführt, um die erwünschte
Querschnittsabnahme, das heißt 50%, zu erhalten, wobei mit
zwei Durchgangszyklen oder mehr die Länge des mäßigen
Qualitätsbereiches beträchtlich verringert wurde.
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Man wird hieraus zu schätzen wissen, daß das bevorzugte
Verfahren zum Walzen von plattiertem Stahl eine wesentlich
erhöhte Ausbeute schafft, wenn ein Vorformungswalzen von einem
Ende an einem Bereich durchgeführt wird, wobei die Länge 20%
bis 80% der Gesamtlänge des plattierten Stahls beträgt, und
daß Querschnittsverringerungswalzen im wesentlichen von dem
anderen Ende mit einer Querschnittsabnahme durchgeführt
wird, die größer als oder gleich der Querschnittsabnahme
ist, die bei der Vorformung verwendet wird. Eine noch
größere Zunahme der Ausbeute kann erhalten werden, indem der
vorgenannte Walzvorgang wenigstens bei zwei Durchgängen
wiederholt wird. Macht man die Walzendrehzahl unterschiedlich, so
daß die höhere Walzendrehzahl zu der Schicht mit der
geringeren Streckbarkeit paßt, so unterstützt dies weiterhin die
Verbesserung bei der Güte, indem die Länge des mäßigen
Qualitätsbereiches verkürzt wird.
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Deshalb erfüllt die vorliegende Erfindung alle ihre
erwogenen Zielsetzungen und Vorteile.