Verfahren zum Aufrauben der Walzenoberfläche einer Dressierwalze für das Nachwalzen von Feinblech

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Feinblech, welches in seiner Weiterverarbeitung einem Tiefziehvorgang und einem Beschichtungsvorgang unterworfen wird, durch Kaltwalzen. Das Kaltwalzen wird durch Dressieren abgeschlossen und dabei wird die Oberflächenrauhigkeit des Feinbleches mittels mit einem feinkörnigen anorganischen Strahlmittel aufgerauhter Dressierwalzen erzeugt. Es werden dazu Dressierwalzen verwendet, deren geschliffene Oberfläche mit einem Strahlmittel gestrahlt wird, welches - nach der Mohs'schen Härteskala - eine Härte von etwa 9 und darüber aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf ein Verfahren zur Herstellung von Feinblech, welches in seiner Weiterverarbeitung einem Tiefziehvorgang und einem Beschichtungsvorgang unterworfen wird, durch Kaltwalzen, wobei das Kaltwalzen durch Dressieren abgeschlossen wird und dabei die Oberflächenrauhigkeit des Feinbleches mittels mit einem feinkörnigen anorganischen Strahlmittel aufgerauhter Dressierwalzen ausgebildet wird, entsprechend der Literaturstelle DE-Z. "Stahl und Eisen" 88 (1968) Nr. 10, 16. Mai, Seiten 484 bis 491.

[0002] Das Dressierwalzen, auch Nachwalzen genannt, hat in erster Linie die Aufgabe, die technologischen Eigenschaften eines kaltgewalzten und rekristallisierend geglühten Feinbleches so zu verändern, daß es sich für die Weiterverarbeitung eignet. Insbesondere soll beim Nachwalzen auch eine für die Weiterverarbeitung des Bleches durch Tiefziehen und eine anschließende Beschichtung erwünschte bestimmte Oberflächenrauheit des Bandes erzielt werden. Zu diesem Zweck werden zum Dressieren Walzen mit einer durch feinkörnige Strahlmittel aufgerauhten Oberfläche eingesetzt, die ihre Oberflächenrauheit entsprechend den Nachwalzbedingungen auf das Blech übertragen.

[0003] Aus der Literaturstelle "Stahl und Eisen" 88 (1968) Nr. 10, S. 484/491 ist es bekannt, Dressierwalzen zu verwenden, deren Oberfläche durch Strahlen mit Hartgußkies aufgerauht ist. Voraussetzung für eine in Grenzen gleichmäßige Rauheitsstruktur der Walzenoberfläche ist dabei jedoch, daß etwa gleich große Strahlkörner verwendet werden. Daher ist eine möglichst kleine Stufung nach Korngrößen und eine gute Trennung der Korngrößenklassen erforderlich. Nur bei Beachtung dieser Voraussetzungen ist eine bestimmte Rauheitsstruktur der Walzenoberfläche und eine entsprechende übertragung der Walzenrauheit auf das gewalzte Feinblech zu erreichen (sh. dazu Seite 486, rechte Spalte).

[0004] Nach der AT-PS 302 225 ist es auch bekannt, zum Dressieren von Feinblechen Walzen zu verwenden, deren Oberflächen durch Sandstrahlen aufgerauht sind. Der Effekt einer solchen Oberflächenbehandlung der Walzen ist jedoch wegen der Verschiedenheit der Größe, der kinetischen Energie und des Auftreffwinkels der auf die Walzenoberfläche gestrahlten Teilchen nur schwierig zu steuern, so daß Größe und Form und Verteilung der in der Walzenoberfläche erzeugten Vertiefungen beträchtlichen Schwankungen unterworfen sind. Das Sandstrahlen wird deshalb nur dann angewendet, wenn die mit seiner Hilfe texturierte Arbeitsfläche der Walze nur zur Verbesserung der Haltbarkeit der Walze und nicht zur Erzielung einer entsprechend texturierten Oberfläche der gewalzten Bleche dienen soll (sh. dazu Seite 2 der AT-PS, Zeilen 5 bis 26).

[0005] Ausgehend von diesem, insgesamt nicht befriedigenden Sandstrahlen der Walzenoberfläche schlägt die AT-PS daher vor, Dressierwalzen zu verwenden, bei denen die gewünschte Oberflächenrauheit der Walzenoberfläche mittels einer an sich bekannten Funkenerosionsbearbeitung hergestellt ist.

[0006] Daß durch funkenerosives Aufrauhen der _Dressierwalzenoberfläche eine genauere Oberflächenrauheit der Dressierwalzen und damit eine verbesserte Oberflächenstruktur des Feinbleches bei gleicher mittlerer Rauhtiefe gegenüber einem mechanischen Bestrahlen durch Hartgußkies bzw. Sand erreicht wird, ist auch der Veröffentlichung 3-08/2-A der Engineers and Consultants Inc. zu entnehmen. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Feinblech der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß auch bei Verwendung von Dressierwalzen mit durch mechanische Strahlmittel aufgerauhter Oberfläche eine sonst nur bei Einsatz von Dressierwalzen mit durch funkenerosive Behandlung aufgerauhter Oberfläche gewährleistete gleichmäßige Oberflächenstruktur des Feinblechs gegeben ist.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch das kennzeichnende Merkmal des Hauptanspruchs, das durch die Merkmale der Unteransprüche in vorteilhafter Weise ausgestaltet ist.

[0008] Es war überraschend, daß durch die Verwendung von an sich bekannten feinkörnigen anorganischen Strahlmitteln kristalliner Struktur mit einer Härte von etwa 9 und darüber zur abschließenden mechanischen Oberflächenbehandlung der Dressierwalzen eines Kaltwalzwerkes zur Herstellung von Feinblech, welches anschließend tiefgezogen und lackiert wird, überraschend gute Oberflächeneigenschaften des Feinbleches bewirkt werden.

[0009] Durch die Erfindung gelingt es auch, Verbundwalzen, deren Mantel durch die in Anspruch 2 angegebenen Legierungselemente sehr hart ist, im mechanisch aufgerauhten Zustand einzusetzen. Derartige Walzen konnten bisher nur durch Funkenerosion zufriedenstellend aufgerauht werden.

[0010] Korund ist als Strahlmittel hoher Härte bekannt (Fachberichte für Metallbearbeitung Heft 3 - 4/80, Seiten 98 - 100) und ergibt, je nach angewandter Korngröße, immer mehr oder minder stark aufgerauhte Oberflächen, wie auch mit dem Strahlmittel Siliziumcarbid. Die Erhöhung der Rauhigkeit ist jedoch nicht das erstrebenswerte Ziel gewesen, so daß wohl aus diesem Grunde die Verwendung von beispielsweise Korund für Dressierwalzen nie in Erwägung gezogen wurde. Vielmehr kam es darauf an, einen Effekt zu erzielen, wie er durch das elektrische Abtragverfahren erreicht wird, und es war unvorhersehbar, daß ein derartiger Effekt mit besonders harten mineralischen Strahlmitteln erreicht werden kann. Durch die Erfindung ist es gelungen, die Tiefenzahl bei gleichbleibender Rauhtiefe zu erhöhen.

[0011] Im nachfolgenden werden die Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile anhand von Versuchsergebnissen beschrieben.

[0012] Strahlversuche wurden an Platten aus dem Stahl 85 CrMo 7 durchgeführt, der ein typischer Stahl für geschmiedete Dressierwalzen ist. Die Platten wurden in der gleichen Weise, wie es für die Dressierwalzen üblich ist, für die Versuche vorbereitet, nämlich gehärtet, angelassen und geschliffen. Ihre Härte betrug 92 - 95 Shore C, der arithmetischen Mittenrauhwert der geschlif-. fenen Oberfläche betrug 0.30 - 0.40 um.

[0013] Ergänzend wurden einige Strahlversuche an einer Platte aus hochchromlegiertem Stahlguß (Werkstoff Cromanit F 1005), mit 19,85 % Cr, die in ihren Eigenschaften der Schale einer Verbundgußwalze entspricht, durchgeführt. Die Härte der Platte betrug 93 - 96 Shore C, der arithmetische Mittenrauhwert der geschliffenen Oberfläche 0,25 um. Auf Walzen aus diesem Werkstoff können wegen der hohen Härte die gewünschten Oberflächenrauheiten mit Stahlgußstrahlkorn nicht hergestellt werden.

[0014] Die Korund-Strahlversuche mit Druckluft wurden mit üblichen Druckluftstrahlanlagen im Druckbereich zwischen 1,5 und 4,0 bar, Vergleichsversuche mit Stahlkorn im Druckbereich von 5 bis 7,5 bar durchgeführt. Zum weiteren Vergleich wurden auch Versuche mit einer Schleuderradanlage für Stahlkorn angestellt.

[0015] Als Kenngröße der Oberflächenrauheit der gestrahlten Proben wurde neben dem bekannten arithmetischen Mittenrauhwert R_α, der die Rauheit nur in senkrechter Richtung beschreibt, ein neuer Kennwert, die sogenannte Tiefenzahl T₁ ermittelt, die eine weitergehende Beschreibung der Oberflächenrauheit ermöglicht. Die Tiefenzahl ist die Anzahl der Profilabweichungen, die die obere eingestellte Schnittlinie überschreiten und nachfolgend die untere eingestellte Schnittlinie unterschreiten. Die obere und untere Schnittlinie liegen symmetrisch im Abstand von 10 pm zur Mittellinie. Die Messungen erfolgten bei einem cut-off von 2,5 mm auf einer Taststrecke von 15 mm.

[0016] Die Ergebnisse der Strahlversuche sind zunächst in nachfolgender Tabelle dargestellt:

[0017] Bei Stahlkorn wurde eine Düse von 5 mm φ und bei Korund von 8 mm φ benutzt. Der Abstand zur Probenoberfläche betrug 180 mm. Die Vorschubgeschwindigkeit lag bei 2 m/min.

[0018] Die Versuche Nr. 3 und 10 betreffen hochchromlegierte Verbundgußplatten, die übrigen Platten aus 85 CrMo 7.

[0019] Die die Erfindung betreffenden Versuche Nr. 1 bis 10 sind in Fig. 1 grafisch dargestellt. Sie entsprechen etwa den bekannten mit dem elektrischen Erosionsverfahren Erreichbaren.

[0020] In Fig. 2 sind die in Fig. 1 niedergelegten Ergebnisse mit dem Stand der Technik verglichen. In Fig. 2 ist wiederum die Tiefenzahl T₁ der gestrahlten Oberflächen in Abhängigkeit vom Ra -Wert aufgetragen. Bei der Verwendung von Stahlgußstrahlkorn ist das Ergebnis praktisch unabhängig vom angewandten Strahlverfahren. Bei gleichem R_α-Wert liegen die Tiefenzahlen der Oberflächen beim Strahlen mit dem Schleuderrad nur geringfügig über den der durch Druckstrahlen aufgerauhten Proben.

[0021] Einen entscheidenden Einfluß hat jedoch das Strahlmittel. Mit Korund werden bei gleichen R_α-Werten etwa doppelt so große Tiefenzahlen wie mit Stahlgußstrahlkorn erzielt. So werden z.B. beim Druckstrahlen mit Korund der Korngröße 0,300 - 0,425 mm (Versuchsproben Nr. 8 und 9) Oberflächenstrukturen mit T -Werten von 81/10 mm in einem breiten R_α-Wert-Bereich erhalten, wobei der R&-Wert über den Druck eingestellt werden kann. Eine Linie 1 deutet den erfindungsgemäß erzielbaren Effekt, eine gestrichelte Linie 2 demgegenüber das vom Stand der herkömmlichen Strahltechnik Erreichbare größenordnungsmäßig an.

[0022] Die gleichen Tiefenzahlen werden auch auf den hochchromlegierten Verbundgußplatten erzielt, so daß durch das Strahlen mit Korund die Möglichkeit eröffnet wird, die Vorteile dieses Walzenwerkstoffs auch beim Dressieren von Bändern mit hohen Anforderungen an die Oberflächenrauheit zu nutzen.

[0023] Mit Stahlgußstrahlkorn etwa gleicher Korngröße werden dagegen beim Druckstrahlen nur T₁-Werte von ca. 35/10 mm (Versuchsproben 11 - 14) und beim Schleuderradstrahlen von 39/10 mm bei vergleichbaren R_α-Werten erreicht.

[0024] Durch Strahlen mit Korund ist demnach eine Oberflächenstruktur der Dressierwalzen erreichbar, die übertragen auf das zu dressierende Blech oder Band zu einer Verbesserung der Tiefzieh- und Lackiereigenschaften führt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Feinblech, welches in seiner Weiterverarbeitung einem Tiefziehvorgang und einem Beschichtungsvorgang unterworfen wird, durch Kaltwalzen, wobei das Kaltwalzen durch Dressieren abgeschlossen wird und dabei die Oberflächenrauhigkeit des Feinbleches mittels mit einem feinkörnigen anorganischen Strahlmittel aufgerauhter Dressierwalzen ausgebildet wird,
dadurch gekenhzeichnet,
daß Dressierwalzen verwendet werden, deren geschliffene Oberfläche mit einem Strahlmittel gestrahlt ist, welches - nach der Mohs'schen Härteskala - eine Härte von etwa 9 und darüber aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an sich bekannte Dressierwalzen aus hochchromlegiertem Stahlguß, die

enthalten, verwendet werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mit einem Strahlmittel monokristalliner Struktur gestrahlt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche durch ein Strahlmittel gestrahlt ist, das sich aus einem Gemisch zweier Gruppen diskreter Teilchen zusammensetzt, von denen die Teilchen jeder Gruppe monokristalline Struktur aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mit Korund gestrahlt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mit Borcarbid gestrahlt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mit Carborund (SiC) gestrahlt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mit einem Gemisch aus Korund und/oder Borcarbid oder/und Carborund gestrahlt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß _Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mittels Preßluft mit einem Druck von 1,5 bis 3 bar, einem Strahldüsenabstand von 150 bis 220 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5 m/min gestrahlt worden ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Dressierwalzen verwendet werden, deren Oberfläche mit Strahlmitteln gestrahlt ist, wobei die Korngröße der Strahlmittelteilchen zwischen 0,100 und 0,500 mm liegt und mindestens 90 % der Teilchen in einem Körnungsband liegen, dessen oberer Korngrößenwert das 1,5-fache des unteren Korngrößenwertes ist.

Zeichnung