PL239509B1 - Taśma metalowa i sposób jej wytwarzania - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy taśmy metalowej, która oprócz Fe, zawiera dodatkowo 0,01% - 0,2% C; 12% - 17% Cr; 4% - 8% Ni; 0% - 3,5% Cu; 0% - 0,5% Ti; 0% - 1,8% Si i 0% - 2% Mn. Sposób wytwarzania taśmy obejmuje etapy: dostarczenia metalowego materiału taśmowego o wstępnie zadanej grubości, szerokości i długości, nagrzewania aż do osiągnięcia temperatury żarzenia wstępnego między 90°C a 150°C, następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 5°C a 60°C, poniżej zadanej temperatury docelowej w ciągu okresu między 2 h - 4 h, przy czym temperatura docelowa wynosi między 450°C a 700°C, następującego bezpośrednio potem równomiernego nagrzania do temperatury docelowej w ciągu 0,1 h - 1 h, utrzymywania temperatury docelowej w okresie 0,5 h - 2,5 h ("temperatura wygrzewania"), schłodzenia do temperatury dopalania między 200°C a 400°C w okresie między 0,5 h - 2,5 h, następującego bezpośrednio potem schłodzenia z temperatury dopalania do temperatury pokojowej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest taśma metalowa obrabiana cieplnie, zwłaszcza taśma metalowa bez końca ze stali stopowej i sposób jej wytwarzania.

Z opisu US 4,420,347 znany jest sposób wytwarzania austenitycznej blachy lub taśmy ze stali nierdzewnej, która zawiera 0,01%-0,10% C; 0,4%-5% Mn; 0,001%-0,030% S; 5,0%-10% Ni; 0,05%-2,5% Cu; 0,01%-0,6% Ti; 0,01%-0,7% Nb; 0,2%-1,3% Si; 0,003%-0,045% P, 16,0%-19,0% Cr; 0,05%-2,4% MO; 0,008%-0,2% N i 0,01%-0,3% Al.

Taśmy metalowe stosuje się przykładowo do pras taśmowych lub pił taśmowych. Zawierają one blachę metalową lub kilka blach metalowych, które zostają zespawane ze sobą, ewentualnie zostały już ze sobą zespawane. W przypadku, gdy występują blachy bez końca, taśmy są zespawane poprzecznie na swoich końcach, tworząc tym samym taśmę bez końca. W przypadku, gdy są potrzebne szerokie taśmy, to dwie lub kilka taśm jest zespawanych ze sobą na swoich krawędziach wzdłużnych, tworząc tym samym szeroką taśmę.

W przypadku prasy taśmowej, przykładowo podwójnej prasy taśmowej, górna i dolna taśma bez końca porusza się z jednakową prędkością, przy czym wzdłuż przestrzeni roboczej taśmy bez końca przebiegają względem siebie zasadniczo równolegle lub pod niewielkim kątem, który może być konieczny do uzyskania zwartości prasowanego produktu, jak również z uwagi na uwarunkowane temperaturą występujące zmiany w taśmach wskutek rozszerzalności cielnej.

Podczas procesu prasowania, obie taśmy zostają dociśnięte do siebie i ten nacisk przenoszą na przeprowadzany między nimi przedmiot obrabiany podczas jego ruchu.

Niedogodnością jest to, że znane taśmy mają ograniczoną trwałość, zwłaszcza gdy podczas procesu prasowania na taśmy oddziałuje wymagane w procesach ciepło, dlatego też muszą być stosunkowo szybko wymieniane.

Zadaniem wynalazku jest uniknięcie niedogodności taśm metalowych znanych ze stanu techniki i opracowanie taśm metalowych i sposobu ich wytwarzania, umożliwiającego uzyskanie ich długiego okresu eksploatacji.

Zadanie wynalazku, w odniesieniu do taśm metalowych zostało rozwiązane dzięki temu, że taśma metalowa oprócz Fe, który stanowi masę resztkową, i nieuniknionych zanieczyszczeń, zawiera dodatkowo 0,01%-0,2% C; 12%-18% Cr; 4%-8% Ni; 0%-3,5% Cu; 0%-0,5% Ti; 0%-1,8% Si i 0%-2% Mn, a jej twardość [HV 10] wynosi między 400 a 600, wytrzymałość na rozciąganie (Rm) między 1300 N/mm² a 1700 N/mm², granica plastyczności 0,2% (Rp-0,2) między 1300 N/mm² a 1700 N/mm² i wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym między 600 N/mm² a 800 N/mm².

Korzystnie, taśma metalowa jest utworzona przez co najmniej dwa materiały metalowe połączone szwem spawalniczym poprzecznym, względnie wzdłużnym, z tym, że wytrzymałość na rozciąganie szwu spawalniczego porzecznego wynosi między 1000 N/mm² a 1300 N/mm², a wytrzymałość na rozciąganie szwu wzdłużnego między 1200 N/mm² a 1700 N/mm².

Korzystnie, taśma metalowa ma długość między 20 m a 190 m, korzystnie między 40 m a 170 m. W przypadku taśm bez końca, długość ta odnosi się do długości obiegu po kompletnej taśmie. Podane długości stanowią korzystną długość dla taśm drewnianych i transportowych.

Zadanie wynalazku w odniesieniu do sposobu wytwarzania taśm metalowych, w którym dostarcza się metalowy materiał taśmowy o wstępnie zadanej grubości, szerokości i długości, zostało rozwiązane dzięki temu, że materiał taśmowy nagrzewa się aż do osiągnięcia temperatury żarzenia wstępnego między 90°C a 150°C, po czym równomiernie nagrzewa się z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 5°C a 60°C, poniżej zadanej temperatury docelowej, w czasie między 2 h-4 h, przy czym temperatura docelowa wynosi między 450°C a 700°C, a następnie równomiernie nagrzewa się do temperatury docelowej w czasie 0,1 h-1 h, utrzymuje się tę temperaturę docelową w czasie 0,5 h-2,5 h („temperatura wygrzewania”), po czym schładza się do temperatury dopalania między 200°C a 400°C w czasie między 0,5 h-2,5 h, a następnie schładza się do temperatury pokojowej.

Korzystnie, przed obróbką cieplną co najmniej dwa metalowe materiały taśmowe łączy się ze sobą za pomocą spawania na krawędziach wzdłużnych, do postaci szerszego materiału taśmowego.

Korzystnie, po obróbce cieplnej końce materiału taśmowego łączy się ze sobą do postaci taśmy bez końca.

Okazało się, że temperatura docelowa jest zależna od zastosowanego materiału taśmowego i wynosi korzystnie między 450°C a 600°C, z tym, że temperatura docelowa leży na „malejącej gałęzi”

PL 239 509 B1 krzywej obróbki cieplnej, a więc w zakresie, w którym działanie wytrzymałości materiału taśmowego, poddanego obróbce cieplnej, posiada gradient ujemny, w zależności od temperatury wygrzewania.

Krzywa obróbki cieplnej pokazuje funkcję wytrzymałości materiału taśmowego, poddanego obróbce cieplnej (oś Y) , w zależności od temperatury wygrzewania (oś X). W przypadku niskiej temperatury wygrzewania, ta krzywa rośnie wraz z rosnącą temperaturą, osiąga maksimum i ponownie opada w przypadku dalej rosnących temperatur (gradient ujemny).

Korzystnie, temperatura wygrzewania jest tak dobrana, że jest wyższa od temperatury m aksimum krzywej, względnie jest tak dobrana, że funkcja posiada tam ujemną pochodną, w odniesieniu do temperatury.

Ma to tę zaletę, że gotowa taśma, jeśli podczas stosowania ma być poddana działaniu wysokich temperatur, staje się bardziej miękka, a tym samym bardziej ciągliwa. Dzięki temu, zminimalizowane jest prawdopodobieństwo uszkodzenia w działaniu, z powodu występującej kruchości.

Korzystnie, obróbka cieplna taśm jest przeprowadzana w piecu, przy tym podczas obróbki cieplnej, taśmę nawija się do postaci zwoju. Podczas zwijania zwoju, razem z materiałem taśmowym jest dodatkowo zwijana folia metalowa, przykładowo folia miedziana. Ma to tę zaletę, że warstwy zwoju materiału taśmowego nie zahaczają się wzajemnie.

Poniżej przedstawione są przykłady korzystnych postaci wykonania taśm według wynalazku.

Przykład 1

Metalowy materiał taśmowy składa się z najwyżej 0,09% C, 15% Cr, 7% Ni, 0,7% Cu, 0,4% Ti i reszty Fe. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1150 N/mm², a twardość [HV 10] 360.

Po obróbce cieplnej, zgodnie ze sposobem według wynalazku, w temperaturze wygrzewania wynoszącej 540°C-570°C, jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1550 N/mm², a twardość [HV 10] 480.

Przykład 2

Metalowy materiał taśmowy składa się z 0,03% C, 14,5% Cr, 4,5% Ni, 3,3% Cu i reszty Fe. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1050 N/mm², a jego twardość [HV 10] 330.

Po obróbce cieplnej, zgodnie ze sposobem według wynalazku, w temperaturze wygrzewania wynoszącej 470°C-520°C, jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 1450 N/mm², a twardość [HV 10] 460.

Z przykładów można wyraźnie rozpoznać, że obróbka cieplna zwiększa wytrzymałość na rozciąganie i twardość materiału. Ten wzrost następuje przez wytrącanie każdorazowego pierwiastka utwardzającego się wydzieleniowo ze stanu termodynamicznie rozpuszczonego. Wydzielone pierwiastki tworzą fazy, które uniemożliwiają przesunięcia i dzięki temu powodują zwiększenie twardości i wytrzymałości.

Podczas obróbki cieplnej ze związku krystalicznego jest zazwyczaj wydzielany pierwiastek, bez opuszczania materiału taśmowego (pierwiastek utwardzający się wydzieleniowo). W ten sposób, każdorazowy materiał, pod względem chemicznym znajduje się jeszcze w materiale, jednak nie jest już częścią podstawowej mikrostruktury. Materiały wymienione w przykładach 1 i 2 są materiałami martenzytowymi. W przykładzie 1, Ti jest pierwiastkiem stopowym, utwardzającym się wydzieleniowo, w przykładzie 2, Cu jest pierwiastkiem stopowym, utwardzającym się wydzieleniowo.

Przykłady wykonania opisują możliwe odmiany wykonania, przy czym w tym miejscu należy zauważyć, że wynalazek nie jest ograniczony do przedstawionych specjalnie wariantów wykonania, lecz możliwe są kombinacje poszczególnych wariantów wykonania między sobą i ta możliwość zmiany, dzięki wzorcowi do technicznego działania poprzez przedmiotowy wynalazek, polega na umiejętności specjalisty, czynnego w tej dziedzinie techniki.

Wszystkie dane dotyczące podanych zakresów wartości należy rozumieć w taki sposób, że zawierają one dowolne i wszystkie częściowe ich zakresy, na przykład wartość 0% do 1% należy tak rozumieć, że objęte są wspólnie wszystkie zakresy częściowe, wychodząc od dolnej granicy 0% (nie zawierają) i górnej granicy 1%, to znaczy wszystkie zakresy częściowe rozpoczynają się na dolnej granicy wynoszącej 0% lub więcej i kończą się na górnej granicy wynoszącej 1% lub mniej, na przykład 0% do 0,7%, lub 0,1% do 1%, albo 0,5% do 0,9%.

Claims (8)

1. Taśma metalowa, obrabiana cieplnie, zwłaszcza taśma metalowa bez końca ze stali stopowej, znamienna tym, że taśma metalowa oprócz Fe, który stanowi masę resztkową, i nieuniknionych zanieczyszczeń, zawiera dodatkowo 0,01%-0,2% C; 12%-18% Cr; 4%-8% Ni; 0%-3,5% Cu; 0%-0,5% Ti; 0%-1,8% Si i 0%-2% Mn, a jej twardość [HV 10] wynosi między

PL 239 509 B1

400 a 600, wytrzymałość na rozciąganie (Rm) między 1300 N/mm² a 1700 N/mm², granica plastyczności 0,2% (Rp-0,2) między 1300 N/mm² a 1700 N/mm² i wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie przy obciążeniu przemiennym między 600 N/mm² a 800 N/mm².

2. Taśma metalowa według zastrz. 1, znamienna tym, że jest utworzona przez co najmniej dwa materiały metalowe, połączone szwem spawalniczym poprzecznym, względnie wzdłużnym, z tym, że wytrzymałość na rozciąganie szwu porzecznego wynosi między 1000 N/mm² a 1300 N/mm², a wytrzymałość na rozciąganie szwu wzdłużnego między 1200 N/mm² a 1700 N/mm².

3. Taśma metalowa według zastrz. 2, znamienna tym, że taśma ma długość między 20 m a 190 m, korzystnie między 40 m a 170 m.

4. Sposób wytwarzania taśmy metalowej określonej w zastrzeżeniu nr 1, w którym dostarcza się materiał taśmowy o wstępnie zadanej grubości, szerokości i długości, znamienny tym, że materiał taśmowy nagrzewa się aż do osiągnięcia temperatury żarzenia wstępnego między 90°C a 150°C, po czym równomiernie nagrzewa się z temperatury żarzenia wstępnego do temperatury między 5°C a 60°C, poniżej zadanej temperatury docelowej, w czasie między 2 h-4 h, przy czym temperatura docelowa wynosi między 450°C a 700°C, a następnie równomiernie nagrzewa się do temperatury docelowej w czasie 0,1 h-1 h, utrzymuje się tę temperaturę docelową w czasie 0,5 h-2,5 h („temperatura wygrzewania”), po czym schładza się do temperatury dopalania między 200°C a 400°C w czasie między 0,5 h-2,5 h, a następnie schładza się do temperatury pokojowej.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przed obróbką cieplną, co najmniej dwa materiały taśmowe łączy się ze sobą za pomocą spawania na krawędziach wzdłużnych, do postaci szerszego materiału taśmowego.

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że po obróbce cieplnej końce materiału taśmowego łączy się ze sobą do postaci taśmy bez końca.

7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że temperatura docelowa wynosi między 450°C a 600°C i że temperatura docelowa leży na malejącej gałęzi krzywej obróbki cieplnej, w zakresie, w którym funkcja wytrzymałości materiału taśmowego, poddanego obróbce cieplnej, w zależności od temperatury wygrzewania, posiada gradient ujemny.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę cieplną przeprowadza się w piecu, przy czym podczas obróbki cieplnej taśmę nawija się korzystnie do postaci zwoju.