Kallvalsning över svets i råbandglödglinjen L-60

Examensarbete 20 poäng D-nivå Kallvalsning över svets i råbandglödglinjen L-60 Reg.kod: Oru-Te-EXA078-M101/05 Johan Ericson Maskinmagisterprogrammet 160 p Örebro vårterminen 2005 Examinator: Docent. Björn Arén Handledare: Docent. Magnus Jarl Cold-rolling over the weld in pre-annealing and pickling line L-60.

Abstract The unit of Thin Strip Nyby manufactures thin cold rolled strips, special grades and products with added value in widths up to 1500 [mm]. The pre-annealing and pickling line L-60 is used when producing all the products in Nyby. The manufacturing in L-60 is only continuous giving that a new coil is welded onto the previous coil. The rolling is stopped while the weld passes between the working rolls, this reduce productivity. There have been a number of fundamental limitations when rolling over weld, but the majority has been eliminated. Now it is time to take the next step and start rolling over weld and in larger extent. This diploma work has included a number of questions concerning rolling over weld. Studies have been made on swept ends and development of set points to the pre-leveller. The work includes hardness test, tensile test, experimental work and analysis of different processes. There was no test performed on rolling over weld, however calculations were made of set points and settings for initial trials. If rolling over weld is provided on all grades, the annual production will increase with 0,87 % and costs due to poor quality will drop about 3,0 million SEK/year. Successful measurements for swept ends were made with Argus, how they behave and where they occur on the coils. Swept ends create costs due to poor quality for 6,3 million SEK/year that could be reduced. Sammanfattning Vid enheten Thin Strip Nyby produceras kallvalsade tunna band, specialkvaliteter och produkter med mervärden i bredder upp till 1500 [mm]. Råbandglödglinjen L-60 används till samtliga produkter som tillverkas i Nyby. Tillverkningen i L-60 är bara kontinuerlig så till vida att det nya bandet alltid svetsas till det föregående. Valsningen avbryts emellertid medan bandskarven passerar, detta drar ner produktiviteten. Det har funnits ett antal grundläggande begränsningar som gjort att det tills nu inte varit möjligt att valsa över svetsen. De flesta har nu eliminerats och det som nu behövs är att ta steget över till att valsa över svetsen och göra det i allt större omfattning. Examensarbetet har bestått av ett antal frågeställningar inriktade på valsning över svets. Studier har gjorts av krokiga bandändar och framtagning av värden till riktverk. Under arbetet ingick det bland annat hårdhetsprov, dragprov, provförsök och analyser av olika processer. Det genomfördes inga prov valsningar över svets, men det togs fram värden och inställningar för inledande försök. Om valsning över svets genomförs på alla material, skulle årsproduktionen öka med ca 0,87 % och kvalitetsbristkostnader sjunka med ca 3.0 miljoner kronor/år. Det gjorde framgångsrika mätningar med Argus på krokiga bandändar, hur de uppförs sig och var det uppkommer på banden. Krokiga bandändar skapar kvalitetsbristkostnader på ca 6.3 miljoner per år, Vilket skulle kunna reduceras. 2

FÖRORD Detta examensarbete utfördes för Outokumpu Stainless AB, Thin Strip Nyby i Torshälla under våren 2005, som en del av utbildningen på en magister examen i maskinteknik på maskiningenjörsprogrammet 160p vid Örebro universitet. Arbetet omfattar 20 poäng på D-nivå. Jag skulle vilja tacka min handledare på Thin Strip Nyby, Tina Dam för hennes hjälp och vägledning. Jag vill också tacka min handledare Magnus Jarl och examinator Björn Arén på Örebro Universitet för bra samarbete och hjälp och till slut alla andra som varit involverade i arbetet. Torshälla 2005-05-28 Johan Ericson 3

1. Inledning 6 1.1 Bakgrund 6 1.2 Syfte 6 1.3 Avgränsningar 6 1.4 Precisering av examensarbete 7 1.5 Outokumpu 8 1.5.1 Stainless steel 8 1.5.2 Technology 8 1.5.3 Outokumpu Research 8 1.6 Historia om Nyby 9 1.7 Thin Strip Nyby 9 1.7.1 Beskrivning av inglödgningslinje 60, L-60 10 1.7.2 Z-high, 11 2. Litteraturstudie 14 2.1 Valsning 14 2.2 Planhetsdefekter 16 2.2.1 Identifiera Planhetsdefekter. 17 2.2.2 Riktning 20 2.3 Austenitiska rostfria stål 21 2.4 Ferrit-Austenitiska rostfria stål 22 3. Analys 23 3.1 Ekonomi. Produktivitet. Kvalitet. 23 3.1.1 Ekonomi 23 3.1.2 Produktivitet 23 3.1.3 Kvalitet 24 3.2 Valsning på oglödgade svetsar 24 3.3 Vilka tjockleksskillnader mellan banden kan accepteras. 24 3.4 Vilka breddskillnader mellan banden klarar valsverket av. 25 3.5 Krokiga bandändar i L-60 25 3.5.1 Vilka problem skapar krokiga bandändar i L-60 25 3.5.2 Försök att mäta krokiga bandändar 26 3.6 Instyrning av krokiga band i avhaspelen 26 3.7 Skrotning av bandändar 27 3.7.1 Skrotning av bandändar 27 3.7.2 Rekommendation av bortföring av skrot 27 3.8 Förriktverk 28 3.9 Valsning över svets 32 4 Beräkningar 37 4.1 Ekonomi 37 4

4.2 Produktivitet 38 4.3 Krokiga bandändar 39 5 Genomförande 40 5.1 Hårdhetsprov 40 5.2 Mättning av krokiga bandändar L-60 42 5.3 Utprovning av värden för riktverk 49 5.3.1 Nollställning av givare 49 5.3.2 Riktning av bandkrum vid avhaspeln i L-60 49 5.4 Tester med igensatt rotskena 54 5.5 Valsning över svets 57 6. Resultat 58 6.1 Frågeställning I 58 6.1.1 Ekonomi 58 6.1.2 Produktivitet 58 6.1.3 Kvalitet 58 6.2 Frågeställning II 59 6.3 Frågeställning III 59 6.4 Frågeställning IV 60 6.5 Frågeställning V 60 6.6 Frågeställning VI 61 6.7 Frågeställning VII 61 6.8 Frågeställning VIII 62 6.9 Frågeställning IX 62 6.10 Frågeställning X 63 7. Slutsats 64 Förslag att studera vidare 64 8. Referenser 65 9. Bilagor 66 5

1. Inledning 1.1 Bakgrund Vid enheten Thin Strip Nyby produceras kallvalsade tunna band, specialkvaliteter och produkter med mervärden i bredder upp till 1500 [mm]. Råbandglödglinjen L-60 används till samtliga produkter, som tillverkas i Nybys kallvalsverk. Den är det första operationssteget för den kallvalsade produkten. Där sker glödgningen och oxidborttagningen i form av skalbrytning 1, borstning och betning av de varmvalsade råbanden, som är utgångsmaterialet för det konventionellt tillverkade kallvalsade banden. I L-60 sker dessutom så kallad VKS-valsning, som är en Nyby-utveklad teknik, där kallvalsning görs redan på råbandet innan det glödgats och oxiden avlägsnas. Resultatet blir en kallvalsad slutprodukt, som endast behöver passera en skärlinje före leverans till kunden. Nybys tillverkningskapacitet är 170 000 ton/år, varav hälften som den VKS-produkt som tillverkas i den kontinuerliga processen i L-60. Tillvekningen i L-60 är bara kontinuerlig så till vida att det nya bandet alltid svetsas till det föregående. Valsningen avbryts emellertid medan bandskarven passerar, vilket drar ner både produktivitet och försämrar kvaliteten. Det har funnits ett antal grundläggande begränsningar så att det tills nu inte varit möjligt att valsa över svetsen. De flesta har successivt byggts bort och det som nu behövs är att ta steget över till att valsa över svetsen och göra det i allt större omfattning. Att det verkligen går har visats i tidigare utförda prov och i praktisk drift i en av företagets processlinjer i Tornio, Finland 1.2 Syfte Att förbättra tillverkningskapacitet i Linje 60 Genom Kallvalsning över svets och skapa en grund av parametrar till riktverk och material för en framtida optimering 1.3 Avgränsningar Tidsramen omfattar 20 veckor. När 10 veckor gått hålls ett möte med handledaren om valsning över svets skall genomföras inom de återstående veckorna, om inte läggs tyngdpunkten på hur mycket bandändarna måste klippas i avhaspelen för att få bort de krokiga bandändarna 1 Blästring, böjning och sträckning av bandet 6

1.4 Precisering av examensarbete Examensarbetet består av ett antal olika frågeställningar som berör kallvalsning över svets i råbandglödglinje L-60. Examensarbetet omfattar, framtagning av värden till riktverk, andra typer av provning/mättningar, hårdhetsmätning, dragprov, litteraturstudier, studiebesök på andra anläggningar i och utanför Sverige, interjuver med personer inom olika specialområden. Frågeställningar I. Ta reda på de ekonomiska fördelarna med att valsa över svets, inverkan på produktivitet och kvalitet. II. På vilka stålsorter är det möjligt att valsa på oglödgade svetsar, sammanställning av den kunskap som finns. III. Vilka tjockleksskillnader mellan banden kan accepteras? IV. Vilka breddskillnader mellan banden klarar valsverket av? V. Bandändarna på varmbanden är mer eller mindre krokiga. Var går gränsen för vad som kan hanteras i valsningen och hur kan valsverkets tolerans ökas. VI. Hur skall instyrningen av banden ske för att inverkan av krokiga bandändar skall bli så liten som möjligt, förändringar av avhaspelns funktion. VII. Hur mycket som måste skrotas i bandändarna, rekommendation för bortförning av skrot. VIII. Utprovning av värden på riktverket för att kunna styra bandändarnas planhet. IX. Vilka krav ställs på svetsrågens höjd för att den inte skall ge upphov till valsmärken. X. Praktiska prov och analys av resultaten. 7

1.5 Outokumpu Outokumpu är en dynamisk metall- och teknologigrupp med klara mål av att bli nummer ett inom rostfritt stål. Det finns ett brett område av kunder, från catering och hushåll till byggnadsverksamhet, transport, industri maskiner och utrustning liksom elektronik och kommunikation. Med verksamhet i över 40 länder och 19000 anställda, överstiger Outokumpu s årsomsättning 6 miljarder euro vilket till 90 % sker utanför Finland. Gruppens högkvarter finns i Espoo, Finland. Moderbolaget, Outokumpu Oy, har varit listat på Helsingforsbörsen sedan 1988. 1.5.1 Stainless steel Outokumpu är en av världens fyra största tillverkare av rostfritt stål. Ett brett sortiment av olika rostfria stålprodukter tillverkas i fabriker i Finland, Sverige, Storbritannien och USA. Outokumpu tillverkar produkter såsom långa produkter, svetsningskonsumtionsvaror, varm- och kallvalsade produkter och rörprodukter. De är också vida erkända som världsledande inom teknisk support, forskning och utveckling. 1.5.2 Technology Outokumpu är en av världens ledande utvecklare och tillhandahållare av teknologi i deras område. De konstruerar och levererar anläggningar, processer och skräddarsydd utrustning för varje kunds behov. 1.5.3 Outokumpu Research Ett av Outokumpus forskningscentrum ligger i Avesta. Avdelningen arbetar med rostritt stål från produktion till slutprodukt. Arbetet utförs i moderna laboratorier med avancerad utrustning och i vissa fall är detta unikt för Sverige. Kvaliteten på arbetets utförs överensstämmande med SFS-EN ISO 9001;2000 kvalitetcertifikat. 8

1.6 Historia om Nyby Redan på 1400-talet [1] anlade biskopen av Strängnäs hammarsmedjor vid vattenfallet nära Nyby. Järnet som bearbetades i smedjorna, kom från masugnar i hela Bergslagen. I dessa masugnar framställdes tackjärn, det vill säga järn med hög kolhalt. För att järnet skulle bli segt och starkt var kolhalten tvungen att sänkas, detta kallas färskning. På 1400-talet färskade man bland annat i hammarsmedjor. När man slog och bultade på det varma järnet, brann kolet på järnets yta upp. Efter färskning kunde skickliga smeder tillverka både redskap och verktyg. Kungen, adeln och kyrkan insåg hur viktigt det var att kontrollera järnproduktionen. Biskopen i Strängnäs var nära vän med Sten Sture den äldre, som styrde Sverige. Han fick därför lätt tillstånd att bygga smedjorna vid vattenfallet. Under hela 1500-talet pågick järnhanteringen för fullt. Kung Gustav Vasa kontrollerade nu det mesta i Sverige. Han sände flera instruktionsbrev om hur smedjorna skulle skötas, och kom även personligen på besök. Nyby bruk grundades 1829 av Adolf Zenthelius, han föddes i Stockholm 1781 och kom att projektera ett plåtvalsverk vid kanalen i Nyby. Ända sedan starten har Nyby Bruk valsat järnplåt. I det första valsverket från 1833 tillverkades plåt till gevärspipor. Redan 1845 var bruket Sveriges största plåttillverkare. År 1872 ombildades bruket till aktiebolag. Mellan 1885-1895 byggdes ytterligare ett plåtvalsverk och nytt medium- och finvalsverk. 1.7 Thin Strip Nyby 2 Nyby Kallvalsverk, är specialiserat på tunna band. Specialkvaliteter och produkter med mervärden. Utgångsmaterialet för kallvalsverkets produktion är varmband som tillverkas i steckelverket i Avesta. Tillverkningen i Nyby är koncentrerad på plåt och band i breder från 30 till 1500 [mm] och i tjocklekar mellan 0.4 och 5.0 [mm]. Materialet levereras till kunden i så väl standard- som specialkvaliteter. Ytan på plåten kan även vidarearbetas genom borstning, slipning eller dekorvalsas efter kunden önskemål. I VKS-verket (Linje 60) valsas utgångsmaterialet för bland annat rörtillverkning. VKS-band tillverkas i tjocklekar om 1.88 till 5.0 [mm] och med en max bred på 1500 [mm]. Plåten och banden används inom livsmedel-, hushålls, och byggindustrier samt inom tillverknings- och processindustrier för cisterner och behållare. Materialet levereras även till transportsektorn och används exempelvis till snabbtåg. Kvalitetskontroll sker fortlöpande genom hela processen, verksamheten är kvalitetscertiferade enligt ISO-9002 och miljöcertiferad enligt ISO-14001. 2 Se bilaga 1 Processflöde 9

1.7.1 Beskrivning av inglödgningslinje 60, L-60 3 I linje 60 (se figur 1.7.1.1) valsas, glödgas och betas de varmvalsade svarta råbanden. a c e f g h k l n o p j b d Figur 1.7.1.1Linje-60 i m q De svarta råbanden från steckelverket lagras ute på gården tills en beställningsorder kommer, då transporteras bandet till en mindre lagringsplats där operatören vid L-60 hämtar bandet med hjälp a av travers och en bandvagn. Bandet körs in till avhaspel (se bild 1.7.1.2) med hjälp av bandvagn och monteras. Där klipper man av spännbanden som håller ihop bandrullen och styr b bandet mellan matarverksrullarna och vidare genom riktverket fram till saxen där bandet grovklipps. För att det skall gå att svetsa ihop bandet med det band som redan är inne i linjen c finklipps bandet i dubbelsaxen som finns inne i mig-svetsstationen. Mig-svetsstationen är utrustad med dubbla svetshuvuden för en snabb sammansvetsning av banden. Kanterna på bandet klipps vid svetsen direkt efter svetsstationen för att motverka anvisningar till sprickbildning. För att inte påverka produktionen under denna tid matas resten av sträckan med band ur d avhaspelns bandmagasin. Det oglödgade bandet har fortfarande oxid kvar när det passerar ett e kallvalsverk av 6-valstyp, Z-high. I Z-high verket reduceras det 2.5-5.5mm tjocka bandet mellan 10-30 % av tjockleken. Här kan även en påvalsning 4 av bandet i Z-high utföras. På grund av okontrollerad svalning i steckelverket samt att stålet deformationshärdas genom kallvalsning blir det väldigt hårt, detta medför att det blir svårt att bearbeta. Av den anledningen värmebehandlas f bandet med en temperatur runt 1100[ C] i en glödgningsugn som består av fyra stycken g h värmezoner. Efter glödgning kyls sedan bandet, först med luft och sedan med vatten. Oxider på bandet av rostfritt stål är mycket svåra att avlägsna, därför måste det behandlas i flera steg. Redan i vattenkylningen spräcks oxidskitet med chockkylning. Efter vattenkylningen blästras i bandet. Blästern består av fyra slunghjul (två över och två under bandet) med reglerbart varvtal. 3 Svarta råbanden. Oglödgade band, dvs. band direkt från steckelverket där glödskalet är kvar 4 valsning av bandet för att reducera antalet stick i efterföljande kallvalsverk 10

Vanligaste varvtalen är 1500[rpm] och 2000[rpm]. Den kvarvarande oxiden luckras sedan upp j (tack vare synergieffekter) när det böjs över valsar under högt banddrag i sträckriktningsverket. k Sedan går det in i en borstmaskin med 6 par abrasiva 5 borstar. Där ifrån går bandet ner i ett betkar l där det sista oxidlagret betas bort med en starkt frätande syrablandning som håller en temperatur på 58-62 C beroende på stålsort och består av 4 % fluorvätesyra samt 13 % m salpetersyra (HF-HNO3). Sedan passerar bandet en högtrycktvätt med vatten och lufttorkas n. När bandet är torrt går det upp i påhaspelns o bandmagasin. Efter magasinet ligger ett kontrollrum där bandets tjocklek och kvalitet avsynas manuellt och längden samt bredden mäts automatiskt. Sedan hasplas bandet till en bandrulle q p igen på påhaspelen. Bandet kapas med en sax som sitter precis innan påhaspeln. Vid kapning och bandbytet vid påhaspeln matas bandet från den kontinuerliga processdelen till påhaspelns o bandmagasin. Bandrullen som lämnar L-60 är nu antingen en färdig produkt som bara behöver ges rätt bredd i ett skärverk eller utgångsmaterialet för vidare kallvalsning i separata kallvalsverk. Figur 1.7.1.2 Avhaspel 1.7.2 Z-high, I L-60 ingår ett kallsticksverk Z-high (se figur 1.7.2). Det är ett gammalt kvartovalsverk som har byggts om till ett 6-high valsverk (se figur 1.7.3). Maximal valskraft som kan användas är 18-20 [MN], reduktion på banden brukar ligga mellan 10-30 %. Banddrag in är max 40 ton medan banddrag ut är max 50 ton. Max produktionen ligger runt 45 [ton/h]. Arbetsvalsarna byts efter ca 8 [km], mellanvalsarna byts efter ca 150 [km] och stödvalsarna byts 4 gånger om året. Arbetsvalsarna är gjorda av Asp 2023 och framställs genom sintring för en hårdhet (ca 60-65 HRC 6 ) och homogen vals. Kylmedlet som kyler valsningsprocessen fungerar också som smörjmedel. Kylmedlet som används i Z-high är en polymer emulsion bestående av 8 % CS-817 (tillverkas av Castrol) och 92 % vatten. Material som valsas i Z-high är VKS och band som ska påvalsas. 5 Abrasiva borstar. Slipppande borstar 6 HRC. Rockwell C Figur 1.7.2 Z-high 11

Band dimensioner Ingångtjocklek 1,7 6,2 [mm] Utgångstjocklek 1,25 6,0 [mm] Bandbredd 750 (1025) 1550 [mm] Hastighet 50 [m/min] Stödvalsar Min diameter Max diameter Längd valsbana Total längd Vikt 1100mm 1150mm 1650mm 4600mm 20708kg Mellanvalsar Min diameter Max diameter Längd valsbana Total längd Vikt 330mm 355mm 1900mm 3560mm 1950kg Arbetsvalsar Min diameter Max diameter Längd valsbana Total längd Vikt 120mm 140mm 1650mm 2270mm 225kg Figur 1.7.3 6-high vals geometri 12

Övervakning Valsprocessen måste hela tiden övervakas, det görs från ett kontrollrum intill valsverket. Operatören övervakar bland annat: planhet, tjocklek och valskraft. Operatören övervakar och styr valsarna så att inte svetsfogar eller skador på bandet (t.ex. invikta kanter och kantsprickor) körs över med risk för bandbrott eller förstörda valsar. Planhetskompensering Det finns tre typer av kompenseringar, K1, K2, och kantzonkompensering: K1 är en skevfelskompensering enligt en linjär kurva som adderas till mätvärdesprofilen. K2 är en temperaturkompensering enligt en parabolisk kurva som adderas till mätvärdesprofilen. Kantzonskompensering utnyttjas för kantzoner som ej är helt täckta av bandet. Planhetsreglering Det finns tre olika reglerkretsar, för varje reglerkrets finns det ett antal olika parametrar som kan ändras Skevning; styr korrektionen av skevsystemet. Böjning; manuell styrning, förinställning samt reglering av böjsystemet. Sidoförskutning; manuell styrning, förinställning samt reglering av sidoförskutningssystemet. Tjockleks mätare Det finns två typer av tjockleksmättare: Vollmer: kontaktgivare som med diamantspets ligger an på bandet och mäter Daystrom: röntgenmätare som mäter beröringsfritt. Under normala driftförhållanden används båda mätarna i en sekvens. Vollmer användes för att kalibrera Daystrome givaren i början av varje band, samt ge regleråterföring. Efter fullbordad kalibrering går den till sitt ytterläge och Daystrome övertar regleringen. Under pågående valsning kan man växla givare genom att först beordra Vollmer in och därefter ut av Daystrome. Bandets ingående tjocklek mäts med en Daystrome röntgenmätare. Mätvärdet används till ansättningskalibrering samt för massflödesreglering (AGCreglering). Valsning kan dock utföras utan denna mätare men på bekostnad av tjockleksnoggranheten. Mätaren går automatisk in och ut styrt av sekvensen "Valsverk ihop/isär". 13

2. Litteraturstudie 2.1 Valsning Valsning [2] är den vanligaste metoden vid plastisk bearbetning av stålprodukter. Bearbetning sker då ämnet passerar mellan två roterande cylindrar, så kallade valsar (se figur 2.1). Man kan dela in de valsade produkterna i platta och långa produkter, beroende på deras form. Platta produkter som plåt och band, valsas normalt mellan släta valsar, medan långa produkter, som stång, profiler eller tråd valsas i spårade valsar. Valsningen kan ske kontinuerligt, dvs. i en riktning eller reversibelt, vilket innebär att ämnet passerar fram och tillbaka mellan valsarna flera gånger. Kontinuerlig valsning används då stor produktion krävs vid såväl valsning av band som stång, profiler och tråd. Reversibel valsning används i steckelverk och mångvalsverk. Valsning av stål sker antigen i varmt tillstånd 800-1300 [ C], eller i kallt tillstånd. Valsningens ändamål är att förändra form och mekaniska egenskaper. Terminologi valsning v = Hastighet R = valsradie α = Gripvinkel L = kontaktlängd h = Tjocklek R α h 0 v 0 L v 1 h 1 Figur 2.1 Valsningsterminologi 14

Gripvinkel Gripvinkeln bestäms av höjdreduktionen och valsdiameter Bredning Vid valsning ökar materialets bredd. Skillnaden mellan bredden före och efter stickets kallas bredning. Bredningen påverkas av flera faktorer: reduktion, valsdiameter, temperatur och friktion Kontaktytan Är den del av ämnet som är i kontakt med valsen under sticket. Försprång Är skillnaden mellan ämnets utgångshastighet och valsens periferihastighet, den anges i procent. Försprånget har stor betydelse vid beräkning av ämneshastighet i kontinuerliga uppställningar, för att undvika slingbildningar respektive uppkomst av höga dragspänningar. Valskraft Är den kraft som behövs för att deformera materialet. Valskraften beror på kontaktytan, deformationsmotstånd, friktion och valsningsgeometri Moment Vridande moment för valsen ges av valskraften multiplicerad med momentarmens längd. Kallbearbetning 7 Kallbearbetning av stål ger en stor mängd dislokationer på grund av plastisk deformation. Stålet måste värmas upp för att kunna rekristallisera. Detta innebär att stålet får tillbaka de egenskaper det hade innan bearbetning. 7 Dislokation. Linjefel i kristallen av atomer 15

2.2 Planhetsdefekter Planhetsfel [3] som uppkommer vid produktion av band och plåt kan delas in i två huvudgrupper: 1. Med planhetsfel som uppkommer vid avhaspling av band får man i längdled en sträckning av innerytan jämfört med ytterytan. (se figur 2.2) Denna sträckning av bandet i längsled medför en hopdragning som resulterar i krumhet, bandet får en böjning som kvarstår efter avhaspling (se figur 2.3). Ytteryta Inneryta Figur 2.2 längd på inner och ytteryta Figur 2.3 Bandkrum 2. Vid valsningsprocessen orsakar valsböjning och valsbombering att vissa delar av bandets tvärsnitt reduceras mer i tjocklek än andra. Detta resulterar generellt att de tunnare delarna av bandet blir något längre än de tjockare delarna, vilket medför en vågighet i de längre områdena, (se figur 2.4). Figur 2.4 Valsböjning orsakar kantlånghet Valsbombering orsakar mittlånghet 16

Andra faktorer som kan bidra till uppkomsten av planhetsfel är: Temperaturgradienter under valsning och haspling, fasomvandling sker tidigare i bandets kanter vilket ger upphov till geometriska defekter. Olika kombinationer av inkommande tjockleksprofil och pålagd valsböjning kan resultera i planhetsfel. Utsidan av det hasplade bandet kyls fortare och ger tryckspänningar på de inre varven. Tjockleksprofilen ger upphov till att bandrullens diameter varierar och eventuellt kan teleskopeffekter också uppkomma. Hårda material är oftare kantlånga än mjuka material. Förslitning av arbets- och stödvalsar och lager ger variationer i tjockleksprofilen längs bandet som kan resultera i planhetsfel. 2.2.1 Identifiera Planhetsdefekter. Bilder 2.2.1-2.2.9 är tagna ur The book on leveling [3] Band med krona (se figur 2.2.1), bandet är tjockare i mitten än i kanterna. Figur 2.2.1 Band med krona Band med buktighet (se figur 2.2.2), bandet har böjning i breddled. Figur 2.2.2 Band med buktighet 17

Band med krumhet (se figur 2.2.3), bandet har böjning i längdled. Figur 2.2.3 Band med krumhet Band med mittlånghet (se figur 2.2.4), bandet är längre i mitten. Figur 2.2.4 Band med mittlånghet Band med kvartsbucklor (se figur 2.2.5), bandet är längre mellan centrum och kanten på band. Figur 2.2.5 Band med kvartsbucklor Band med kantlånghet (se figur 2.2.6) bandet är längre i kanterna. Figur 2.2.6 Band med kantlånghet 18

Vridet band (se figur 2.2.7). Figur 2.2.7 Vridet band Krokigtband (se figur 2.2.8). Figur 2.2.7 Krokigt band Mindre knäckningar (se figur 2.2.8), vanligtvis orsakad av avhaspling av varmvalsat band. Figur 2.2.8 Mindre knäckningar Vågighet på band (se figur 2.2.9), orsakad av valsning. Figur 2.2.9 Vågighet på band 19

2.2.2 Riktning Riktningsprocessen [4] syftar till att utjämna längskillnader i materialet. Principen vid rullriktverk är den selektiva förlängningen av en del av bandet så att (kortare) områden blir proportionellt sträckta över materialet sträckgräns. Då åstadkommer man i huvudsak likformig fiberlängd i bandet. Detta fås genom att man tvingar bandet till en serie upp- nedböjningar över en liten radie. En tumregel är att man inte kan rikta band som har en mindre tjocklek än 1 % av rullens diameter. Detta motsvarar 1 % förlängning i bandets yta. På det sättet transporteras de kortare fibrerna en längre väg. Medan bandet fortsäter i riktning mot utgångssidan, första rullen trycker djupast för att sträcka materialet sedan reduceras gradvis djupet på valsarna för att rikta upp materialet (se figur 2.2.2). Nästan alltid startas riktningsprocessen efter avhasplingen då bandet går in i ett förriktverk, för att motverka bandkrum. Dessa riktverk har normalt endast ett fåtal arbetsrullar, oftast fem två över tre. För att kunna rikta kant- och mittlånghet används ofta riktverk med 10-20 rullar. Tunna band riktas oftast i sträckriktverk, eller en kombination av rullriktverk och sträckriktvärk. Ytter fiber Neutral fiber Område med sträckta fibrer Plasticerat material Tjocklek Inner fiber Radie Område med komprimerade fiber Område med sträckta fibrer Plastcierat material Tjocklek Radie Område med komprimerade fibrer Figur 2.2.2 Princip för riktning. Bild ur The book on leveling [3] 20

2.3 Austenitiska rostfria stål Analys Austenitiska rostfria stål [5], [6], [7] innehåller vanligen mellan 12-27 % krom och 7-30 % nickel samt eventuellt även molybden och andra legeringsämnen. Nikelhalten gör att stålen är austenitiska även vid rumstemperatur. Låg kolhalt är i allmänhet önskvärd för att undgå karbidutskiljning, normalt ligger den under 0,05 %. Om kolhalten är högre legeras materialet ofta med titan och niob som har högre affinitet 8 till kol än vad krom har. På så sätt förhindras bildning av kromkarbid (Cr C ). 23 6 Mekaniska egenskaper Austeniten är mjuk, seg och tänjbar, och den kännetecknas vidare av att vara omagnetisk. 18/8- stålen (18 % Cr och 8 % Ni) och de högre legerade austenitiska kvalitéerna kan ej härdas genom värmebehandling. Dock kan man genom kallbearbetning väsentligt höja sträckgräns och brottgräns samtidigt blir materialet något martensitiskt. Detta leder till att stålet blir både magnetiskt och att korrosionsbeständigheten minskar. Svetsbarhet De austenitiska rostfria stålen är i stort sätt väl lämpade för svetsning. Eftersom de ej tar härdning uppstår ej heller några härdningsfenomen. Det föreligger inte heller någon större risk för farlig korntillväxt med sprödhet som följd. I samband med värmning och svalning vid svetsning genomgår austenitiska material inte några egentliga strukturomvandlingar, men under vissa förutsättningar bildas sekundära faser i svetsgodset och den värmepåverkade zonen. Den viktigaste av dessa faser är ferrit, som i flera avseenden påverkar svetsförbandets egenskaper i såväl positiv som negativ riktning. Ferritens positiva roll är att den i stor utsträckning förhindrar uppkomst av varmsprickor i svetsgodset. Den förmår att lösa ämnen såsom svavel och fosfor, vilka i annars segrar och avsevärt ökar risken för att sprickor uppstår då svetsspänningen växer. Normalt eftersträvas mellan 2-9 % ferrit i svetsgodset. Efter viss hålltid i temperaturintervallet 600-850 [ C] kan Sigmafas (FeCr) bildas. Detta kan ske om ferrithalten är mer än 10 % eller om stålet har hög kromhalt (t.ex. 25 % Cr 20 % Ni). I samband med konstruktion av ett objekt i austenitisk rostfritt stål är det väsentligt att ta hänsyn till de kastningar och krympningar som uppkommer vid svetsningsarbetet. Längdutvidgningskoefficienten är ca 50 % högre och värmeledningsförmågan 40 % lägre än för ordinära svetskonstruktionstål. 8 Affinitet. Benägenhet att kemiskt reagera. 21

2.4 Ferrit-Austenitiska rostfria stål Analys Ferrit-austenitiska rostfria stålen [5], [6], [7] kallas även populärt för duplexa stål. De innehåller omkring 29 % krom, 5-8 % nickel, 1-4 % molybden, mindre än 0,03 % kol, samt är magnetiska. Ett annat ämne som visat sig ha mycket stor betydelse för svetsbarheten i ferritaustenitiska stål är kväve, som förekommer i halter upp till 0,4 %. Vid svetsning stelnar smältan primärt helferritiskt och austeniten bildas i ett senare skede då temperaturen sjunker Mekaniska egenskaper Stål av denna typ används när både hög hållfasthet och stort korrosionsmotstånd efterfrågas. De duplexa stålens härdighet mot punkt- och spänningskorrosion är goda. Stålen har sitt största applikationsområde inom offshore-industrin, där deras egenskaper passar väl in i en miljö med höga kloridhalter. Den höga hållfastigheten jämfört med austenitiska stål ger också konstruktionsfördelar i form av lättare konstruktioner. Cellulosa-, kemisk-, och petrokemiskindustrier, är andra områden där de ferrit-austenitiska stålen vinner insteg i allt högre grad. Svetsbarhet De ferrit-austenitiska stålen lämpar sig bättre för svetsning än de ferritiska och martensitiska stålen, men inte lika bra som de austenitiska. Deras sprödhet i samband med svåra svetsspänningar kan leda till sprickbildningar, denna risk är dock betydligt mindre än de rent ferritiska stålen. Liksom med de ferritiska stålen, uppstår vid svetsning av de ferrit-austenitiska stålen, en zon omedelbart intill svetsen, som genom kornförstorning och utskiljningar är känslig för korrosionsangrepp och spröd, om än ej så utpräglat. De ferrit-austenitiska stålen uppvisar efter en tids upphettning vid intervallerna 350-550 och 600-975 [ C] strukturförändringar, vid 475 [ C] inträffar försprödning. Därför bör temperaturintervallet 350-550 [ C] passeras snabbt. Även temperaturintervallet 600-975 [ C] bör passeras snabbt då risk för Sigmafasbildning föreligger. Svetsning skall därför ske så kallt som möjligt. Sträckenergin skall hållas låg. 22

3. Analys 3.1 Ekonomi. Produktivitet. Kvalitet. 3.1.1 Ekonomi För att analysera de tydliga ekonomiska effekterna som valsning över svets skulle medföra studerades ett antal olika punkter. Årsproduktion L-60 Omsättning av olika materialkvaliteter 9 Kostnader för slabs Tillverkningskostnader och transportkostnader Skrotpriser Material som skrotas vid svets som ej är valsat För att få tag i uppgifter om årsproduktion, omsättning av material och kostnader med mera kontaktades den ekonomi/logistik avdelningen på Nyby. För omsättning av materialkvalitéer studerades vilka material och hur högt tonnage som hade passerat under fjärde kvartalet 2004. För slabspriser användes prislistan för 2005 januari. För att komma fram till hur mycket material som inte valsades före och efter svetsen, analyserades processen ingående, de faktorer som inverkar på hur mycket som inte valsas. Den avgörande faktorn är valsningsoperatören det är han som styr arbetsvalsarna han påverkas av hastigheten på bandet och hur nära han vågar valsa svetsen detta varierar från operatör till operatör. Dessvärre finns det ingen möjlighet att kunna mätta bandvikten före och efter L-60 vilket skulle ge ett exakt värde på hur mycket som skrotades när analysen genomfördes. I maj 2005 togs det i bruk en våg för att väga ingående material i L-60. Efter intervjuer med valsningsoperatörerna togs ett medelvärde på 5 [m] fram, som visade hur mycket material vid bandskarven som inte valsas över. Det blir 2.5 [m] före och efter svetsen dock går inte själva svetsen att använda så den klipps bort ca 0.25 [m] av bandet, detta görs vid påhaspeln. 3.1.2 Produktivitet För att analysera vad som händer med produktiviteten när man valsar över svets, användes observationerna från de ekonomiska studierna. Efter som material vid svetsen skulle valsas över ökar materialutbytet på varje band och där med produktiviteten. 9 Slabs, ämne från stränggjutning. Ämnesformat 150 300 400 2200 [mm]. 23

3.1.3 Kvalitet Kvalitetsbristkostnaderna [8] de kostnader som orsakas av defekta enheter, ofullkomliga processer eller förlorade försäljningsintäkter minskar på grund av att valsning över svets ger ett högre materialutbyte. 3.2 Valsning på oglödgade svetsar För att sammanställa den kunskap som fanns om valsning över oglödgade svetsar intervjuades valsningsoperatörerna på L-60. Det fram kom att försök av valsning över svets i L-60 hade utförts runt 1990 med mindre lyckad framgång, dock finns ingen dokumenterad information kvar från försöken. Det händer ibland att en operatör missar att lyfta arbetsvalsarna och av misstag valsar över svetsen med blandade resultat 10. Den dokumenterade information som fanns var en sammanställning av erfarenheter från bandsvetslinjen i Avesta, dock handlar den om valsning över glödgade svetsar. För att erhåll en uppfattning om hårdheten på svetsfogarna och närliggande material gjordes ett antal hårdhetsmätningar. Materialen för provningarna valdes ut på grund av att de är kända för att vara problematiska att bearbeta, materialanalys på provmaterial (se tabell 3.4). Tabell 3.4 Material för hårdhetsprovning. Materialanalys % C N Cr Ni Mo Si Mn S Cu B 11 PKA Material Kvalité 5857 904L 0,013 0,055 19,75 24,25 4,30 0,30 1,50 0 1,50 0,001 597905 254 SMO 0,013 0,20 19,95 17,95 6,10 0,35 0,45 0 0,70 0 658919 2205 0,018 0,170 22,40 5,70 3,20 0,40 1,50 0 0 0,002 194201 310RB 0,050 0,035 25,7 19,15 0,20 0,60 0,90 0 0 0-316L-Si 0,02 0 18,5 12 2,6 0,85 1,7 0 0 0 3.3 Vilka tjockleksskillnader mellan banden kan accepteras. De tjockleksskillnader på banden som får köras idag i Z-high finns att studera i tillverkningsföreskrift Nr 40600 Rev.16, utdrag ur tillverkningsföreskrift 12. Enligt föreskriften är ± 40 % den största skillnad på tjocklek det nya bandet får ha mot det ut gående band. Det är bättre att skarva ett tjockt utgående band med ett tunnare än tvärtom. Tjockleken är den viktigare av de två faktorerna, tjocklek och bredd. Med avseende på valsning över svets skulle en tjockleksskillnad på maximalt 0,5 [mm] tillåtas vid inledande försök med valsning över svets. Med 11 anledning av lyckade valsningar över svets och [9]. det är bättre att gå från tjockare till tunnare band med avseende på belastningen på svetsen. 10 Se bilaga 2 11 PKA-kod. Intern beteckning på material. 12 Se bilaga 3 24

3.4 Vilka breddskillnader mellan banden klarar valsverket av. Breddskillnader mellan banden som accepteras idag i valsverket finns att finna i 13 tillverkningsföreskrift Nr 40600 Rev.16. När det gäller den största skillnaden på vad som får skarvas med på utgående bandbredd så varierar det med från ca ± 24 % för de smalaste banden till ± 9 % för de bredaste banden, det som inverkar på hur stor skillnaden kan vara är att kantsaxen kan få ordentliga klipp och komma åt svetsen. Det är bättre att skarva ett brett utgående band med ett smalare än tvärtom. Med avseende på valsning över svets finns ingen information utan det måste provas fram praktiskt, ser man på valsningar över svets som gjorts av misstag. Så skulle ett bra startvärde på hur stor skillnad det får vara mellan banden vara ± 2,5 %. 3.5 Krokiga bandändar i L-60 3.5.1 Vilka problem skapar krokiga bandändar i L-60 14 Efter ha studerat processen samt statistik från L-60 och identifierat problemen som uppstår med krokiga bandändar, visade det sig att när krokiga bandändar kommer in i L-60 uppstår problem vid svetsen, bandmagasin och i Z-high: Vid svetsen blir det svårt att få banden att ligga rakt mot varandra vilket skapar problem. Efter att dubbelsaxen klippt båda bandändarna och går ihop med dem till spaltläge så blir de inte parallella, vilket ger stora problem vid svetsningen. I magasinet är det lätt att de krokiga bandändarna tar i bärarmarna som är känsliga eller löser ut nödstopslinorna. När den krokiga svetsskarven går in mot arbetsvalsarna i Z-high har de ett högt banddrag vilket leder till en spänningskoncentration i ena sidan av svetsen, ibland kan detta leda till bandbrott. Vid Z-high är det lätt att kanterna på det krokiga bandet tar i inne i verket (går utanför arbetsvalsarna) på sidorna, speciellt känsligt är området runt kantklippet. Breda band är känsligare än vad smala band är, eftersom de inte har lika mycket spelrum inne i verket. Hur stor mittavvikelse och bredd på banden verket klarar av kan beskrivas med formeln ( 0,5x + 825 = max mittavvikelse [mm]) där är x är bredd på bandet ( 1025 x 1550 ) [mm]. Efter interjuver med valsningsoperatörer angående hur krokiga band påverkar valsningen, framkom att det var sluten på banden som var mer oroliga och krokiga. De beskrev att ett krokigt band vill slingra sig som en orm, fram och tillbaka vilket skapar stora problem för operatörerna. De måste vara med och börja skeva valspaketet redan innan nästa svängning på bandet kommer för att det inte ska ta i inne i verket. Det kräver stor erfarenhet och känsla av hur bandet kommer beter sig. 13 Se bilaga 4. 14 Se bilaga 5. 25

3.5.2 Försök att mäta krokiga bandändar Efter att ha studerat äldre försök med att mäta krokiga bandändar på Nyby framgick det att det inte fans någon fungerande metod som gick att använda. Från steckelverket fanns det inte heller någon möjlighet att få någon information på hur krokiga bands profiler ser ut. Dock så kommer en ny profilmätare installeras efter steckelverket under sommaren 2005 som kan mäta krokigheten på banden. Kontakt togs med Daniel Senter 15 för att ta del av hans arbete med att mäta krokiga band i en liknande linje. Där framgick det att de inte hade något tillvägagångssätt för att mäta krokigheten. De mätte tidsförluster, materialförluster, och vilken ände som orsakade problem. Efter mer undersökningar hur krokiga band skulle kunna mätas, upptäcktes att det satt en givare precis innan valsverket i Z-high som mätte mittavvikelse. Men givaren ger inget verkligt värde efter som bandet utsätts för stora dragpåkänningar, utan ger en anvisning på hur hela krokighetsprofilen längs bandet ser ut och kan jämföras med andra band som passerar genom valsverket. 3.6 Instyrning av krokiga band i avhaspelen 16 Resultat från mätningarna med Argus visar att banden inte är speciellt krokiga i början 17 Statistik från L-60 visar att det inte är vanligt med problem med krokiga bandändar förrän vid svetsmaskinen. Det är svårt att ändra instyrningensfunktion, för problemet finns fortfarande kvar längre fram i linjen. För att komma till räta med problemet krokiga bandändar finns det ett par lösningar. Det ena är att försöka rikta bandet rakt, vilket kommer att bli mycket komplicerat och är en tekniskt svår process som fortfarande är under utveckling. Det andra är att klippa bort den biten av bandet som är krokig, detta leder även till att man klipper bort tjockändan på bandet, vilket är positivt för valsning över svets. 15 Development Metallurgist, Coil Products Sheffield, Outokumpu Stainless Ltd, 16 Digitalt datainsamligssystem med mätvärdsbehandling, se sida 43. 17 Se bilaga 5 26

3.7 Skrotning av bandändar 3.7.1 Skrotning av bandändar Skrotning av bandändar i dagsläget kan ske med max 0,5 [m]/klipp och endast ett klipp på 0,5 [m] i slutet av bandet. Skrotet faller ner i små låder som skjuts ut för hand. Skrotet bärs sedan bort till 2 större skrotlådor för sortering, vilket är en tung arbetsuppgift då en skrotbit kan väga upp mot 30 [kg]. Resultat från mätningarna med Argus visar att det är sluten på banden som ska klippas, speciellt band med bredder över 1500 [mm]. Skulle man klippa bort ca 8 [m] av slutet på bandet får man bort den värsta krokigheten som skapar problem i linjen. Under sommaren 2005 kommer en ny profilmätare installeras efter steckelverket i Avesta, den klarar av att mätta profilen och krokigheten på bandet. Om den informationen skickas med band som är krokiga kommer man bara att behöva klippa dessa band. För att kunna klippa så mycket av bandet behöver avhaspelen byggas om och ett nytt skrotningssystem krävs som kan klara den nya mängd av skrot som skulle bildas. 3.7.2 Rekommendation av bortföring av skrot Det skrothanteringssystem som existerar i nuläget i avhaspelen i L-60 klarar inte av att svälja en större mängd skrot än den gör i dagsläget. Därför måste ett nytt system installeras, beroende på hur mycket skrot som kommer att bildas i linjen finns det två alternativ 1. Ett system med större skrotlådor som skjuts ut och transporteras bort med truck. 2. Ett system med transportband till en stor skrotlåda finns beskriven i examensjobbet Förbättrad maskinutrustning för att nå valsbara skarvsvetsar i L-60 [10]. 27

3.8 Förriktverk Bandkrum Efter att ha studerat processen vid avhaspelen (se figur 3.8.1), med avseende på oplanhet, framgick det att de material som hade svårast bandkrum var varmvalsade (svarta band) special stål, sedan vanliga varmvalsade stål. Kallvalsade band (vita band) hade knappt någon bandkrum i början av bandet och bara en bråkdel av vad de varmvalsade banden hade i slutet. Dubbel sax och svets Avhaspel Matarverk Sax Riktverk Sidoförskjutning Figur 3.8.1 Inlopp L-60 Problem med bandkrum Problem uppstår när bandet är krumt efter riktverket (se bild 3.8.2), då bildas det en uppåtsnok (se figur 3.8.3) som går in i överdelen på saxen eller går åt andra hållet, vilket gör att bandet går neråt och vill ta i mellan saxen och sidoförskjutningen. Sidoförskjutningen är till för att styra det ingående bandet i sidled så att bandet ligger rakt emot det andra bandet som ligger i svetsen när de ska klippas och svetsas ihop. Bild 3.8.2 Förriktverk L-60 28

Användning av förriktverk idag Riktverket används idag i början och sluten på banden. Operatören vid avhaspelen kör manuellt ihop verket då lampan för bandbyte tänds när bandet på avhaspelen börjar ta slut. Sedan styr man in den nya bandänden genom matarverket och förriktverket fram till grovsaxen. Den enda gång man ändrar inställningarna för rullarna i riktverket är när en bandände gått igenom riktverket och fått kraftig uppåtsnok eller nedåtsnok, då backar man tillbaks bandet och provar ett nytt värde. Figur 3.8.3 Uppåtsnok Förriktverk L-60 Riktverket som finns i avhaspelen vid L-60 är av typ förriktverk (se tabell 3.8.4). Enligt underhållskoordinatorn på L-60 är skicket bra på riktverket. Nya motorer installerades 050314, rullar och lager är i gott skick. Under våren 2005 installerades även ett nytt styrsystem från ABB som de framtagna värdena ska inplanteras i. Tabell 3.8.4 Förriktverk L-60 Förriktverk, L-60 Nyby, Sverige Fabrikat: Sundwig Modellbeteckning: - Id nr: 450-766 Antal rullar 5st Placering av rullar 2 över 3 Drivning på antal rullar 5st Diameter: 200mm Centrum avstånd mellan rullar: 210mm Vertikalt skjusterbara rullar 2 och 4 0-Linje Toppen de underliggande rullarna Tjocklek på band 2-6,5mm 29

Framtagning av värden Efter litteraturstudier [4], [11] framgick att det fanns väldigt lite skrivet om framtagning av värden till förriktverk och de teoretiska formler som fanns hade stora praktiska begränsningar. Framtagning av värden med FEM 18 var ej tänkbart heller på grund av den mängd av olika material och tjocklekar som passerar genom riktverket, det skulle bli alldeles för tidskrävande. Efter vidare undersökningar visade sig att Outokumpus fabrik i Tornio, Finland har tre stycken liknande riktverk 19 och genom två av riktverken kördes svarta band. Efter ett studiebesök i Tornio diskuterades hur deras uppstart av riktverk hade gått tillväga, därifrån erhölls också värden för deras inställningar på riktverken. Inställning på rullar I de två riktverken som ligger i linjerna AP3, Tornio (endast svarta band) och AP4, Tornio (endast vita band) ändras parametrarna för rulle 2 och 4 endast med tjockleken på ingående band. Detta på grund av att man kör stora mängder av material med liknande materialdata, dock finns det material typ EN 1.4318 som har andra egenskar som skapar problem när det ska riktas, då får operatören backa bandet och öka värdena och prova att rikta igen. I RAP 5, Tornio (svarta och vita band) ändras parametrarna för rulle 2 och 4 av tjocklek på bandet och beroende på om bandet är svart eller vitt (se diagram 3.8.5). RAP5 svarta och vita band 6 4 2 0-Linje 0-2 -4-6 -8-10 -12 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 Tjocklek [mm] Rulle 2 svartband Rulle 2 vitband Rulle 4 svartband Rulle 4 vitband Diagram 3.8.5 RAP 5, Tornio 18 Finita Element Metoden 19 Se bilaga 7 30

Klassning av material Efter studier av sträckgräns och brottgräns (se tabell 3.8.6) hos material som passerar genom L- 60 (varmvalsat), skulle det gå att använda en klassningstabell för materialhårdhet som redan finns på fabriken (VKS) i Nyby enligt Ralf Grönlund[2]. Materialen klassas i tre hårdhetsklasser. Normalt, Hårt (värdena för rulle 2 ökas med 25 %) och Mycket hårt (värdena för rulle 2 ökas med 50 %). I styrsystemet från ABB sker klassningen efter Tornios klassningstabell för tjocklek (se tabell 3.8.7) och Nybys hårdhetsklasser (se tabell 3.8.8). Tabell 3.8.6 sträckgräns och brottgräns [Mpa] i L-60 Varmvalsat VKS antal PKA Sigma 1.0 brott dim grupp antal PKA Sigma 1.0 brott dim grupp 12 1563 402 656 4 74 1276 380 817 3 2 2341 366 589 4-1563 368 642 2 18 2546 360 614 4 406 1563 364 634 3 2 5857 361 611 4 8 1563 361 621 4 2 597905 472 756 4 14 2341 355 588 4 Tabell 3.8.7 Tjocklek Tornio Tjocklek MIN [mm] Tjocklek MAX [mm] 1,9 2,1 2,1 2,3 2,3 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6 3,6 4,0 4,0 4,4 4,4 4,8 4,8 5,3 5,3 5,8 5,8 7,0 Tabell 3.8.8 Hårdhet Nyby Klass PKA Normalt övriga Hårt 1901-1988, 3001-4998 Mycket hårt 5001-6999 31

3.9 Valsning över svets För att identifiera de variabler som har inverkan på valsning över svets studerades valsningsprocessen ingående och de faktorer som påverkar. Vidare studerades svetsen och dess egenskaper samt olika material. För att tydligare se vilka variabler som påverkar valsning över svets gjordes ett Ishikawadiagram (se figur 3.1). Figur 3.9.1 Ishikawadiagram 32

Uppdelning av faktorer Materialegenskaper Tjocklekskillnad på band Bredskillnad på band Tjockändar Krokiga bandändar Tjocklek Svets Höjd på svetsråg Höjd på svetsrot Svetsen är fri från defekter Tillförd mängd av material Hastighet på svetshuvud Ström och spänning Spalt avstånd Spalt parallellitet Rotskena Kontakt Nivåskillnad på bandkanter Planhet på bandändar Valsverk Reduktion Hastighet 33

Tjockändar Bandändarna har inte samma egenskaper som mitten av bandet eftersom temperaturen vid valsning i steckelverket är lägre i bandändarna. Det gör att materialet inte rekristalliseras ordentligt, vilket resulterar i att materialet deformationshårdnar. Steckelverket kanske inte heller uppnår önskad reduktion i det sista sticket på det hårdare materialet, så att det blir tjockare (s.k. tjockändar) jämfört med resten av bandet. Försöker man valsa ut tjockänden i steckelverket är det stor risk att den blir väldigt krokig. Den lägre temperaturen beror på att bandänden under valsning kyls något av den relativt kalla haspeltrumman och tiden för bandändarna i haspelugnen blir längre, efterhand som längden på bandets ökar. Speciellt känsliga material är höglegerade stål. När tjockändar kommer in i L-60 uppstår problem vid valsningen i Z-high, speciellt om materialet är hårt och tunt. Detta på grund av att valsverket inte orkar trycka ihop valsarna eftersom valsverket ligger på gränsen till vad verket klarar av. Det här resulterar i att önskad reduktion inte uppnås. I vissa fall låter man även bli att valsa över tjockändarna för att undvika problem. För försök med valsning över svets bör man ta hänsyn till material och tjocklek för minimala problem med tjockändar. Krokiga bandändar Vid svetsen blir det svårt att få banden att ligga mittemot varandra vilket skapar problem. Efter att dubbelsaxen, som är vinklad 93 grader (se figur 3.9.2) klippt båda bandändarna, går den ihop med bandändarna till spaltläge. Då blir bandändarna inte parallella, vilket ger stora problem vid svetsningen, som resulterar i en dålig svets. När den krokiga svetsskarven går in mot arbetsvalsarna i Z-high bildas det ett högt banddrag, vilket leder till en spänningskoncentration i ena sidan av svetsen, som ibland leder till bandbrott. För inledande försök av valsning över svets är krokiga bandändar ett stort problem eftersom de påverkar kvaliteten på svetsen, som är en av de avgörande faktorerna för ett lyckat resultat. Figur 3.9.2 Dubbelsax / svets, vy ovanifrån 34

Tjocklek Att tjockleken på banden också är av betydelse kom fram efter intervjuer med valsningsoperatörerna. När de valsat över svetsen med lyckat resultat, såg de att tjockleken på banden ofta låg över 2,5 [mm]. Tjocklek- och breddskillnad Se kapitel 3.3 och 3.4 För inledande försök med valsning över svets ska banden som valsas helst ha samma bredd och tjocklek runt 3-4 [mm]. En lyckad valsning över svets som skedde av misstag hade band dimensionerna (se tabell 3.9.3). Tabell 3.9.3 Valsad svets Datum 050303 Ao 023194-95 Ao 023448 PKA 1276 2746 Bredd 1071 1045 Tjocklek in, mm 2,50 3,00 Tjocklek ut, mm 2,12 2,40 Reduktion 15 % 20 % Hastighet, m/min 24 24 Valskraft 8-12 6-12 Svets För att valsa över svets är de viktigaste faktorerna en hållbar svets och en svets som inte ger valsmärken i arbetsvalsarna. Ofta är det svetsen som går sönder när man av misstag valsat över svetsen. Viktigt är också att banden är plana och får bra kontakt med rotskenan. Vidare att spaltavståndet är rätt och att bandkanterna är parallella. Ström, spänning, tillsatsmaterial och hastighet på svetshuvudena styrs automatiskt. Svetshuvudena börjar från kanterna och svetsar in mot mitten, men svetsarna möts inte utan det kvarstår ett område på banden som inte är svetsas (se bild 3.9.4) vilket ger anvisningar till sprickor Bild 3.9.4 valsad svets där svets fogarna möts från de bägge svetshuvudena, visar början till sprickbildning 35