Projekt

Die Qualität von Flachmaterial wird unter anderem von dem im Kaltwaltprozess entstehenden partikelförmigen Eisenabrieb und Ölrückständen beeinflusst. Beide haben wesentliche Auswirkungen auf den Kaltwalzprozess selbst, aber auch auf nachfolgende Prozessstufen, beispielsweise bei der Einstellung hochwertiger Oberflächentopografien. Im Rahmen des abgeschlossenen RFCS-geförderten Vorhabens „Controlling wear and surface cleanliness during cold rolling (LOWWEAR)“ wurde durch umfangreiche Analysen ein vertieftes physikalisches Verständnis zur Entstehung der Rückstände erarbeitet. Basis der Untersuchungen waren sowohl Bewertungen von Produktionsergebnissen als auch Ergebnisse unterschiedlicher Pilotanlagen zur Simulation des Kaltwaltprozesses. Weiter wurden Online-Messsysteme zur Bewertung der Bandsauberkeit bzw. Analyse der Walzemulsion entwickelt und erprobt.

Wesentliche Aufgaben des BFI waren Untersuchungen zu den beim Kaltwalzprozess auftretenden Verschleißmechanismen sowie experimentelle Modelluntersuchungen (Streifenziehversuche, Ball-on-Disc Versuche) zum Einfluss der tribologischen Beanspruchungen. Als wesentliche Einflussgröße wurden der Walzenwerkstoff (Verchromung) sowie die Oberflächentopografie von Walze und Band identifiziert. Dieses Ergebnis konnte durch die Untersuchungen mit den Pilotanlagen bestätigt werden. Basierend auf den Ergebnissen wurde ein Modell zur Entstehung der Bandverschmutzung erarbeitet. Das Modell basiert auf der energetischen Theorie von Reibung und Verschleiß, die eine differenzierte Betrachtung der unterschiedlichen Reibungskomponenten zulässt.

Beim Kaltwalzprozess erfolgt bereits beim ersten Stich eine fast vollständige Übertragung der Oberflächentopografie der Walze auf das Band. Das wird deutlich bei einem Vergleich der Rauheitskennwerte. Damit kann bezüglich der wirksamen Reibungs- / Verschleißanteile von einem primären Wirken der plastischen Deformation bzw. einer abrasiven Beanspruchung der Mikroerhebungen des Bandmaterials sowie einem adhäsiven Verschleißanteil ausgegangen werden.
Mit dem erweiterbaren Modell können die bestehenden Einflüsse auf den Bandabrieb tendenziell analysiert werden.
Problematisch zur Vorausberechnung des entstehenden Bandabriebs sind fehlende Werkstoffkennwerte im Mikrokontakt sowie offene Fragestellung hinsichtlich der Grenzschichtbildung bzw. haftung zur Beschreibung des adhäsiven Reibung- und Verschleißanteils. Hierzu sind vertiefende Untersuchungen erforderlich.