FI100603B - Menetelmä teräsnauhan jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi - Google Patents

Description

L 100603

Menetelmä teräsnauhan jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi 5 Tämä keksintö koskee teräsnauhojen valmistamiseen liittyvää menetelmää, joka käsittää teräsnauhan jatkuvatoimisen käsittelyn hehkutusuunissa 1000 °C:n ja 1250 eC:n välillä olevassa lämpötilassa.

10 Nauhojen valssaus suoritetaan tavallisesti useista syistä. Päätavoitteena on saada teräsnauhalle haluttu paksuus. Valssaus suoritetaan tavallisesti kuumavalssauksena mitta-alueella 1 - 12 mm, mieluummin 1 - 6 mm, olevaan paksuuteen asti, jonka jälkeen paksuuden pienentäminen edelleen 15 haluttuun lopulliseen paksuuteen suoritetaan kylmävals-sauksella. Kylmävalssauksen yhteyteen kuuluu tavallisesti yksi tai useampia hehkutuskäsittelyjä teräksen rakenteen uudelleenkiteyttämiseksi.

20 Tämän tekniikan yhteydessä on vaikeata saavuttaa haluttu loppupaksuus yksinkertaisella ja käytännöllisellä tavalla.

Toinen ongelma koskee nauhan leveyttä. Lopputuotteella pitää olla tietty haluttu nauhan leveys, joka vähintään 25 täytyy saavuttaa. Tämän vaatimuksen täyttämiseksi kylmä-valssaustyövaiheen lähtömateriaalina käytetään tavallisesti sellaisia kuumavalssattuja nauhoja, joiden leveys olennaisesti ylittää halutun loppuleveyden. Tämä merkitsee sitä että valmistuksessa muodostuu paljon suurempia määriä 30 reunajätettä kuin mitä vaaditaan nauhan reunojen vakioimi-seen, mikä ei ole täysin vältettävissä. Tämä jätemateri-aalin muodostuminen reunaosista, mikä johtuu raakanauhojen leveyden huonosta mukauttamisesta asiakkaan vaatimaan leveyteen ja myös siitä, että ei ole mitään mahdollisuuksia 2 100603 asetella nauhojen leveyttä kylmävalssaimissa, edustaa hyvin suurta hävikkiä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä mainitut 5 ongelmat. Tämä voidaan saada aikaan siten, että keksinnölle on tunnusomaista se, mitä oheisissa patenttivaatimuksissa on esitetty. Keksinnön menetelmä on kehitetty erityisesti austeniittisille ruostumattomille teräksille, mutta sitä voidaan käyttää myös muilla teräslaaduilla, 10 sekä ruostumattomilla että muilla seosteräksillä, ja myös hiiliteräksillä. Tämän keksinnön periaatteita sinänsä voidaan käyttää sellaisten metallinauhojen valmistamiseksi, jotka eivät koostu teräksestä, erityisesti sellaisilla metalleilla, jotka ovat alttiina kylmäkarkaisulle kylmä-15 muokkauksen aikana, kuten esimerkiksi kuparilla ja kupa-riseoksilla. Tämän keksinnön muut piirteet ja näkökohdat käyvät ilmi seuraavasta parhaana pidetyn suoritusmuodon selityksestä.

20 Tämän keksinnön parhaana pidetty suoritusmuoto, keksinnön eri näkökohdat ja suoritetut kokeet on seuraavassa selitetty viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää tuotantolaitosta, johon on integroitu laitteet tämän menetelmän suorittamiseksi.

25

Piirustuksessa rulla kuumavalssattua teräsnauhaa on yleisesti osoitettu viitenumerolla 1. Vaihtoehtoisesti lähtö-materiaali - teräsnauha l - voi olla kylmävalssattua, pehmeäksihehkutettua nauhaa. Leikkuri on osoitettu viite-30 numerolla 2 ja hitsauslaite, jolla nauhan osat hitsataan kiinni toisiinsa, on osoitettu viitenumerolla 3. Teräs-nauha, joka käsittää toisiinsa kiinni hitsattuja osia ja joka tullaan käsittelemään tämän keksinnön mukaan, on osoitettu viitenumerolla 4. Piirustuksessa esitetty laitos 35 käsittää myös seuraavat osat: nauhavaraston eli nauhanke- 3 100603 rääjän 5, ensimmäisen jarruvalssaimen 6, kylmävalssaimen 16, toisen jarruvalssaimen 13, hehkutusuunin 7, ilmajääh-dytyskammion 8 paineilmajäähdytystä varten, koneikon 9 nauhan vesijäähdytystä varten, vetovalssaimen 10, pyörä-5 puhdistimeen 11, peittauskylvyn 12, valmiiden nauhojen varaston eli kerääjän 14 ja lopputuotteen sisältävän kelaus-rummun 15. Mittauslaitteet nauhan leveyden ja paksuuden mittaamiseksi on osoitettu vastaavasti viitenumeroilla 17 ja 18.

10

Integroidussa prosessissa, joka käsittää tämän keksinnön mukaisen menetelmän, nauhat kelataan auki rullalta 1, niiden päät leikataan leikkurilla 2, ne jatketaan hitsaus-laitteessa 3 ja ohjataan nauhankerääjään 5, joka muodostaa 15 teräsnauhan 4 puskurin siten, että jatkuvaa prosessia voidaan suorittaa täysin jatkuvatoimisesti. Kuumavalssatun nauhan 1 saapuessa kerääjään 5 sen paksuus on välillä 1 -12 mm, mieluummin välillä 1-6 mm.

20 Nauhan kerääjästä 5 teräsnauha 4 syötetään ensimmäisen jarruvalssaimen 6 läpi ja sen jälkeen kylmävalssaimeen 16. Tämän keksinnön mukaisen menetelmän parhaana pidetyn suoritusmuodon mukaan kylmävalssaimessa 16 nauhalle 4 tapahtuu paksuuden pieneneminen olennaisesti ilman nauhan leve-25 yden muuttumista. Seuraavassa on selitetty, miten suuri tämän paksuuden pienenemisen tulee olla parhaana pidetyn suoritusmuodon mukaan. Tämän keksinnön yhden näkökohdan mukaan kylmävalssaus voidaan kuitenkin tietyissä tapauksissa jättää pois.

30

Toisen jarruvalssaimen 13 läpi kulkemisen jälkeen mieluummin kylmävalssattu nauha 4A vedetään hehkutusuunin 7 läpi, edelleen jäähdytyskammion 8 läpi, jossa pehmeäksihehkute-tulle nauhalle 4B suoritetaan paineilmajäähdytys, ja sen 35 jälkeen vesijäähdytyskoneikon 9 läpi vetovalssaimen 10 4 100603 avulla. Kylmävalssattu nauha 4A kuumennetaan hehkutus-uunissa 7 noin 20 °C:sta teräksen jälleenkiteytymislämpö-tilan ylittävään lämpötilaan. Sopiva lämpötila useimmilla teräslaaduilla on 1000 °C:n ja 1250 °C:n välillä. Teräs-5 nauha tulisi mieluummin kuumentaa 1080 °C:n ja 1200 eC:n välillä olevaan lämpötilaan. Valitsemalla tämä lämpötila 1000 °C:n ja 1250 °C:n välillä olevalta alueelta ja mieluummin vielä 1080 eC:n ja 1200 °C:n välillä olevalta alueelta viipymisaika hehkutusuunissa 7 voidaan tehdä niin 10 lyhyeksi, että riittävän viipymisajan vaatimus ei ole laitoksen tuotantoa rajoittava tekijä.

Metallimateriaalien vetolujuus riippuu voimakkaasti lämpötilasta. Hooken laki ei päde korkeissa lämpötiloissa, ei 15 ainakaan hyvin pieniä vetojännityksiä suuremmilla vetojän-nityksillä. Materiaali viruu jo kohtuullisilla vetojänni-tyksillä, jotka voivat olla pienempiä kuin vetorajaa vastaavat vetojännitykset samalla materiaalilla huoneen lämpötilassa. Näitä ehtoja käytetään hyväksi tämän keksinnön 20 mukaisessa menetelmässä. Antamalla ryömyrajan ylittävän, toisin sanoen materiaalin ryömyalueella olevan vetojänni-tyksen vaikuttaa nauhaan 4A hehkutusuunissa 7 materiaalin jälleenkiteytymislämpötilan ylittävässä lämpötilassa saavutetaan nauhan pituussuunnassa nauhan pysyvä venymä, joka 25 vastaa toisaalta sen nopeuden, jolla pehmennyshehkutettu ja sen jälkeen kylmä nauha 4B syötetään vetovalssaimeen 10, ja toisaalta sen nopeuden, jolla nauha 4 syötetään jarruvalssaimeen 13, välistä eroa. Tämä pysyvä venyminen tapahtuu täysin nauhan sillä alueella, joka on kuumennettu 30 korkeaan lämpötilaan, toisin sanoen hehkutusuunissa 7. Nauhan venymää voidaan toisin sanoen kuvata liikkumattoman nauhan venymänä korkeassa lämpötilassa tietyllä, rajoitetulla etäisyydellä esim. vasteeseen asti.

5 100603 vetovalssaimen 10 jälkeen venynyt ja kylmä nauha kulkee pyöräpuhdistimen 11 ja peittauskylvyn 12 läpi ja syötetään nauhan kerääjään 14. Lopuksi nauha leikataan leikkurissa 20 ja kelataan kelausrummulle 15.

5

Hehkutusuunissa 7 tapahtuneen venymisen ja tämän venymisen avulla saadun nauhan pysyvän venymän vuoksi nauhan poikki-leikkausala pienenee venymää vastaavassa määrässä. Poikki-leikkausalan pieneneminen tapahtuu nauhan paksuuden piene-10 nemisen ja nauhan leveyden pienenemisen muodossa.

Jossakin kohdassa hehkutusuunin jälkeen, sopivasti ennen vetovalssainta 10, venyneen ja kylmän nauhan 4B leveys ja paksuus mitataan mittauslaitteiden 18, 19 avulla. Keksin-15 nön parhaana pidetyn suoritusmuodon mukaan vetovalssaimen 10 ja toisen jarruvalssaimen 13 nopeuksia säädetään ja ne asetellaan sellaisiksi, että nopeusero aiheuttaa niin suuren venymän, että nauhan leveys pienenee tiettyyn nau-haleveyteen. Tämän halutun paksuuden omaavan nauhan pak-20 suus mitataan mittauslaitteen 18 avulla. Sen jälkeen kyl-mävalssainta 16 säädetään siten, että se pienentää nauhan 4 paksuutta niin paljon, että kylmävalssaimessa 16 tapahtuneen valssauksen vuoksi tapahtunut paksuuden pieneneminen ja hehkutusuunissa 7 tässä uunissa syntyneen materi-25 aalin pysyvän venymän vuoksi tapahtunut paksuuden pieneneminen yhdessä antavat nauhalle 4B sellaisen paksuuden, joka vastaa haluttua loppupaksuutta halutulla nauhale-veydellä. Tällä parhaana pidetyllä suoritusmuodolla on toisin sanoen mahdollista saavuttaa sekä haluttu nauhan 30 paksuus että haluttu nauhan leveys, mihin liittyy joukko merkittäviä etuja. Lienee ymmärrettävää, että kylmävals-saimen 16 säädöllä voi olla vaikutusta paksuuden pienenemisen ja leveyden pienenemisen keskinäiseen suhteeseen hehkutusuunissa 7 ja että vetovalssaimen 10 ja jarruvals-35 saimen 13 nopeuseron säätö samoin kuin valssipuristus kyl- 6 100603 mävalssaimessa 16 voi vaatia toistuvia mittauksia ja asetuksia, toisin sanoen, että tietty käyntiinajojakso voi olla välttämätön, ennenkuin stabiilit olosuhteet on saavutettu. Nämä asiat voidaan kuitenkin ratkaista tavanomaisen 5 säätötekniikan avulla. Myös kokemusperäisesti saatua tietämystä voidaan käyttää hyväksi tässä asetustyössä.

Taulukossa 1 on esitetty tuloksia kymmenestä kokeesta, jotka koskivat teräsnauhojen jatkuvatoimista venytystä 10 hehkutusuunissa. Kaikki testatut nauhat olivat austeniit-tista ruostumatonta terästä, laatu Avesta 18-9 (SIS 2333), jonka nimellinen koostumus on 18 kromia, 9 nikkeliä, 0,04 hiiltä, 0,5 mangaania, 0,7 piitä, loppuosuus rautaa ja epäpuhtauksia, joita ei voida välttää. Teräsnauha oli 15 ensin kuumavalssattu noin 2,75 mm:n paksuuteen ja noin 1050 mm:n leveyteen. Nauhat kuumennettiin hehkutusuunissa 1170 °C:n lämpötilaan paitsi yhdessä tapauksessa, jolloin lämpötila on 1130 “C. Kokeissa käytettiin kahta eri veny-mää, nimittäin 8 % ja 14 %. Kun venymä oli 8 %, syöttö-20 nopeus uuniin 7 oli 5 m/min, kun taas venymällä 14 % syöt-tönopeutta vaihdettiin välillä 5-15 m/min. Viimeisessä kokeessa, jolloin venymä oli 14 % ja syöttönopeus oli 15 m/min, hehkutuslämpötila alennettiin 1170 eC:sta 1130 eC:ksi. Leveys- ja paksuusarvot mitattiin ennen ja jälkeen 25 venymän ja myös käytetyt nauhan vetovoimat rekisteröitiin.

Tulosten perusteella voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset, joiden uskotaan pätevän ainakin austeniittisilla ruostumattomilla teräksillä, nimittäin 30 - että leveyden pieneneminen on melkein vakio venymän ollessa vakio, vaikka syöttönopeutta muutellaan, - että paksuuden pieneneminen on melkein vakio venymän 35 ollessa vakio, vaikka syöttönopeutta muutellaan, ja 7 100603 - että nauhassa vaikuttava vetojännitys pienentynyttä pinta-alaa kohti laskettuna suurenee venymäarvojen suurentuessa.

8 100603 m ä

t* I Ή I

G P G rH d) P ™ n in o es n en es s« (O I Ή 3)3)pH3)E ******** £ O e C Dri^ n) e 00 H es Ti t* ^ Ti n 3PC0)G(O(0C\ ph es es es es es es es «J 0) SO -H >«H (0 3 2 2 > -o αρ (0.-Η-Ρ ra to >ι I Hn C-pohE a\a\&mcocomio (Q I rl V Φ 6 * * * * * * » v £ O C+J ll\ ΙΟΟΟΦρΗρΗρΗρΗΟ 3 p G O 3 2 rHrHrHeseseseses

<o a) Λ >iH

2 > -r-l «0 10 <0 (0 i(0(0 criincoeseseseso 0 E -h 2 Tiininvovovnoo P -H G * «03 > > 3__ i

id) oooenTiTicnoorH

3 G C^eOvOONvOvOvDvD

3 a) c ........

ra G «<#> incooot^r^ooooc^ λ; c a) c ro « -h -h cu -o a e ! m in 5 5 17) m· ^ ^ id' ^ ( jj* νοιΛιηιπιηιηιηΐο •P O 3 cmcm(mcm<ncmcv|(m P (0 P (0 E ''»^'^'^'•v^»"*'** •n co r- io ao oo & S G ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

CO Ή & CMCNJCSIiMCMCMCMCSJ

G I

a) a) Ό G rHo»cncoenTier)ai

>i 3) G corHeseneoesesrH

a) c ai# ******** >3)C rH^i^Ti^TiriTi

3) -rH -H

j a e__ ooininininvocvr^ esooooooo 1 oooooooo O I CO ρΗρΗρΗρΗρΗρΗρΗρΗ P O >1 NSNS\\\\ P <0 P 3) E in in in • O i-)£ > E * * * >i 30 3) ocno.-ioo.Hr-i co >—« i—i TiTiininintninin

OOOOOOOO

pH pH r-I rH rH pH rH rH

ci io (0 P 3 G

x; p 3) -h inmc^cjirHcoinin

3'OCUE fHrHrHiH

0 >iO\ 2 (0 G E__

:0 OOOOOOOO

a to [''or'-c^e-'t'^c-'-m E H U ΡΗρΗρΗρΗρΗρΗρΗρΗ

:(0 "rl ° rHrHrHrHrHrHrHrH

J P

:(0

E

pH CDTiTiTiTiTi-siTi

C dp pH rH rH pH pH pH pH

O d) X > X-- 3

pH 3) O

a O·· pHescoTfin<nc^®

(0 X G

Eh__

Claims (6)

100603

1. Menetelmä teräsnauhan jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi, tunnettu siitä, että: 5 (a) teräsnauhaan kohdistetaan ainakin yksi kylmävalssaus- vaihe kylmävalssatun teräsnauhan tuottamiseksi ja nauhan paksuuden ensimmäisen vähenemisen aikaansaamiseksi; (b) mainittu kylmävalssattu teräsnauha syötetään hehku-tusuuniin tietyllä syöttönopeudella ja vedetään uunista 10 poistonopeudella, joka on suurempi kuin mainittu syöt- tönopeus; (c) mainittuun kylmävalssattuun teräsnauhaan kohdistetaan hehkutusuunissa vetojännitys lämpötilan ollessa 1000 - 1250 °C, jotta saadaan mainitulle teräsnauhalle pysyvä 15 venymä, joka on ainakin 8 % ja vastaa poisto- ja syöt- tönopeuden välistä eroa, ja jotta saadaan nauhan poikkileikkauspinnan pieneneminen, joka vastaa venymää ja joka käsittää nauhan leveyden vähenemisen ja nauhan paksuuden toisen vähenemisen. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nauhaan kohdistetaan kuumavalssaus-vaihe ennen mainittua ainakin yhtä kylmävalssausvaihetta nauhan paksuuden alustavan pienenemisen aikaansaamiseksi 25 ennen hehkutusta ja venytystä mainitussa uunissa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuun kylmävalssattuun teräs-nauhaan kohdistetaan mainittu vetojännitys lämpötilassa, 30 joka on 1080 - 1200 °C.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nauhaa venytetään hehkutusuunissa jatkuvatoimisesti, jotta aikaansaadaan nauhan leveyden 35 väheneminen tiettyyn lopulliseen leveyteen samalla kun saavutetaan mainittu nauhan paksuuden toinen pieneneminen, 100603 jolloin nauhaa käsitellään kylmävalssaustyövaiheessa sellaisessa määrässä, joka riippuu mainitusta toisesta paksuuden vähenemisestä siten, että kylmävalssauksen ja venytyksen avulla saadaan hehkutuksen jälkeen nauhan paksuus, 5 joka vastaa haluttua lopullista nauhan paksuutta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venymä on 8 %.

6. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että venymä on 14 %. 100603