DE4015750C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Her­ stellung von kaltgewalzten Bändern aus Nichteisenmetallen, Eisen und deren kaltumformbaren Legierungen auf Walzgerüsten, bei dem ein Vorwalzband hergestellt und das Vorwalzband auf einem Fertigwalz­ gerüst zu einem Fertigband mit vorgegebener Nenndicke umgeformt wird, wobei das Fertigband eine Fertigbanddicke innerhalb eines fest­ gelegten Dicken-Toleranzfeldes und ferner Werte zur Beschreibung seiner mechanischen Eigenschaften einhalten muß, die in einen vorgegebenen Bereich mit Maximal- und Minimalwerten der Härte/Festigkeit fallen. - Das Dicken-Toleranzfeld und die Maximal- und Minimalwerte der Härte/Festigkeit sind durch DIN-Normen oder durch Vereinbarung mit dem Auftraggeber festgelegt.

Der Abnehmer der fertiggewalzten Bänder benötigt für die nachfol­ gende Fertigung Bänder, die hinsichtlich der Fertigbanddicke und der mechanischen Eigenschaften wie Härte, Zugfestigkeit, Dehngrenze, Bruchdehnung oder Korngröße auf sein Fertigungsverfahren abgestimmt sind. Der Abnehmer hat daher ein erhebliches lnteresse daran, kalt­ gewalzte Bänder mit möglichst gleichmäßigen Eigenschaften aus unter­ schiedlichen Anlieferungs-Losen zu erhalten, und vereinbart mit dem Halbzeughersteller meist engere Bereiche als in (den z. B. DlN-) Normen festgelegt sind.

Für Kupfer und Kupfer-Knetlegierungen beispielsweise sind die Maß­ normen in DIN 1791 sowie die mechanischen Eigenschaften (Zug­ festigkeit, Dehngrenze, Bruchdehnung und Härte nach VICKERS oder BRINELL) in DIN 17 670 festgelegt. Die Maßnormen sind jedoch nur über die dort zitierten Werkstoff-Benennungen mit den für sie gelten­ den mechanischen Eigenschaften DlN 17 670 in weiten Dicken-Bereichen verknüpft und können weder auf die Anforderungen der Abnehmer, noch auf die zur Band-Herstellung nötigen Kaltumformung Bezug nehmen. Es ist nicht möglich, selbst mit den für das Fertigband nach DIN 17 670 zugelassenen weiten Härte-/Festigkeits-Bereichen, jede Kombination von tolerierter Dicke im Kaltwalzverfahren in einer Stich­ folge zu verwirklichen, ausgehend z. B. von weichgeglühtem Band, da zu seiner Herstellung ebenfalls ein Dicken-Toleranzfeld größer als +/- 0 mm erforderlich ist. Noch problematischer wird es in der Betriebs­ praxis, wenn das Vorwalzband eine Rest-Härte/-Festigkeit besitzt. Folglich können sich beachtliche Schwankungen in der Qualität fertig­ gewalzter Bänder ergeben.

Es ist ein weiterer Nachteil, daß im Rahmen der bekannten Maß­ nahmen Vorwalzbänder für die Fertig-Umformung eingesetzt werden, die nur relativ geringen Dickenschwankungen unterliegen dürfen. Also wird es nach herrschender Lehre als wesentlich angesehen, Vor­ walzgerüste zu verwenden, die kleine Walzdicken-Fertigungstoleranzen ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver­ fahren so weiter auszugestalten, daß aus Vorwalzbändern, deren Walz­ dicke in einem großen Toleranzbereich veränderbar ist, Fertigbänder hergestellt werden können, deren mechanische Eigenschaften und deren Maßhaltigkeit den Anforderungen entsprechen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zur Herstellung des Vorwalzbandes ein Walzgerüst verwendet wird, welches mit einer breiteren Walzdicken-Fertigtoleranz arbeitet als das Fertigwalzgerüst, und daß damit ein Vorwalzband mit einer Vorwalzdicke zwischen einem oberen Grenzwert (DO) und einem unteren Grenzwert (DU) hergestellt wird, wobei der obere Grenzwert für die Vorwalzdicke (DO) so gewählt wird, daß der vorgeschriebene Maximalwert der Härte/Festigkeit für das Fertigband auf Grundlage der für einen solchen Umformgrad er­ mittelter Verfestigungswerte eingehalten wird, wenn ein Vorwalzband mit einer dem oberen Grenzwert entsprechenden Vorwalzdicke (DO) in ein Fertigband umgeformt wird, dessen Fertigbanddicke der um die Walz­ dicken-Fertigtoleranz des Fertigwalzgerüstes reduzierten Nenndicke (hl -δ) entspricht, und wobei der untere Grenzwert für die Vorwalz­ dicke (DU) so bestimmt wird, daß der verlangte Minimalwert der Härte/ Festigkeit des Fertigbandes auf Grundlage der für einen solchen Um­ formgrad ermittelter Verfestigungswerte dann erfüllt wird, wenn ein Vorwalzband mit einer dem unteren Grenzwert entsprechenden Vorwalz­ dicke (DU) in ein Fertigband umgeformt wird, dessen Banddicke der um die Walzdicken-Fertigungstoleranz des Fertigwalzgerüstes ver­ größerten Nenndicke (hl +δ) entspricht. Erfindungsgemäß wird die Vorwalzdicke mit einem oberen Grenzwert (DO) und einem unteren Grenz­ wert (DU) nach Maßgabe der engen, im Fertigwalzgerüst betriebssicher erreichbaren kleinsten Walzdicken-Fertigtoleranz (+/-δ) festgelegt. Die Grenzwerte (DO, DU) sind unabhängig von der durch die DIN-Norm oder durch die Vereinbarung mit dem Auftraggeber festgelegten Werte für das Dicken-Toleranzfeld des Fertigbandes.

Für jeden metallischen, kalt umzuformenden Werkstoff lassen sich Werte der Härte/Festigkeit unter gegebenen Betriebsbedingungen ermitteln, welche die Abhängigkeit dieser mechanischen Eigenschaften vor der Umformung beschreiben. Man kann auch Funktionen festlegen, welche die Härte/Festigkeit des umgeformten Bandes in Abhängigkeit vom Umformgrad dargestellt. Der Umformgrad bezeichnet das Verhältnis aus der Dickenänderung bei der Umformung und der Ausgangsdicke des umzuformenden Bandes. Es sind Funktionen für die Zugfestigkeit, die Dehngrenze, die Bruchdehnung, die Korngröße und die Härte jeweils in Abhängigkeit vom Umformgrad bekannt, und es wird dazu auf den "Atlas der Kaltformgebungseigenschaften" der Deutschen Gesellschaft für Metallkunde e.V., Oberursel, verwiesen.

Arbeitet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, so kann man überraschenderweise ein sehr breites Toleranzfeld für die Dicke des Vorwalzbandes erzeugen. Das durch den oberen und unteren Grenzwert für die Vorwalzdicke (DO, DU) bestimmte Toleranzfeld wird insbesondere dann groß, wenn nach bevorzugter Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens das Vorwalzband vor der Umformung zum Fertigband weichgeglüht wird. Das Toleranzfeld für die Vorwalzdicke läßt sich so stark aufweiten, daß die Anforderungen an das Vorwalzband den Ein­ satz von Walzgerüsten gestatten, die nur (noch) mit einem breiten Toleranzfeld arbeiten können, insbesondere ältere Walzgerüste sowie Quartos für größere Walzbreiten. Lediglich für das Fertigwalzen ist dann ein Walzgerüst erforderlich, welches mit hoher Genauigkeit arbei­ tet.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem zum Herstellen des Vorwalz­ bandes mit Walzgerüsten gearbeitet wird, die im Vergleich zum Fertig­ walzgerüst wesentlich ungenauer arbeiten, bringt folglich beachtliche Vorteile gegenüber der in der Praxis bisher angewandten Verfahrens­ weise, bei der man aus Gründen der Fertigungssicherheit das Vorwalz­ band bereits im Dicken-Toleranzbereich für das Fertigband unnötig genau und damit teuer fertigt.

Darüber hinaus ergibt ein breites Toleranzfeld der Dicke des Vor­ walzbandes die Möglichkeit, Aufträge mit voneinander unabhängigen, unterschiedlichen Dicken- und Härte-/Festigkeitsbereichen in ein einziges Groß-Coil (Rohband) zu legen, wenn die betreffenden Auf­ tragsmengen den Einsatz eines oder mehrerer Groß-Coils für die Einzel-Abwicklung jedes dieser Aufträge aus wirtschaftlichen Gründen nicht gestatten. Dieses Groß-Coil wird auf einem entsprechenden Walz­ gerüst in einem für sämtliche Aufträge geeigneten, gemeinsamen Walz­ dicken-Toleranzfeld gewalzt. Gegenstand der Erfindung ist folglich auch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Fertigbändern mit unterschiedlichen Nenndicken und Fertig- bzw. Härte-/Festigkeits-Toleranzfeldern aus einem Groß- Coil, mit der Maßgabe, daß für sämtliche Nenndicken und Härten/ Festigkeiten und deren Toleranzfelder ein geeignetes, gemeinsames Vorwalzdicken-Toleranzfeld (DO, DU) für ein gemeinsames Vorwalzband ermittelt und ein entsprechendes Vorwalzband für die betreffenden Aufträge aus einem einzigen Groß-Coil hergestellt wird. Für sämtliche Nenndicken werden also die Walzdicken (DO, DU) des Vorwalzbandes ermittelt sowie ein Überlappungsbereich der einzelnen Dicken-Toleranz­ felder bestimmt. Aus dem Groß-Coil wird dann ein Vorwalzband herge­ stellt, dessen Walzdicke in den gemeinsamen Überlappungsbereich fällt. Zweckmäßigerweise wird für das Vorwalzen ein möglichst breites Walz­ gerüst, an das keine besonders hohen Dicken-Toleranzforderungen zu stellen sind, eingesetzt. Hierdurch erspart man Nebenzeiten (Auflege­ zeiten) und Hauptzeiten, die auf schmalen Gerüsten nacheinander anfallen würden, und erhält eine starke Reduzierung des Abfalls sonst anfallender Kopf- und Endstücke eines speziell für einen Auftrag vor­ bereiteten einzelnen Bandes aus Maßabweichungen im Gerüstanlauf und in der Phase des Abbremsens des Gerüstes. Das aus einem Groß-Coil hergestellte Vorwalzband wird vorzugsweise in einer stationären Ofen­ anlage oder einem breiten Durchziehofen geglüht, anschließend in die einzelnen Vorwalzbänder längsgeteilt und schließlich auf den jeweiligen Gerüsten fertiggewalzt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin zu sehen, daß für das Herstellen eines Vorwalzbandes Walzgerüste eingesetzt werden können, an die keine besonderen Genauigkeitsanforderungen gestellt werden können und daß darüber hinaus kleinere Aufträge mit unterschiedlichen Anforderungen in einem Groß-Coil zu teilweise ge­ meinsamer Fertigung zusammengefaßt und damit erhebliche Kostenein­ sparungen erzielt werden können. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß die mechanischen Eigenschaften, z. B. der Härtebereich des Fertig­ bandes, den vorgegebenen Spezifikationen entsprechen und die Nenn­ dicke mit engen Fertigungstoleranzen eingehalten wird. Für die Ab­ nehmer der Fertigbänder ergeben sich gegenüber dem Stand der Tech­ nik neben qualitativen Vorteilen Einsparungsmöglichkeiten durch geringeren Materialeinsatz für die Fertigung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlicher erläutert. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Herstellung von kaltgewalzten Bändern aus CuZn 37 (DIN-Werkstoff­ nummer 20 321). Für diesen Werkstoff sind die DIN-Normen 1791 und 17 670 einschlägig. Aus dem Werkstoff soll ein Fertigband mit einer Nenndicke von 0,800 mm und einer VICKERS-Härte im Bereich von 120 bis 130 HV hergestellt werden. Die nach der DIN-Norm zugelassene Dicken-Toleranz beträgt +/- 0,025 mm.

Es wird zunächst ein Vorwalzband hergestellt, weichgeglüht und danach zu einem Fertigband umgeformt. Zum Herstellen des Vorwalz­ bandes wird mit einem Walzgerüst gearbeitet, das im Vergleich zum Fertigwalzgerüst nur eine wesentlich schlechtere Walzdicken-Fertigungs­ toleranz ermöglicht.

Die Fertigungsbedingungen im Beispiel erlauben Fertigungstoleranzen von +/- 0,006 mm. Nach Maßgabe dieser im Fertigwalzgerüst be­ triebssicher erreichbaren Walzdicken-Fertigungstoleranzen wird die Walzdicke des Vorwalzbandes mit zulässiger Obergrenze DO und zu­ lässiger Untergrenze DU festgelegt. Auf der Grundlage der für diese Umformgrade ermittelten Verfestigungswerte (Härtewerte, Festigkeits­ werte) für den Werkstoff CuZn 37 ergibt sich für das Vorwalzband eine Dicke von 0,997 mm mit einem Toleranzfeld von +/- 0,020 mm. Um die recht engen Härte-Spezifikationen des Fertigbandes zu erreichen, steht hinsichtlich des Vorwalzbandes also ein Spielraum von DU = 0,977 mm bis DO = 1,017 mm zur Verfügung.

Das Ausführungsbeispiel zeigt auch, daß beim Ausfahren der Dicken- Toleranzen von +/- 0,020 mm am Gerüst zur Einhaltung eines Härte­ bereichs von 120 bis 130 HV ein nicht herstellbares, toleranzfreies Vorwalzband nach den unter Betriebsbedingungen ermittelten Werten von Umformgrad und Härtewerten hätte eingesetzt werden müssen.

Wenn ein Härte-/Festigkeits-Bereich von 130 bis 160 HV gefordert ist, kann nach dem hier beschriebenen Verfahren bei einer auf +/- 0,006 mm reduzierten Fertigtoleranz ein weichgeglühtes Vorwalzband im Dickenbereich von 1,032 mm bis 1,287 mm eingesetzt werden.

Für das Vorwalzen können folglich Walzgerüste eingesetzt werden, die mit wesentlich schlechteren Walzdicken-Fertigungstoleranzen arbeiten als das Fertigwalzgerüst.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von kaltgewalzten Bändern aus Nicht­ eisenmetallen, Eisen und deren kaltumformbaren Legierungen auf Walzgerüsten, bei dem ein Vorwalzband hergestellt und das Vorwalz­ band auf einem Fertigwalzgerüst zu einem Fertigband mit vorgegebener Nenndicke umgeformt wird, wobei das Fertigband eine Fertigband­ dicke innerhalb eines festgelegten Dicken-Toleranzfeldes und ferner Werte zur Beschreibung seiner mechanischen Eigenschaften einhalten muß, die in einen vorgegebenen Bereich mit Maximal- und Minimal­ werten der Härte/Festigkeit fallen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Herstellung des Vorwalzbandes ein Walz­ gerüst verwendet wird, welches mit einer breiteren Walzdicken-Fertig­ toleranz arbeitet als das Fertigwalzgerüst, und daß damit ein Vor­ walzband mit einer Vorwalzdicke zwischen einem oberen Grenzwert (DO) und einem unteren Grenzwert (DU) hergestellt wird, wobei der obere Grenzwert für die Vorwalzdicke (DO) so gewählt wird, daß der vorge­ schriebene Maximalwert der Härte/Festigkeit für das Fertigband auf Grundlage der für einen solchen Umformgrad ermittelter Verfesti­ gungswerte eingehalten wird, wenn ein Vorwalzband mit einer dem oberen Grenzwert entsprechenden Vorwalzdicke (DO) in ein Fertig­ band umgeformt wird, dessen Fertigbanddicke der um die Walzdicken- Fertigtoleranz des Fertigwalzgerüstes reduzierten Nenndicke (hl -δ) entspricht, und wobei der untere Grenzwert für die Vorwalzdicke (DU) so bestimmt wird, daß der verlangte Minimalwert der Härte/Festigkeit des Fertigbandes auf Grundlage der für einen solchen Umformgrad ermittelter Verfestigungswerte dann erfüllt wird, wenn ein Vorwalzband mit einer dem unteren Grenzwert entsprechenden Vorwalzdicke (DU) in ein Fertigband umgeformt wird, dessen Banddicke der um die Walz­ dicken-Fertigungstoleranz des Fertigwalzgerüstes vergrößerten Nenn­ dicke (hl +δ) entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor­ walzband vor der Umformung zum Fertigband weichgeglüht wird oder mit definierter Härte/Festigkeit aus vorheriger Umformung zum Einsatz kommt.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung einer Mehrzahl von Fertigbändern aus einem Auftragsbestand mit unterschiedlichen Nenndicken und/oder Härten/Festigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß für sämtliche Nenndicken und Härten/Festigkeiten und deren Toleranzfelder ein geeignetes, gemeinsames Vorwalzdicken- Toleranzfeld (DO, DU) für ein gemeinsames Vorwalzband ermittelt und ein entsprechendes Vorwalzband für die betreffenden Aufträge aus einem einzigen Groß-Coil hergestellt wird.