DE2425612B2

DE2425612B2 - Verfahren zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines kaltgewalzten Bandstahls

Info

Publication number: DE2425612B2
Application number: DE2425612A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Harada; Kiyoshi Kudamatsu Kawaguchi; Kenji Kudamatsu 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: 1978-11-23
Also published as: JPS509564A; GB1476191A; US3958439A; FR2231759A1; FR2231759B1; CA1002862A; DE2425612C3; JPS52837B2; DE2425612A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines haltgewalzten, wärmebehandelten Bandmetalls, beispielsweise in Form eines r> Bandstahls, durch wiederholtes Biegen bei Schmierung, welches beim Kaltwalzen nach der Wärmebehandlung um mehr als 15% reduziert worden ist

Bei der Herstellung eines Br.ndmetalls werden die Zugfestigkeit und die Ziehbarkeit desselben dadurch gesteuert, daß man die Reduktion bei dem Walzvorgang sowie die Temperatur und die Zeit der Wärmebehandlung ändert Abschließend wird ein extrem dünnes Bandmetall mit hoher Zugfestigkeit hergestellt, indem ein Doppelreduktionswalzen des Bandmetalls mit großer Reduktion nach einem Glühen anstatt eines herkömmlichen Anlassens durchgeführt wird.

Ein Bandmetall, das nach diesem Verfahren hergestellt ist, weist eine hohe Zugfestigkeit auf. Seine Ziehbarkeit und seine Bearbeitbarkeit sind jedoch so 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 ein hauptsächliches Anwendungsgebiet für dünnes Bandmetall. Die Bearbeitbarkeit für das Bandmetall muß bei der Büchsenherstellung nicht notwendigerweise so groß sein, wie im Fall eines Tiefziehens, wobei eine kleine Steigerung der Bearbeitbarkeit ausreicht Es hat sich bestätigt, daß eine to Steigerung der Ziehbarkeit um einige Prozent bei einem Bandmetall 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 t>5 zusätzliches Glühverfahren vorzusehen.

Im folgenden soll kurz auf den bekannten Stand der Technik eingegangen werden. Die JA-AS 41-12 292 und 47-19 856 zeigen, daß die Ziehbarkeit von kaltgewalztem Bandmetall dadurch wiedergewonnen werden kann, daß man es wiederholt, d. h. von 50- bis zu mehr als IGOmal mittels einer Walzenrichtvorrichtung umbiegt Bei diesem Verfahren erzeugen alternierende Zug- und Drdckbeanspruchungen durch das Biegen eine Erweichung des Materials. Diesem Verfahren haften jedoch einige Nachteile an. So ist ein großer Raumbedarf für den Einbau einer Richtvorrichtung mit einer Anzahl von Walzen für eine kontinuierliche Herstellung notwendig. Weiterhin entstehen Kratzer auf der Oberfläche des Bandmetalls, da es schwierig ist, viele Walzen des Walzennivellierers mit der gleichen Geschwindigkeit laufen zu lassen. Das Bandmetall durchläuft nach einem Bedrucken einen Nachbehandlungsprozeß. Die Ziehbarkeit eines der Wärmebehandlung unterzogenen Bandmetalls nimmt daher aufgrund von Kratzern in der Oberfläche und aufgrund von Mikrorissen in den Metallkristallen gleichmäßig ab, wenn Formfehler in dem Bandmetall von einem Nivellierer ausgeglichen werden, wie er in den genannten Schriften erwähnt ist

Aus der DE-AS 12 30 059 ist ein Verfahren zur Verminderung der Sprödigkeit und zur Verbesserung der Verformbarkeit von Walzblechen, welche durch Kaltverformung, insbesondere durch Kaltwalzen, hart geworden sind, bekannt Gemäß diesem Verfahren werden die Walzbleche einer Wechselbeanspruchung unterworfen, bei der in einer Oberflächenschicht des Walzbleches Zug- und in der gegenüberliegenden Oberflächenschicht Druckspannungen erzeugt werden, und wenigstens eine dieser Schichten über die Fließgrenze hinaus beansprucht wird. Die Zug- und Druckspannungen in den beiden Oberflächenschichten werden wiederholt, mit hoher Lastspielzahl gewechselt Die Anzahl der Lastwechsel liegt in der Größenordnung von 10 bis über 100 und ist durch das Erreichen der Schadenslinie beschränkt. Entsprechend der Beanspruchungsart gemäß diesem Verfahren durch Wechselbiegungen mit hoher Lastspielzahl treten in dem Bandmetall Spannungen auf, die bei Biegebeanspruchung ganz allgemein sowohl Zug- als auch Druckspannungen umfassen. Eine nach diesem Verfahren wiedergewonnene Verformbarkeit des Bandmetalls wird jedoch durch das Auftreten von Formfehlern, insbesondere Wellungen, Mulden, Kantenwellungen und Wellungen in der Mitte des Bandes, beeinträchtigt Durch das Einbringen von Zug- und Druckwechselspannungen gemäß diesem Verfahren können neben der Wiedergewinnung der Verformbarkeit deshalb lediglich Wellungen beseitigt werden, die über den Querschnitt des Bandmetalls homogen verteilt sind. Inhomogen über den Querschnitt des Bandmetalls verteilte Formfehler, wie Mulden, Kantenwellungen und Wellen in der Mitte des Bandes bleiben erhalten.

In dem Verfahren gemäß der DE-OS 22 51 735 wird die Verformbarkeit ebenfalls durch wiederholtes Biegen des Bandes zurückgewonnen, wobei die Biegevorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung der Biegekräfte mittels eines Druckmediums versehen ist Bei diesem Verfahren werden die Wechselbiegebeanspruchungen in dem Metallband anstatt durch mechanische Arbeitswalzen durch ein entsprechendes Druckmedium erzeugt. Die Anzahl der Lastwechsel liegt in der gleichen Größenordnung wie bei dem Verfahren gemäß der vorerwähntem Auslegeschrift bei 10 bis über 100. Aufgrund der Fliichenabstützung des Bandmetalls mit Hilfe eines Druckmittelfilmes wird die Reibung beim Aufbringen der Wechselbiegebeanspruchung vermin-

dert Bei diesem Verfahren können Oberflächenfehler, wie Kratzer und dergleichen, welche beim Zusammenwirken der Vorrichtung zur Erzeugung der Biegekräfte und dem Bandmetall entstehen, weitgehend vermieden werden. Die Beseitigung von Formfehlern bleibt jedoch auch durch Anwendung dieses Verfahrens, bei welchem das Bandmetall einer mehrfachen Wechselbiegung mit Zug- und Druckspannungen unterworfen wird, auf über den Querschnitt des Bandes gleichmaßig verteilte Wellungen beschränkt

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wiedergewinnen der Ziehbarkeit eines Bandmetalls mit formfehlerfreier Oberfläche anzugeben, das billig ist und zu seiner Durchführung nur eine geringe 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. Weiterhin 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 Bandmetall heftig zwei- oder dreimal unter Zugwirkung umgebogen wird, was längs Arbeitswalzen, die einen kleinen Durchmesser aufweisen und sich frei mit einer äußerst geringen Reibung drehen, geschehen kann, oder jo auf einem Fluidfilm von einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, der zwischen dem Bandmetall und einer Halterungsführung gebildet ist. Hierdurch wird das Spannungs-Dehnungs-Diagramm des Bandmetalls nach einem Nivellieren gegenüber demjenigen nach dem j^ri Kaltwalzen verändert, wobei diese Änderung zu einer Wiedergewinnung der Ziehbarkeit des Bandmetalls führt Bezüglich der Vorrichtung, mit der Fehler in der Gestalt des Bandmetalls derart ausgeglichen werden können, daß das Metallband in erheblichem 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 Patentnummern 3812701 und 3812697 erhalten haben und nachveröffentlicht sind.

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

Die Zeichnung mit bevorzugten Ausführungsformen dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. Darin zeigt

Fig. 1 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm von einem Bandmetall nach einem Kaltwalzen, μ

F i g. 2 eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig.3 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm von einem Bandmetall nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 die Wirkung der wiedergewonnenen Ziehbarkeit an einem Bandmetall auf plastische Dehnung und Gesamtdehnung durch das erpjidungsgemäße Verfahren,

F i g. 6 die Wirkung der wiedergewonnenen Ziehbarkeit an einem Bandmetall auf plastische Dehnung und Gesamtdehnung, wenn eine Vergütung durchgeführt wird.

Man erkennt bei der Durchführung eines Zugversuchs mit einem kaltgewalzten Bandmetall, wenn dieser bis zum Zerreißen desselben erfolgt, daß im Vergleich mit der Dehnung an dem Bruchbereich des Bandmetalls die Dehnung in dem restlichen Bereich außerordentlich gering ist Die plastische Dehnung entsteht daher konzentrisch in dem Bruchbereich des kaltgewalzten Bandmetalls, da die zum Bruch führende Zugspannung bei einem Bandmetall nach einem Kaltwalzen, wie aus F i g. 1 hervorgeht groß und der Bearbeitungsexponent klein ist Wenn das Bandmetali mit dem in Fig. 1 gezeigten Spannungs-Dehnungs-Diagramm gestreckt wird, wird die Dickenverminderung des Bandmetalls aufgrund einer Zunahme der an das Bandmetall angelegten Belastung bemerkenswert, und die Gleichmaßdehnung ist klein. Sobald einmal eine derartige Einschnürung eintritt, verstärkt sich dieses Phänomen rasch, und es kommt zum Bruch, bevor der Restbereich ausreichend gestreckt ist. Indem man das Bandmetall 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 aufgrund der Vielzahl von Biegevorgängen auftreten.

Es ist daher zur Wiedergewinnung der Ziehbarkeit eines kaltgewalzten Bandmetalls notwendig, die Spannungs-Dehnungs-Kurve eines kaltgewalzten Bandmetalls so zu ändern, daß sie zu der Zugwirkung paßt, welche bei der Verwendung des Bandmetalls 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 Durchmesser zu verwenden, als ihn die Walzen bei einem herkömmlichen Walzennivellierer aufweisen, und ein gegenläufiges Abbiegen des Bandmetalls einige Male längs der Arbeitswalzen zu wiederholen, die sich frei mit einer extrem niedrigen Reibung drehen. In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Ein Bandmetall 1 läuft durch eine Richtvorrichtung 8 hindurch, wobei es von bekannten Vorrichtungen 2 und 3, die einen zusätzlichen Zug ausüben, gestreckt wird. Die Vorrichtungen 2 und 3 können beispielsweise Schleppwalzen (bridle-roils) sein. Wesentliche Organe der Richtvorrichtung 8 sind die Arbeitswalzen 5 und 7, weiche einen kleinen Durchmesser haben. Die Arbeitswalzen 5 und 7 werden auf einem Druckflüssigkeitsfilm gelagert, der von einer außen angebrachten Druckquelle zugeführt wird und aus den Walzenhalterungsführungen 4 und 6 ausströmt, wie es in der vorgenannten US-PS 38 12 701 beschrieben ist. In Fig.2 ist lediglich die Anordnung der Arbeitswalzen und anderer Hilfswalzen dargestellt. Der Mechanismus von den Walzgerüsten 4 und 6 ist jedoch nicht beschrieben. Das kaltgewalzte Bandmetall 1 wird mit einem extrem

kleinen Krümmungsradius abgebogen, während es durch die Richtvorrichtung 8 hindurchläuft. Hierdurch wird die Spannungs-Dehnungs-Charakteristik des Bandmetalls geändert, so daß sie nach einem wiederholten Abbiegen den in Fig.3 dargestellten Verlauf aufweist.

Da die Arbeitswalzen 5 und 7 nicht angetrieben sind, sondern sich frei auf dem Druckflüssigkeitsfilm mit einer extrem kleinen Reibung drehen, und da kein Rutschen zwischen dem Metallband 1 und den Arbeitswalzen 5 und 7 auftritt, entstehen auch keine Kratzer, und man behält eine hervorragende Oberfläche des Bandmetalls. Wenn das Bandmetall mit der in F i g. 3 dargestellten Spannungs-Dehnungs-Kurve gestreckt wird, erhält man eine gleichmäßige Dehnung, die größer ist als im Falle des kaltgewalzten Bandmetalls, wobei die Gesamtdehnung vom Beginn der Kontraktion bis zum Bruch ebenfalls zunimmt.

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

Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In diesem Falle läuft das kaltgewalzte Bandmetall 1 durch eine Richtvorrichtung 9 hindurch, wobei es von den vorderen und den rückwärtigen Schleppwalzen 2 und 3 gestreckt wird. Die Richtvorrichtung 9 entspricht der in den US-PS 38 12 697 beschriebenen Ausführungsform. Diese Anordnung enthält Halterungsgrundkörper 10 sowie Halterungsführungen 11, durch welche eine unter Druck stehende Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen dem Bandmetall 1 und der Halterungsführung 11 zugeführt wird. In Fig.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 Bandmetall 1 wird mit einem extrem kleinen Krümmungsradius abgebogen, während es durch die Richtvorrichtung 9 hindurchgeht, wobei es von der unter Druck stehenden Flüssigkeit getragen wird und nicht mit der Halterungsführung 11 in Berührung tritt. Man erhält in diesem Falle für das Bandmetall eine Spannungs-Dehnungs-Kurve entsprechend F i g. 3. Die Ziehbarkeit des Bandmetalls wird aus den gleichen Gründen, wie oben erwähnt, wiedergewonnen. Im Falle einer Anwendung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine plastische Dehnung des Bandmetalls im wesentlichen in der Bewegungsrichtung. Die Dickenreduktion beträgt ungefähr 1% und ist somit unerheblich.

Fig.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 Bandmetalls. Im Bereich der plastischen Dehnung von 0,3 bis 2% ergibt sich die maximale Wiedergewinnung der Ziehbarkeit. Die Zugfestigkeit beträgt dann 55 kg/mm².

Fig.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 Bandmetall 30 Minuten bei einer Temperatur von 243° C nach der Wiedergewinnung der Ziehbarkeit vergütet wird. Wenn die plastische Dehnung 0 ist, wird die Gesamtdehnung kleiner, und die Zugfestigkeit wird mit 56 kp/mm² größer als vor der Vergütungsbehandlung. Andererseits verschlechtert sich die Ziehbarkeit nicht extrem, wenn der Bandstrahl 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 Vergütungsbehaldung ergibt sich mit zunehmend kleinerem Biegeradius ein größerer Bereich für die plastische Dehnung, so daß es möglich wird, die Ziehbarkeit zurückzugewinnen. Es erweisen sich daher bei der vorliegenden Erfindung möglichst kleine Biegeradien als bevorzugt, wobei es hierbei für das Verhältnis zwischen dem Biegeradius des Bandmetalls und dessen Dicke notwendig ist, daß diese kleiner wird als 50, damit eine ausreichende Wirkung erzielt wird.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Untersuchungen eines mit unterschiedlicher Reduktion kaltgewalzten Bandstahls gemäß der Erfindung. Diese erweist sich füi kaltgewalzten Bandstahl mit einer Reduktion, die größer ist als 15%, als äußerst wirksam. In Tabelle 1 bedeuten »Gesamtdehnung 1« diejenige des Bandstahls nach dem Kaltwalzen, »Gesamtdehnung 2« diejenige des Bandstahls nach der erfindungsgemäßen Behandlung, »Gesamtdehnung 3« diejenige des Bandstahls, bei dem eine Vergütung über eine Dauer von 30 Minuter bei einer Temperatur von 243° C nach der erfindungsgemäßen Behandlung stattgefunden hat, »Zugfestigkeit 3« bedeutet schließlich diejenige des Bandstahls. Die Gesamtdehnung und die Zugfestigkeit in F i g. 1 sind in Walzrichtung gemessen. Bei der vorliegenden Erfindung tragen die verminderte Reibung, welche durch die erzwungene Schmierung bewirkt wird, die Entfernung von Substanzen auf der Bandmetalloberfläche 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 Bandmetalls vermindert sich daher nach seiner Gewinnung auch dann nicht, wenn es in dei darauffolgenden Behandlungsstufe vergütet wird, während gleichzeitig die Zugfestigkeit zunimmt

Tabelle I	Dicke	Zugfestigkeit	Hierzu	Gesamt	Gesamt-	Gesamt	Zugfestigkeit 3
Reduktion				dehnung	1 dehnung 2	dehnung 3
	mm	kg/mm²	%	%	Vo	kg/mm²
%	0,187	46,5	10,8	14,8	\2J5	47,0
15	0,168	55,0	2,4	63	4,0	56,0
25	0,160	56,0	3,0	6,5	5,5	56,0
27	0,270	69,5	1,2	2,8	2,0	70,0
37	0,185	90,0	2,0	5,0	3,0	92,0
40		4 Blatt	Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wiedergewinnen der Ziehbarkeit eines kaltgewalzten, wärmebehandelten Band- metalls durch wiederholtes Biegen bei Schmierung, welches beim Kaltwalzen nach der Wärmebehandlung um mehr als 15% reduziert worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmetall mit einer der plastischen Dehnung entspre- ι ο chenden Spannung beaufschlagt wird, das Bandmetall unter dieser Spannung mehrmals bei einem Verhältnis von Biegeradius zu Dicke des Bandmetalls von kleiner als 50:1 gebogen wird, und daß die Oberfläche des Bandmetalls während des Biegevorgangs unter Spannung für sich geschmiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmetall mit Hilfe von Arbeitswalzen gebogen wird, die in Berührung mit dem Bandmetall sind und auf einem Druckflüssigkeitsfilm taufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Biegen des Bandmetalls das Bandmetall von einem Druckflüssigkeitsfilm getragen wird, der in einem Zwischenraum zwischen dem Bandmetall und den Halterungsführungen erzeugt wird.