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Title:
METHOD FOR PRODUCING A MULTI-LAYER HOT-ROLLED STRIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/224840
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a hot-rolled cladded composite material. In the method according to the invention, first at least one first and one second metal sheet (1, 2) of at least one first and one second metal material are provided and then at least one metal solder is applied to at least one of the metal sheets (1, 2). The solder is applied at least on two edge sides of at least one metal sheet (1, 2). Subsequently, the first and the second metal sheets (1, 2) are soldered together to form a metal-sheet stack (4) at a temperature lying below the critical oxidation temperatures of the metal sheets, for example below 300 °C. The soldered metal-sheet stack (4) is heated to a hot-rolling temperature and subsequently rolled to form a hot-rolled cladded composite material.

Inventors:
RUNKEL THOMAS (DE)
SCHUSTER INGO (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/057183
Publication Date:
November 12, 2020
Filing Date:
March 17, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SMS GROUP GMBH (DE)
International Classes:
B21B1/38
Foreign References:
CN1590002A2005-03-09
US20150156930A12015-06-04
EP3363582A12018-08-22
CN106077089A2016-11-09
EP1690606B12008-10-08
CN201385171Y2010-01-20
Attorney, Agent or Firm:
KLÜPPEL, Walter (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines warmwalzplattierten Verbundwerkstoffs, folgende Verfahrensschritte umfassend:

Bereitstellen wenigstens eines ersten und eines zweiten Blechs (1 ,2) aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Metallwerkstoff, - Aufträgen wenigstens eines metallenen Lots, an wenigstens zwei Randseiten wenigstens eines der Bleche (1 ,2),

Zusammenführen des ersten und des zweiten Blechs (1 ,2) zu einem Blechpaket (4),

Verlöten des Blechpakets (4) bei einer Temperatur, die unter den kritischen Oxydationstemperaturen der Bleche liegt

Erhitzen des verlöteten Blechpakets (4) mindestens auf eine Warmwalzanfangstemperatur,

Warmwalzen des Blechpakets (4) zu einem Warmbandverbundmaterial (9).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Blech (1 ,2) kalt zusammengeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass an den wenigstens zwei Randseiten wenigstens eines der Bleche (1 ,2) jeweils wenigstens eine erste und eine zweite Lotspur (3a, 3b) aufgebracht wird, wobei die erste Lotspur (3a) ein metallenes Lot mit einer

io Erweichungstemperatur kleiner 450 °C und die zweite Lotspur (3b) ein metallenes Lot mit einer Erweichungstemperatur größer 450 °C umfasst.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als metallenes Lot eine Lötfolie verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ohne Entlüftung des Zwischenraums oder der Zwischenräume des Blechpakets (4) durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen des Blechpakets (4) unter Schutzgasatmosphäre erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kalt zusammengeführten Bleche (1 ,2) vor dem Warmwalzen relativ zu einander fixiert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bleche (1 ,2) jeweils als fortlaufende Materialbahnen bereitgestellt werden und dass das Verfahren im kontinuierlichen Durchlaufbetrieb durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bleche (1 ,2) vor, bei oder nach dem Verlöten gegeneinander gedrückt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit oder nach dem Aufträgen des metallenen Lots ein Flussmittel aufgebracht wird.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die zusammenzuführenden Oberflächen der Bleche (1 ,2) vor dem Aufträgen des Lots chemisch und/oder mechanisch gereinigt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Materialien Stahl ist.

Description:
Verfahren zur Erzeugung eines mehrschichtigen Warmbandes

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmwalzplattierten Verbundwerkstoffs.

Hintergrund der Erfindung

Verbundwerkstoffe, beispielsweise plattierte Stahlbänder, finden überall dort Anwendung, wo Stähle benötigt werden, die verschiedene Eigenschaften aufweisen, die nur durch Werkstoffkombinationen erzielbar sind. Häufig sind Eigenschaften wie besondere Verschleißfähigkeit und gute Verformbarkeit von Stählen gefordert, die nur durch Verbundwerkstoffe erzielbar sind.

Zur Herstellung von walzplattierten Blechen, die aus wenigstens zwei Lagen von verschiedenen Werkstoffen gebildet werden, sind verschiedene Verfahren bekannt. Üblicherweise werden hierzu wenigstens zwei Platten oder Bleche aus verschiedenen Metallen übereinandergelegt, an den Rändern miteinander verschweißt, erhitzt und gewalzt und dadurch plattiert. Dabei wird der Zwischenraum zwischen den Blechen nach dem Verschweißen evakuiert bzw. entlüftet, um ein Anwachsen von Zunder beim Erwärmen zu verhindern. Ein Verfahren zum Herstellen von walzplattiertem Warmband zur Weiterverarbeitung zu Kaltband ist beispielsweise aus der EP 1 690 606 B1 bekannt. Bei dem Verfahren werden zwei im Wesentlichen quaderförmige Platten aus jeweils einem anderen Stahlwerkstoff aufeinander gelegt, nachdem die auf ihren im aufeinandergelegten Zustand einander zugeordneten Oberflächen einer abtragenden Oberflächenbehandlung unterzogen wurden, um die

Oberflächenform der einen Platte an die Oberflächenform der anderen Platte so anzupassen, dass die beiden Oberflächen bei aufeinanderliegenden Platten im Wesentlichen dicht aufeinander liegen, sodass die Oberflächen von unerwünschten Fremdpartikeln wie Zunder befreit werden und die Oberflächen chemisch-physikalisch aktiviert werden. Die aufeinanderliegenden Platten werden miteinander zu einem Blechpaket verschweißt, das Blechpaket wird auf eine Warmwalzanfangstemperatur erwärmt und das erwärmte Blechpaket wird sodann zu einem walzplattierten Warmband warmgewalzt.

Die Oberflächenbehandlung der Platten bzw. Bleche, die ein wesentlicher Gesichtspunkt des in der EP 1 690 606 B1 beschriebenen Verfahrens ist, ist verhältnismäßig aufwändig. Die Platten müssen kugelgestrahlt werden, gegebenenfalls erfolgt die abtragende Bearbeitung der Oberflächen auch spanabhebend, beispielsweise durch Schleifen. Aus der CN 201385171 Y ist ein Verfahren zum Walzplattieren von rostfreiem Stahlbändern bekannt, wobei das Hartlot aufgesprüht wird und die mit dem Lotauftrag versehene Blechbahn zunächst in einem Ofen getrocknet wird. Hinter dem Ofen werden die Stahlbänder zusammengeführt und dann in einem weiteren Ofen auf Warmwalztemperatur gebracht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines warmwalzplattierten Verbundwerkstoffs zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass zunächst wenigstens ein erstes und ein zweites Blech aus einem ersten und einem zweiten Metallwerkstoff bereitgestellt werden, dass sodann wenigstens ein metallenes Lot, dessen Erweichungstemperatur kleiner 450 °C beträgt, auf wenigstens eines der kalten Bleche aufgetragen wird. Der erste und der zweite Metallwerkstoff können gleiche oder verschiedene Werkstoffe sein. Das Lot wird wenigstens an zwei Randseiten wenigstens eines Blechs aufgetragen. Anschließend werden das erste und das zweite Blech zu einem Blechpaket verlötet, und zwar bei einer Temperatur, die unter den kritischen Oxydationstemperaturen der Bleche liegt. Bei Stahl beträgt beispielsweise die kritische Oxidationstemperatur etwa 400 °C. Vorzugsweise erfolgt das Verlöten bei einer Temperatur von kleiner 350 °C, vorzugsweise von kleiner 300 °C. Das verlötete Blechpaket wird wenigstens auf eine Warmwalzanfangstemperatur erhitzt und anschließend warmgewalzt. Die Warmwalztemperatur des Blechpakets ist höher als die Temperatur der Bleche beim Verlöten. Die Warmwalztemperatur bzw. Warmwalzanfangstemperatur kann beispielsweise in dem Bereich zwischen 850 °C und 1300 °C liegen.

Als Metallwerkstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen beispielsweise Stahlbleche in Betracht. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe„Platten“ einerseits und„Bleche“ andererseits synonym verwendet. Diese Begriffe implizieren keine bestimmte Dicke der verwendeten oder erhaltenen Materialien.

Erfindungsgemäß können zwei oder mehrere Bleche, beispielsweise drei Bleche, zu einem Blechpaket zusammengeführt werden und zu einem warmwalzplattierten Verbundwerkstoff verarbeitet werden.

Der Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich darin zu sehen, dass die Verbindung zu einem Blechpaket verhältnismäßig einfach mittels eines Weichlots bewerkstelligt wird, das beispielsweise in Form eines Lötdrahts auf eines der Bleche aufgebracht werden kann. Alternativ kann das Lot auch als Pulver auf die Oberfläche beispielsweise des unteren Blechs aufgebracht werden. Durch das Weichlot wird keine stoffliche Verbindung der Bleche erzielt. Eine besondere Vorbereitung der Bleche bzw. der Oberfläche der Bleche ist nicht erforderlich, die Oberflächen müssen nur gereinigt sein. Bedingt dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren verhältnismäßig einfach und kostengünstig durchführbar.

Das Lot wird vorzugsweise auf das kalte Blech aufgebracht. Das Zusammenführen der Bleche beim Löten kann dabei ebenfalls im Wesentlichen kalt erfolgen.

Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass an wenigstens zwei Randseiten wenigstens eines Blechs jeweils wenigstens eine erste und eine zweite Lotspur aufgebracht wird, wobei die erste Lotspur ein metallenes Lot mit einer Erweichungstemperatur kleiner 450 °C und die zweite Lotspur ein metallenes Lot mit einer Erweichungstemperatur größer 450 °C umfasst. Lotwerkstoffe mit einer Erweichungstemperatur kleiner 450 °C werden im Allgemeinen als Weichlote bezeichnet, diejenigen Lotwerkstoffe, die eine Erweichungstemperatur von über 450 °C aufweisen, werden im allgemeinen als Hartlote bezeichnet. Die Erweichungstemperatur wird auch verschiedentlich als Liquidustemperatur bezeichnet. Unter einem Lot bzw. Lotwerkstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise kupferhaltige Werkstofflegierungen wie Bronze oder Messing, sowie Zinn, Zink oder Bleilegierungen zu verstehen.

Anstelle eines Lötdrahts, kann auch eine Lötfolie zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.

Wenn das Verfahren diskontinuierlich durchgeführt wird, werden vorzugsweise die Bleche an allen umlaufenden Rändern miteinander verlötet. Wenn das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird, werden zumindest die längsseitigen Bandkanten der zusammenzuführenden Blechbahnen miteinander verlötet.

Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren ohne Entlüftung des Zwischenraums oder der Zwischenräume des Blechpakets durchgeführt wird. Insbesondere bei kontinuierlichem Verfahren kann es von Vorteil sein, in die Zwischenräume z. B. ein Schutzgas einzubringen und damit die Luft zu verdrängen. Das Erhitzen des Blechpakets erfolgt vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre. Die kalt zusammengeführten Bleche können vor dem Warmwalzen relativ zueinander fixiert werden, beispielsweise durch Stifte oder durch Heftschweißung.

Das erste und das zweite Blech können jeweils als fortlaufende Materialbahnen bereitgestellt werden. Bei einem solchen kontinuierlichen Verfahren können das erste und das zweite Blech vor dem Erhitzen bei einer Temperatur von kleiner 350 °C zusammengeführt, insbesondere verlötet werden.

Wenigstens eines der Bleche kann vor dem Aufträgen des Lots im Bereich der aufzubringenden Lotspur entsprechend vorbereitet werden, beispielsweise kann das betreffende Blech wenigstens in diesem Bereich entfettet werden.

Ganz allgemein kann vorgesehen sein, dass die zusammenzuführenden Oberflächen der Bleche vor dem Aufträgen des Lots chemisch und/oder mechanisch gereinigt werden.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens als diskontinuierliches Verfahren zeigt,

Figur 2 eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung als Durchlaufverfahren zeigt,

Figur 3 eine Ansicht des Blechpakets in Laufrichtung kurz vor dem

Kaltplattieren zeigt und Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende Ansicht zeigt, bei der zwischen den

Blechen randseitig jeweils sowohl eine Lotspur aus Weichlot als auch eine Lotspur aus Hartlot vorgesehen ist.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Bei dem in Figur 1 schematisch dargestellten Verfahren ist zunächst vorgesehen, quaderförmige Platten als erstes und zweites Blech 1 , 2 durch Walzen eines metallenen Ausgangsmaterials bereitzustellen. In einem zweiten Verfahrensschritt wird, gegebenenfalls nach entsprechender Vorbereitung der einander zugekehrten Oberflächen der Bleche 1 , 2, auf dem unten liegenden zweiten Blech 2 umlaufend randseitig ein Lot in Form einer umlaufenden Lotspur 3 aufgebracht. Das Lot wird auf das kalte Blech 1 , 2 als metallenes Weichlot aufgebracht. Zusätzlich kann auch ein metallenes Hartlot aufgebracht werden, vorzugsweise mit geringerer Dicke als das Weichlot. Unter einem Weichlot im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Lötwerkstoff aus einer niedrigschmelzenden Metalllegierung zu verstehen, der eine Liquidustemperatur von kleiner 450 °C aufweist.

In einem dritten Verfahrensschritt werden das erste und das zweite Blech 1 , 2 umlaufend miteinander zu einem Blechpaket 4 verlötet. Der Verfahrensschritt des Verlötens kann beispielsweise durch Erhitzen der Bleche 1 , 2 auf eine erste verhältnismäßig geringe Temperatur erfolgen, die signifikant unterhalb einer Warmwalzanfangstemperatur angesiedelt ist. Die erste Temperatur kann beispielsweise etwa 300 °C betragen. Dabei schmilzt das Weichlot und bewirkt eine Abdichtung des Zwischenraums zwischen den Blechen 1 , 2. In einem vierten Verfahrensschritt wird das Blechpaket 4 in einem Ofen 8 auf eine Warmwalzanfangstemperatur, beispielsweise in der Größenordnung zwischen 850 °C und 1300 °C erhitzt, vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre. Dabei wird ein optional aufgebrachtes Hartlot schmelzen, die Lotschicht wirkt weiterhin als Abdichtung

In einem fünften Verfahrensschritt erfolgt in bekannter Art und Weise das Warmwalzplattierten des Blechpakets 4 zu dem gewünschten Verbundwerkstoff. Anschließend kann das Besäumen der äußeren Kanten des Blechpakets 4 im Bereich des aufgebrachten Lots vorgesehen sein.

Das weitere in Figur 2 schematisch dargestellte Verfahren entspricht in etwa dem Verfahren gemäß Figur 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das in Figur 2 dargestellte Verfahren unterscheidet sich von demjenigen gemäß Figur 1 dadurch, dass es im Durchlauf durchgeführt wird. Ein erstes und ein zweites Blech 1 , 2 werden jeweils zunächst als Coils bzw. aufgewickelte Metallbänder bereitgestellt. Diese werden jeweils von einem Haspel 5 abgewickelt. Anschließend wird fortlaufend ein metallenes Weichlot als Draht, flüssig oder pulverförmig aufgebracht. Der Lotwerkstoff kann zusammen mit einem Flussmittel aufgetragen werden. Der Lotwerkstoff wird vorzugsweise auf das untere Blech 2 nach dem Abwickeln der Bleche 1 ,2 und vor einem Zusammenführen der Bleche 1 ,2 aufgebracht.

In einem optionalen Verfahrensschritt erfolgt in einer Andrückeinrichtung 6 ein Zusammenführen der Bleche 1 , 2 bei einer Temperatur von kleiner 350 °C. In dem darauffolgenden Verfahrensschritt wird der erhaltene Blechverbund 4, welcher randseitig durch das Lot abgedichtet ist, in einem vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre betriebenen Ofen 8 auf eine Warmwalzanfangstemperatur größer 850 °C erhitzt. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt in einem Warmwalzgerüst 7 eine Walzschweißplattierung bzw. ein Warmwalzen des Blechverbunds4 zu einem Warmband 9.

Figur 3 zeigt eine Ansicht des Blechverbunds 4 in Durchlaufrichtung des Prozesses kurz vor dem Zusammenführen. Wie dies aus der Ansicht erkennbar ist, ist jeweils eine Lotspur 3 aus einem Weichlot am Rand zwischen den Blechen 1 ,2 an jeweils einer Längsseite der Bleche 1 , 2 vorgesehen

Figur 4 zeigt eine der Figur 3 entsprechende Ansicht, wobei jeweils zwei Lotspuren 3a, 3b aus einem Weichlot und einem Hartlot an einem Rand zwischen den Blechen 1 , 2 an jeweils einer Längsseite der Bleche 1 , 2 vorgesehen ist. Eine erste Lotspur 3a umfassend das Weichlot ist dabei außen angeordnet, eine zweite Lotspur 3b umfassend das Hartlot ist hingegen vorzugsweise weiter innen angeordnet und besitzt vorzugsweise eine geringere Dicke als die erste äußere Lotspur 3a.

Bezugszeichenliste

1 erstes Blech

2 zweites Blech

3 Lotspur

3a erste Lotspur

3b zweite Lotspur

4 Blechpaket/Blechverbund

5 Haspel

6 Andrückrolleneinrichtung

7 Warmwalzgerüst

8 Ofen

9 Warmbandverbundmaterial