DD202184A5 - Verfahren zur kontinuierlichen waermebehandlung von stahlblechen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung eignet sich zur Herstellung von kontinuierlich waermebehandelten Stahlblechen guter Ziehqualitaet und hoher Festigkeit, wobei das Ziel der Erfindung in der Beschaffung einer von Planheitsfehlern weitgehend freien Blechqualitaet besteht. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein demgemaesses Verfahren anzugeben, welches von einer Abschreckbehandlung der Bleche mit einer mindestens beim Eintauchen des Blechmaterials in ein Wasserbad mit einer oberhalb von 75 Grad C liegenden Temperatur ausgeht. Im Anschluss hieran wird erfindungsgemaess an die Badkuehlung eine zweite Phase angeschlossen, die das Aufspritzen eines Kuehlmediums auf das Blech beinhaltet. Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung, wobei von einem noch etwa 850 Grad C heissen Stahlblech ausgegangen wird. Man erkennt einerseits die Badkuehlung im Wasserbad sowie andererseits die zweite Kuehlphase, in welcher ein Kuehlmedium ausgespritzt wird.

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist in der Stahlindustrie, und zwui bei der Herstellung gewalzter Bleche im Anschluß an das Warmwalzen derselben, anwendbar. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung gewalzter Stahlbleche, die eine gute Ziehqualität sowie eine hohe Festigkeit aufweisen sollen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

In der belgischen Patentschrift 837 458 ist bereits ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Feinblechen aus Stahl beschrieben, das ein Phase der Abschreckung durch Eintauchen in ein Wasserbad mit einer über 75°C liegenden Temperatur sowie eine anschließende Phase der Überalterung vorsieht.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß eine gute Verteilung der Stahleigenschaften gewährleistet ist und ermöglicht die Herstellung von Blechen in Ziehqualität bei mittlerer Festigkeit.

2dAPR1982*ü()4ü2o

2 37 3 81 6

- 2 - 8.2. 1982

Andererseits gestattet dieses Verfahren eine genaue Steuerung der durchgeführten Abkühlbehandlung und schliesslich eine Unterbrechung des Kühlprozesses bei Uberalterungstemperatur, um auf diese Weise die Energie für eine Wiedererwärmung des Blechmaterials bis auf diese Überalterungstemperatur einsparen zu können.

Weiter wird die im Blech enthaltene Hitze beim Eintauchen des Blechmaterials in das Kühlbad in Dampf umgesetzt, der sich ohne weiteres für andere Zwecke wiederverwenden lässt.

Auch wurde seitens der Anmelderin gemäss der Belgischen Patentschrift Nr. 851.381 ein weiteres Abschreckverfahren mit Spritzwasserbeaufschlagung vorgeschlagen, mit dem sich nicht allein die gleichen Stahlqualitäten erzielen lassen, sondern das darüberhinaus die Herstellung von Stählen mit sehr hoher Festigkeit bei einem sehr geringen Kostenaufwand für Legierungselemente ermöglicht.

Dieses letztgenannte Verfahren jedoch lässt weder eine Energierückgewinnung noch eine Unterbrechung der Abschreckbehandlung bei. Überalterungstemperatur zu.

Um die Vorteile dieser beiden Verfahren zu nutzen und die Nachteile auf ein Mindestmass zu reduzieren« hat die Anmelderin somit in der Belgischen Patentschrift Nr. 880.587 ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung vorgeschlagen, bei dem die Stahlbleche einer Abschreckbehandlung unterzogen werden, deren eine Phase die Aufspritzung eines Kühlmediums auf die Blechoberfläche vorsieht und deren anschliessende Phase das Eintauchen des Blechmaterials in ein Wasserbad mit einer über 75°C liegenden Temperatur umfasst.

Im Rahmen des letztgenannten Verfahrens besteht die Möglichkeit, die Bedingungen der Abeschreckphase durch Regulierung der Temperatur des vor dem Eintauchen in das Wasserbad auf die Blechoberfläche aufgespritzten Kühlmediums zu variieren,

2 37 3 81

- 3 - 8. 2. 1982

Zweckmäßigerweise wird auf das Blech ein Medium in Form eines Wassernebels bzw. Wasserdampfes aufgespritzt und die Temperatur dieses Nebels durch Veränderung der Wassertemperatur bzw. sonstiger Bestandteile und vorzugsweise der Temperatur des in die Zerstäubungsvorrichtung zur Herstellung des Nebels eingeleiteten Wassers reguliert.

Es konnte festgestellt werden, daß auf diese Weise behandelte Stahlbleche noch kleinere Planheitsfehler wie z.B. Randwelligkeit, Wurmlinien usw. aufweisen konnten; die Gründe hierfür liegen in der Komplexität der Vorgänge sowie in der Unmöglichkeit, die Behandlungsbedingungen absolut konstant zu halten (Blechdicke, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Weges zur Erzeugung von gewalzten Blechen, welche im wesentlichen frei von Planheitsfehlern, wie Randwelligkeit und Wurmlinien, sind, und dabei zugleich gute Ziehqualität mit hoher Festigkeit verbinden . ,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß Planheitsfehler verringert werden können, indem für die Abschreckbehandlung zunächst das Blech in einen Bottich mit Warmwasser eingetaucht und sodann Kühlmedium aufgespritzt wird,

Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Wärmebehandlung, bei dem die Stahlbelche einer Abschreckbehandlung mit mindestens einem Eintauchen des Blechmaterials in ein Wasserbad mit einer oberhalb 75°C liegenden Temperatur unterzogen werden, im wesentlichen dadurch

237381 6

- 4 - 8. 2. 1982

gekennzeichnet, dass auf diese Phase der Badkühlung bzw. Abkühlung durch Eintauchen eine zweite Phase folgt, die das Aufspritzen eines Kühlmediums auf das Blech beinhaltet.

Was das Aufspritzen des Kühlmittels betrifft, so kann es sich hierbei um eine Flüssigkeit wie Wasser oder ein wässeriges Medium mit Umgebungstemperatur bzw. im Heiss-, Siede- oder sogar überhtzungszustand handeln. Es kann aber auch ein gasförmiges Medium sein, und zwar ein nichtoxydierendes oder inertes Gas (Stickstoff), vorzugsweise ein reduzierendes Gas (auf H₂-Basis). Nach einer zweckmässigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die Kühlmittelbeaufschlagung im Wege einer feinen Zerstäubung (Nebel) des Mediums wie beispielsweise Wasser in eienm Gas,das vorzugsweise ein nichtoxydierendes oder inertes Gas (Stickstoff) bzw. ein reduzierendes Gas (auf H₂-Basis) ist.

Nach einer besonders zweckmässigen Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird zwischen der ersten Phase der Abschreckung, die das Eintauchen der Bleche in ein Viasserbad mit einer oberhalb 75°C liegenden Temperatur beinhaltet, und der das Aufspritzen eines Kühlmediums umfassenden Phase eine Zwischenphase zur Ausführung gebracht, bei der ebenfalls ein Kühlmittel auf das Blech aufgespritzt wird.

Diese Ausführungsform der Erfindung sieht die Durchführung der Abschreckung des Blechmaterials -in zwei Phasen vor dergestalt, dass die Ein- und Austrittstemperaturen beispielsweise wie folgt sind:

237381 6

- 5 - 20.7.1982

1. Phase:

Eintrittstemperatur 900°C/600°C

Austrittstemperatur 500°C/400°C

2. Phase:

Eintrittstemperatur 500°C/400°C

Austrittstemperatur 150⁰C/ 60⁰C.

Es hat sich erfindungsgemäss als zweckmäßig erwiesen, die Kühlmittel-Aufspritzvorrichtungen im Zuge der zweiten Phase mit Wasser zu beschicken, das eine oberhalb 70⁰C liegende Temperatur führt.

Erfindungsgemäss erfolgt die Beschickung deer Kühlmittel-Aufspritzvorrichtungen mit Wasser, dessen Temperatur über 70⁰C liegt, auch im Zuge der ersten Phase.

In solchen Fällen, wo die erfindungsgemässe Kühlbehandlung als Abschluss der ersten Phase die Zwischenphase mit Kühlmittelaufspritzung nicht beinhaltet, liegt die Austrittstemperatur der zweiten Phase beispielsweise bei 500°C/300°C, was die nachfolgende Überalterungsbehandlung vereinfacht.

Ebenfalls wird erfindungsgemäss die Wasserdurchsatzmenge in Litern/Sekunde durch die Aufspritzvorrichtung der ersten Phase auf dem aus folgender Formel resultierenden Wert gehalten:

Q_a (8,36 Ig - 4jl8 I_e - 45)

100 - T _a ee

wobei

π = die Stahlmenge in kg/s

s = die Wärmeinhalt des Stahles in kJ/kg, beim Eintritt in Ig die und beim Austritt aus der Aufspritzvorrichtung.

3 7 3 81 6 " ⁶ " 20.7.1982

. T_ee = die Wassertemperatur ⁰C beim Eintritt in die Aufspritzvorrichtung.

Die Regulierung der Dauer der Abschreckung innerhalb der ersten Phase wird erfindungsgemäß zweckmäßigerweise durch Veränderung des Wasserspiegels bewirkt.

Weiterhin erfolgt erfindungsgemäß die Durchführung der beiden Phasen in zwei getrennten Bottichen mit separater Wasserrückgewinnung.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die vollständige Wärmebehandlung die folgen Verfahrensabläufe:

- Erhitzen des Blechs auf eine Temperatur, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Stahls liegt

- Verweilen bei dieser Temperatur über 30 Sekunden lang

- Durchführung einer Abschreckbehandlung, die eine Phase des Eintauchens in ein Warmwasserbad sowie eine Phase der Kühlmittelaufspritzung umfasst

- eine anschließende,Überalterungsbehandlung des Blechs auf die Dauer von mehr als 20 Sekunden, und

- die abschließende Abkühlung des Blechs.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird das Ergebnis der Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Damit soll eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Abschreckvorrichtung sowie der Kühlprozeß verdeutlicht werden, welcher zunächst das Eintauchen des Bleches in ein Warmwasserbad bzw. in einen Bottich und anschließend das Aufspritzen eines Kühlmediums beinhaltet.

237381 6

- 7 - 8. 2. 1982

Nach dieser Zeichnung bewegt sich das mit der Bezugsziffer 1 versehene abzuschreckende Blech in Richtung des Pfeils 2. Dieses Blech gelangt mit einer Temperatur von beispielsweise 850⁰C auf Führungsrollen 3 und 4, um über eine Schleuse mit Rollen 6 in einen Bottich 5 mit einem Warmwasserbad 18 einzutreten. Das Blech passiert den Bottich 5 zunächst in einer Abwärtsbewegung, kehrt sodann auf dem Rücklaufrollgang 7 um und läuft in einer zur Abwärtsbewegung im wesentlichen parallelen Aufwärtsbewegung zum Ausgang des Bottichs 6 zurück.

Ausserhalb desBottichs 5 durchläuft das Blech mit einer Temperatur von beispielsweise 600⁰C zunächst eine Schleuse 9 und wird sodann über eine Rolle 10 zu einer im Bereich 12 befindlichen Sprühdüsenstrecke 11 zur Beaufschlagung eines Kühlmittelnebels geleitet. Am Boden dieser Behandlungsstrecke befindet sich eine Umkehrrolle 13, welche das Blech einer mit Dichtrollen 14 und 15 versehenen Ausgangsschleuse zuleitet.

Schliesslich wird am Ausgang der Strecke 12 das Blech mit einer Temperatur von beispielsweise 450⁰C über Rollen 16 und 17 den späteren Verarbeitungs- bzw. Behandlungszonen, beispielsweise für die Überalterungsbehandlung, zugeführt.

Zur Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist eine Strecke 8 zur Aufspritzung bzw. Aufdüsung eines Nebels aus in einem Gas feinzerstäubtem Wasser vor Austritt des Blechs aus dem Bottich 5 innerhalb des Blechsteigweges angeordnet; durch diese Strecke 8 lässt sich nach erfolgter vollständiger Behandlung eine -Blechtemperatur von beispielsweise 150⁰C erzielen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Düsenstrecken innerhalb der Zone 12 hintereinander angeordnet .

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Stahlblechen, bei dem die Bleche einer Abschreckbehandlung mit mindestens einem Eintauchen des Blechmaterials in ein Wasserbad mit einer oberhalb 75°C liegenden Temperatur unterzogen werden, gekennzeichnet dadurch, daß auf diese Phase der Badkühlung eine zweite Phase folgt, die das Aufspritzen eines Kühlmediums auf das Blech beinhaltet.

   2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlmittelbeaufschlagung im Wege einer feinen Zerstäubung des Mediums, insbesondere von Wasser, in einem inerten oder reduzierenden Gas erfolgt.
2. 3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der ersten Phase der Abschrekkung, die das Eintauchen der Bleche in ein Wasserbad mit einer oberhalb 75°C liegenden Temperatur beinhaltet, und der das Aufspritzen eines Kühlmediums umfassenden Phase in einer Zwischenphase ebenfalls ein Kühlmittel auf das Blech aufgesprüht wird.
3. 4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Abschreckung des Blechs in einer ersten Phase

   mit einer Eintrittstemperatur zwischen 900°C/600°C und

   einer Austrittstemperatur zwischen 550°C/400°C

   sowie in einer zweiten Phase

   mit einer Eintrittstemperatur zwischen 500°C/400°C

   und einer Austrittstemperatur zwischen 150°C/60°C

   erfolgt.

   3 81 6 - 9 - 20.7.1982
4. 5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlmittel-AufSpritzvorrichtungen zumindest in der zweiten Phase mit Wasser beschickt werden, das eine oberhalb 70⁰C liegende Temperatur führt.
5. 6. Verfahren nach den Punkten 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Wasserdurchsatzmenge in Litern/ Sekunde durch die Aufspritzvorrichtung der ersten Phase auf einem Wert gehalten wird, der sich aus der Beziehung ergibt:

   Q (8,36 I - 4,18 I - 45)

   d a *ξ

   loo - T_ee ,
   wobei:

   Q = die Stahlmenge in kg/s

   el

   ^s = die Wärmeinhalte des Stahls, in kJAg/ beim ^xe Eintritt in die und beim Austritt aus der Aufspritzvorrichtung

   ^Tee ^{= die Wa}s^sertemP^eratur in °C beim Eintritt in die Aufjspritzvorrichtung.
6. 7. Vor!uhren nach dun Punkten 1 bia 6, yekunnzoiehnot dadurch, daß die Wärmebehandlung die folgenden Verfahrensabläufe umfaßt:

   Erhitzen des Blechs auf eine Temperatur, die oberhalb der Rekris-tallisationstemperatur des Stahls liegt,

   Verweilen bei dieser Temperatur über 30 Sekunden lang, Durchführung einer Abschreckbehandlung, die eine

   237381 6

   - 10 - 8.2. 1982

   Phase des Eintauchens in ein Wasserbad sowie eine Phase der Kühlmittelaufspritzung umfaßt,

   eine anschließende Überalterungsbehandlung des Blechs auf die Dauer von mehr als 20 Sekunden, und

   die abschließende Abkühlung des Blechs.

   Hierzu 1 'ioite Zeichnung