Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Endlosbandes mit einem zumindest ein Blech aus Duplexstahl aufweisenden Bandkörper, wobei der Bandkörper durch Verschweißen zumindest zweier Kanten des zumindest einen Blechs miteinander zu einem geschlossenen Ring geformt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Endlosband mit einem zumindest ein Blech aus

Duplexstahl aufweisenden Bandkörper, wobei der Bandkörper zumindest eine Schweißnaht aufweist, durch welche der Bandkörper zu einem geschlossenen Ring verbunden ist

Unter Duplexstahl wird in dem vorliegenden Zusammenhang ein Stahl mit einer zweiphasi- gen Gefügestruktur verstanden, die sich aus einer Ferrit Matrix mit Austenit Inseln zusammensetzt.

Bei der Herstellung von Endlosbändern aus Duplexstahl kann es zu dem Problem kommen, dass es bei einem Verschweißen von Längs- oder Stirnkanten zur Herstellung des Endlosban- des zu einem Verzug des Endlosbandes kommen kann. Ein weiteres Problem herkömmlicher Herstellungsverfahren besteht darin, dass es bei herkömmlichen Verfahren zu wesentlichen Veränderungen der Gefügestruktur im Bereich der Schweißnaht gegenüber der Gefügestruktur des übrigen Bandkörpers kommen kann, wodurch es zu einer erhöhten Korrosionsanfälligkeit im Bereich der Schweißnaht und in weiterer Folge zu einer mechanischen Schwächung des Endlosbandes kommen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Schaffung eines Endlosbandes aus Duplexstahl zu ermöglichen, welches sich durch einen geringen Verzug und gute Korrosionseigenschaften im Bereich der Schweißnaht sowie eine hohe Schweißnahtfestigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verschweißen der zumindest zwei Kanten des zumindest einen Blechs mit einem Plasmaschweißverfahren erfolgt, wobei zumindest ein Plasmastrahl erzeugt wird, mit welchem der Duplexstahl im Bereich einer herzustellenden Schweißnaht aufgeschmolzen wird.

Durch die hohe Energiedichte und die hohe Konvergenz des Plasmastrahles ergibt sich im Bereich der Schweißstelle eine sehr hohe Energiekonzentration, wodurch sich gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren von Endlosbändern aus Duplexstahl hohe Schweißgeschwindigkeiten und ein wesentlich verringerter Verzug erzielen lassen. Zudem hat sich herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren nur geringe Änderungen der Gefügestruktur er Schweißnaht im Vergleich zum Grundmaterial und keine Verunreinigung des Grundmaterials zur Folge hat.

Um den Bandkörper zu einem geschlossenen Ring zu schließen, können die zumindest zwei Kanten Stirnkanten zweier stirnseitiger freier Enden des zumindest einen Blechs sein und in einem dem Verschweißen vorangehenden Schritt ii) in eine zumindest abschnittsweise aneinander anliegende Position gebracht werden.

Gemäß einer Ausführungsform, welche die Herstellung von Endlosbändern beliebiger Breite aus Duplexstahl ermöglicht, kann der Bandkörper aus zumindest zwei Blechen aus Duplexstahl gebildet sein, wobei in einem Schritt ii) vorausgehendem Schritt i) Längskanten der zumindest zwei Bleche in eine zumindest abschnittsweise aneinander anliegende Position gebracht und miteinander verschweißt werden.

Eine weitere Variante zur Herstellung von Endlosbändem beliebiger Breite aus Duplexstahl, die sich zudem durch eine hohe mechanische Belastbarkeit in Bandlängsrichtung auszeichnet, besteht darin, dass der Bandkörper aus zumindest einem Teilband aus Duplexstahl aufgebaut wird, das schmäler ist als das Endlosband, wobei das zumindest eine Teilband mittels einer schraubenförmig umlaufenden Schweißnaht zu dem Endlosband verbunden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass einem Stoßbereich der zumindest zwei Kanten gegenüberliegend zumindest ein Plasmabrenner angeordnet ist, wobei der Plasmastrahl mittels des zumindest einen Plasmabrenners erzeugt und auf den Stoßbereich der zumindest zwei Kanten gerichtet wird. Bei einer Weiterbildung der Erfindung, welche sowohl an einer Innenseite als auch an einer Außenseite des Endlosbandes eine besonders symmetrische Schweißnaht erzeugt, können zumindest zwei Plasmabrenner verwendet werden, wobei die zumindest zwei Plasmabrenner an einander gegenüberliegenden Seiten des Stoßbereiches angeordnet sind und jeweils zumindest einen Plasmastrahl erzeugen, wobei die von den zumindest zwei Plasmabrennern erzeugten Plasmastrahlen den Duplexstahl voneinander gegenüberliegenden Oberflächen des Bandkörpers her aufeinander zulaufend aufschmelzen.

Als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Reduktion eines Verzuges hat es sich herausgestellt, wenn der Plasmastrahl an einer Oberfläche des zumindest einen Blechs eine Temperatur zwischen 10.000 C° - 12.000 °C erzeugt.

Vorteilhaft hinsichtlich der Erzielung einer nur geringfügigen Veränderung der Gefügestruktur im Bereich der Schweißnaht ist es, wenn der Plasmastrahl mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min - 2.000 mm/min gegenüber der Oberfläche des zumindest einen Blechs bewegt wird oder vice versa.

Zur Erzielung einer optimalen Energiekonzentration auf der Oberfläche des Bandkörpers während des Schweißens kann zur Begrenzung eines Durchmessers des Plasmastrahles eine Plasmadüse mit einem Durchmesser zwischen 0,4 mm - 5 mm verwendet werden. Hierbei hat sich herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses ist, wenn die Plasmadüse in einem Abstand von 0,5 mm - 50 mm zu der Oberfläche des Bandkörpers angeordnet wird. Zur Erzeugung des Plasmastrahles kann gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ein Schweißstrom mit einer eine Stromstärke zwischen 0,5 A - 400 A verwendet werden. Zur Erzeugung des Plasmastrahls kann ein Plasmagas verwendet werden, wobei zwischen 0,1 1/min - 6 1/min des Plasmagases durch den Plasmabrenner strömen. Gemäß einer vorteilhaften Variante, welche sich durch eine Schweißnaht mit einer hohen mechanischen Belastbarkeit auszeichnet, kann es vorgehsehen sein, dass die zumindest zwei Kanten abschnittsweise mit einer ersten Schweißnaht miteinander verbunden werden, wobei nach Erreichen einer vorgegebenen Länge der ersten Schweißnaht oder nach Erreichen einer vorgegebenen Zeit der Schweißvorgang unterbrochen wird und der Schweißvorgang an einem Punkt wieder gestartet wird, der auf der ersten Schweißnaht liegt, und eine zweite Schweißnaht erzeugt wird, die über einen Endpunkt der ersten Schweißnaht hinausreicht, wobei sich die erste und die zweite Schweißnaht teilweise überlappen.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die zumindest zwei Kanten kontinuierlich ohne Unterbrechung des Schweißprozesses miteinander verschweißt werden. Diese Variante der Erfindung zeichnet sich vor allem durch einen sehr geringen Verzug aus. Die oben genannte Aufgabe kann auch mit einem Endlosband der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, dass der Bandkörper zwischen 20 % - 35 % Cr, insbesondere 25 % - 32 % Cr, und 1 % - 8 % Ni, insbesondere 7 % - 7,5 % Ni, aufweist, wobei die zumindest eine Schweißnaht dieselbe chemische Zusammensetzung, wie der restliche Bandkörper aufweist und ein Verhältnis von Ferrit zu Austenit von zwischen 0,4 und 2,3 aufweist.

Das erfindungsgemäße Endlosband zeichnet sich neben einer hohen Korrosionsbeständigkeit und sehr geringen Eigenspannungen durch eine hohe mechanische Belastbarkeit aus.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Endlosbandes;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen offenen Bandkörper eines erfindungsgemäßen Endlosbandes;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Oberflächenabschnitt einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Endlosbandes; Fig. 5 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Endlosbandes und

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Oberflächenabschnitt eines Bandkörpers während der

Herstellung des erfindungsgemäßen Endlosbandes.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Gemäß Figur 1 und 2 weist eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Endlosbandes 1 ei- nen aus einem Blech 2 aus Duplexstahl hergestellten Bandkörper 5 auf. Das Blech 2 ist an stirnseitigen freien Enden mittels einer Querschweißnaht 6 zu einem geschlossenen Ring verbunden, sodass eine Bandaußenseite 3 und eine Bandinnenseite 4 ausgebildet sind. Das Blech 2 kann beispielsweise zwischen 1 m und 200 m lang und zwischen 0,5 m und 2 m breit sein sowie eine Dicke zwischen 0,3 mm bis 2,5 mm aufweisen.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Bandkörper 5 des Endlosbandes 1 aber auch durch mehrere einzelne Blechstücke 2 beliebiger Breite gebildet sein kann, die mittels quer oder schräg zu einer Längserstreckung des Endlosbandes 1 verlaufenden Querschweißnähten 6 zu einem Endlosband 1 beliebiger Breite miteinander verbunden sind. Ein derartiges Endlosband 1 kann beispielsweise eine Breite von bis zu 10 m oder darüber aufweisen.

Der Duplexstahl weist ein zweiphasiges Gefüge bevorzugt mit einem Verhältnis von Ferrit zu Austenit zwischen 0,4 bis 2,3 insbesondere von 1 auf. Der Bandkörper 5 weist zwischen 20 % - 35 % Cr, insbesondere 25 % - 32 % Cr, und 1 % - 8 % Ni, insbesondere 7 % - 7,5 % Ni, auf.

Die Schweißnaht 6 wei st dieselbe chemi sche Zusammensetzung, wie der restliche Bandkörper auf und hat ein Verhältnis von Ferrit zu Austenit von zwischen 0,4 und 2,3. Das soeben für die Schweißnaht 6 Gesagte gilt auch für die in den weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnten Schweißnähte 10, 11 und 16.

Im Folgenden sind einige Beispiele für mögliche Duplexstähle angeführt, auf weiche die Er- findung jedoch nicht beschränkt ist. So kann es sich bei dem verwendeten Duplexstahl beispielsweise um einen Superduplexstahl handeln, beispielsweise um X2 CrNiMoN 25-7-4 mit der EN Nummer 1.4410, handeln. Gemäß dieser Ausführungsform weist das Material des Bandkörpers folgende Zusammensetzung auf: C < 0,030 %, Si < 0,8 %, Mn < 1,2 %, P < 0,025 %, S < 0,015, Cr = 25 %, Ni = 7 %, Mo = 4 %, N = 0,3 %.

Alternativ kann es sich bei dem Duplexstahl beispielsweise auch um einen Stahl mit der EN Nummer 1.4658 handeln. Dieser Stahl weist die folgende Zusammensetzung auf: C < 0,030 %, Si = 0,3 %, Mn = 1,0 %, P < 0,035 %, S < 0,010, Cr = 27 %, Ni = 6,5 %, Mo = 4,8 % oder C < 0,03 %, Si < 0,5 %, Mn < 1,5 %, P < 0,035 %, S < 0,01 %, Cr = 27 %, Ni = 6,5 %, Mo = 4,8 %, N = 0,4 %, Co = 1,0 %.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Duplexstahl des Bandkörpers beispielsweise auch ein Duplexstahl der folgenden Zusammensetzung sein:

C < 0,030 %, Si < 0,8 %, Mn < 1,5 %, P < 0,035 %, S < 0,010, Cr = 32 %, Ni = 7 %, Mo = 3,5 %, N = 0,5%.

Die obigen Ausführungen zu den Duplexstählen gelten gleichermaßen für alle Ausführungs- beispiele.

Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Variante kann der Bandkörper 5 auch mehrere Bleche 2, 8, 9 aus Duplexstahl aufweisen, die über in Längsrichtung des Bandkörpers 5 verlaufende Längsschweißnähte 10, 11 miteinander verbunden sein können. Nach Herstellung des Band- körpers 5 aus den Blechen 2, 8, 9 kann durch Verschweißen der stirnseitigen freien Kanten 7a, 7b der Bandkörper 5 zu dem Endlosband 1 geschlossen werden. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, kann das Endlosband la aber auch aus einem Teilband 13 aus Duplexstahl aufgebaut sein. Das Teilband 13, welches schmäler ist als das Endlosband la, ist mittels einer schraubenförmig umlaufenden Schweißnaht 16 zu dem Endlosband la verbunden. An den Außenkanten 14, 15 des Endlosbandes la anschließende Bereiche des Teilbandes 13 sind abgeschnitten, sodass einander gegenüberliegende Außenkanten 14, 15 des Endlosbandes l a parallel zueinander verlaufen.

Das Teilband 13 kann beispielsweise eine Dicke von 0,3 mm bis 3,5 mm, insbesondere von 0,8 mm bis 1,2 mm, sowie zumindest eine Breite zwischen 300 mm und 1.000 mm aufweisen. Das hergestellte Endlosband la selbst kann beispielsweise eine Breite zwischen 700 mm und 5.000 mm aufweisen. Die Umfangslänge des Endlosbandes la kann ebenfalls variieren und beispielsweise zwischen 3 m und 50 m betragen.

Zur Erzielung der gewünschten Länge und Breite des Endlosbandes la wird das Teilband 13 entsprechend schraubenförmig nebeneinandergelegt, sodass aneinander anliegende Abschnitte der Längskante entlang einer Schraubenlinie verlaufen. Hierauf werden die aneinander anliegenden Abschnitte entlang der Längskante miteinander verschweißt.

Die Schweißnaht 16 ist in Längsrichtung des Endlosbandes la geneigt und schließt mit einer Längsmittelebene 12 des Endlosbandes la einen Winkel α ein. Der Winkel α kann beispielsweise in einem Bereich von 1° bis 25° liegen, insbesondere von 6° bis 9°.

Wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist, erfolgt das Verschweißen der zwei Kanten 7a, 7b des Blechs 2 bzw. das Herstellen der Schweißnähte 6, 10, 11 und 16 mit einem Plasmaschweißverfahren. Hierbei wird ein Plasmastrahl 19a, 19b erzeugt, mit welchem der Duplexstahl im Bereich einer herzustellenden Schweißnaht 6, 10, 11, 16 aufgeschmolzen wird.

Hierbei ist einem Stoßbereich der miteinander zu verbindenden Kanten 7a, 7b gegenüberliegend mindestens ein Plasmabrenner 17, 18 zur Erzeugung des Plasmastrahls 19a, 19b ange- ordnet. Der Plasmastrahl 19a, 19b wird auf den Stoßbereich der zumindest zwei Kanten 7a, 7b gerichtet. Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, können anstelle nur eines einzigen Plasmabrenners 17 o- der 18 auch zwei Plasmabrenner 17, 18 verwendet werden, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Stoßbereiches der Kanten 7a, 7b angeordnet sind. Die beiden Plasmabrenner 17, 18 erzeugen jeweils einen Plasmastrahl 19a, 19b. Die von den zwei Plasmabrennern 17, 18 erzeugten Plasmastrahlen 19a, 19b schmelzen den Duplexstahl von einander gegenüberliegenden Oberflächen des Bandkörpers 5 her aufeinander zulaufend auf. Bei der Verwendung von zwei einander gegenüberliegenden Plasmabrennern 17, 18 werden bevorzugt Plasmastrahlen 19a, 19b mit identen Parametern bzw. Eigenschaften erzeugt. Die folgenden Ausführungen gelten sowohl für Ausführungsformen mit zwei Plasmabrennern 17, 18 als auch für solche mit nur einem einzigen Plasmabrenner 17 oder 18.

Der Plasmastrahl 19a, 19b erzeugt an einer Oberfläche der Schweißstelle bzw. des Bandkörpers 5 eine Temperatur zwischen 10.000 C°- 12.000 °C.

Der Plasmastrahl 19a, 19b kann mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min - 2.000 mm/min gegenüber der Oberfläche des zumindest einen Blechs 2 bzw. des Bandkörpers 5 bewegt werden oder vice versa. Bei Verwendung von zwei Plasmabrennern 17, 18 sind die Bewegungen der beiden Plasmastrahlen 19a, 19b bevorzug synchronisiert, wobei sich die beiden Plasma- strahlen 19a, 19b so bewegen, dass sie stets einander denselben Abschnitt des Stoßbereichs der Kanten 7a, 7b von unterschiedlichen Seiten her aufschmelzen.

Zur Begrenzung eines Durchmessers der Plasmastrahlen 19a, 19b können Plasmadüsen 20, 21 mit einem Durchmesser einer Plasmaaustrittsöffnung 20a, 21 a zwischen 0,4 mm - 5 mm ver- wendet werden.

Die Plasmadüse 20, 21 kann in einem Abstand von 0,5 mm - 50 mm zu der Oberfläche des Bandkörpers 5 angeordnet werden. Zur Erzeugung des Plasmastrahles 19a, 19b kann ein Schweißstrom mit einer Stromstärke zwischen 0,5 A - 400 A verwendet werden. Zudem kann zur Erzeugung des Plasmastrahls 19a, 19b ein Plasmagas verwendet wird, wobei zwischen 0,1 1/min - 6 1/min des Plasmagases durch den jeweiligen Plasmabrenner 17, 18 strömen. Die Stromstärke des Schweißstroms ist hierbei proportional einer Durchflussmenge des Plasmagases. So kann beispielsweise zur Erzielung einer Schweißnaht 6, 10, 11, 16 mit einer Breite von 0,5 mm - 5 mm und einer Blechdicke von 1 mm eine Schweißstromstärke zwi- sehen 0,5 A - 50 A und eine Durchflussmenge des Plasmagases von 0, 1 1/min - 2 1/min aufweisen. Zur Erzielung einer Schweißnaht 6, 10, 1 1, 16 mit einer Breite von 0,5 mm - 5 mm und einer Blechdicke von 2 mm kann die Schweißstromstärke hingegen zwischen 5 A und 200 A aufweisen, wobei die Durchflussmenge des Plasmagases zwischen 0,2 1/min und 4 1/min betragen kann. Für Blechdicken über 2 mm können zur Erzielung einer Schweißnaht 6, 10, 11, 16 mit einer Breite von 0,5 mm - 5 mm die Schweißstromstärke und die Durchflussmenge des Plasmagases zwischen 10 A und 400 A bzw. zwischen 0,3 1/min und 6 1/min betragen. Als Plasmagas könnte beispielswiese reines Argon verwendet werden. Alternativ könnte das Plasmagas aber auch die gleiche chemische Zusammensetzung wie ein verwendetes Schutzgas aufweisen. Als Schutzgas könnte beispielsweise ein Gas mit 98% Argon und 2% Stickstoff verwendet werden.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist kann das Schweißen gemäß einer Variante der Erfindung diskontinuierlich erfolgen. Hierbei werden die Kanten 7a, 7b zuerst mit einer ersten Schweißnaht miteinander verbunden. Nach Erreichen einer vorgegebenen Länge der ersten Schweißnaht oder nach Erreichen einer vorgegebenen Zeit wird der Schweißvorgang an einem Punkt PI unterbrochen. Hierauf wird der Schweißvorgang an einem Punkt P2 wieder gestartet, der auf der ersten Schweißnaht liegt, und eine zweite Schweißnaht erzeugt wird, die über den Endpunkt PI der ersten Schweißnaht hinausreicht. Als Resultat überlappen sich die erste und die zweite Schweißnaht teilweise. Die Richtung, in welche das Verschweißen erfolgt bzw. in wel- che die Schweißnaht 6 erzeugt wird, ist in Fig. 6 mit einem Pfeil angedeutet. In diese Richtung werden entweder die Plasmabrenner 17, 18 oder der Bandkörper 5 relativ zu den Plasmabrennern 17, 18 bewegt.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Bezugszeichenaufstellung

1 Endlosband

la Endlosband

2 Blech

3 Bandaußenseite

4 Bandinnenseite

5 Bandkörper

6 Querschweißnaht

7a Kante

7b Kante

8 Blech

9 Blech

10 Schweißnaht

11 Schweißnaht

12 Ebene

13 Teilband

14 Außenkante

15 Außenkante

16 Schweißnaht

17 Plasmabrenner

18 Plasmabrenner

19a Plasmastrahl

19b Plasmastrahl

20 Plasmadüse

20a Plasmaaustrittsöffnung

21 Plasmadüse

21a Plasmaaustrittsöffnung