DE102007059006A1

DE102007059006A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes und aus einem ferritischen Stahl hergestelltes Warmband

Info

Publication number: DE102007059006A1
Application number: DE102007059006A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr. Spitzer; Bianca Dr. Springub; Joachim Dr. Konrad; Hellfried Eichholz; Markus Dr. Schäperkötter
Original assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Current assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH; SMS Group GmbH
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorband vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50% gewalzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorprodukt vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird.
Umwandlungsfreie ferritische Stähle sind über die übliche Stranggussroute, d. h. Stranggießen der Schmelze zu einer Bramme bzw. Dünnbramme, die entweder in-line oder separat zu einem Warmband gewalzt wird, bzw. nicht mit den benötigten Eigenschaften herstellbar.
Gründe dafür sind, dass die über Strangguss erzeugte Bramme bzw. Dünnbramme Makroseigerungen aufweist und Lunker bildet. Außerdem weist das Vorprodukt ein sehr grobes Korn auf und das Vergießen mit Gießpulver ist aufgrund des hohen Aluminium-Gehaltes des ferritischen Stahles problematisch.
Aus der DE 100 60 948 C2 ist bereits bekannt, Warmbänder aus hochmanganhaltigem Stahl mit 12 bis 30 Gew.-% Mangan und bis zu je 3,5 Gew.-% Aluminium und Silizium in der Weise zu erzeugen, dass die Stahlschmelze in einer Zwei-Rollen-Gießmaschine endabmessungsnah zu einem Vorband mit einer Dicke bis zu 6 mm vergossen wird und anschließend das Vorband kontinuierlich in vorzugsweise einem Stich warmgewalzt wird.
Die angegebene Obergrenze für die Dicke mit 6 mm ist mit den existierenden Anlagen nicht zu erreichen, die tatsächlich einzustellende maximale Dicke liegt üblicherweise bei 4 mm, in Sonderfällen bei max. 5 mm.
Vorteilhaft bei diesem bekannten Verfahren ist, dass die Makroseigerungen geringer sind, eine Lunkerbildung unterdrückt wird und die Gießpulverproblematik nicht relevant ist.
Nachteilig ist aber, dass durch die geringe Ausgangsdicke des Warmbandes nur ein geringer Warmumformgrad beim Walzen möglich ist, wenn eine Warmbanddicke von 2–3 mm angestrebt wird.
Dieser Dickenbereich ist aber beispielsweise zum Einen interessant für den Einsatz des Warmbandes als Leichtbaukomponente im Abgastrakt von Fahrzeugen. Zum Anderen kann aus 2–3 mm dickem Warmband bei einem Umformgrad von 40–50% Kaltband mit einer Dicke von beispielsweise 1,0–1,8 mm erzeugt werden, das wiederum z. B im Abgastrakt von Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Ein geringer Warmumformgrad bedeutet jedoch Grobkorn, das sich negativ auf die Duktilität und somit auf die Umformbarkeit des Warmbandes auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Erzeugung von Warmband aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl anzugeben, mit dem unter Beibehaltung der Vorteile der Zwei-Rollen-Gießmaschine im Warmband von 2–3 mm Dicke ein feines Korn eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformungsgrad von mindestens 50% gewalzt wird.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist darin zu sehen, dass bei Verwendung einer horizontalen Bandgießanlage als Gießmaschine die Vorteile der bekannten Zwei-Rollen-Gießmaschine, wie Verringerung der Makroseigerungen, Unterdrückung von Lunkern sowie Vermeidung der Gießpulverproblematik, auch bei hohen Al-Gehalten im ferritischen Stahl ebenfalls zum Tragen kommen und darüber hinaus die Dicke des Warmbandes erheblich über der Dicke eines mittels einer Zwei-Rollen-Gießmaschine erzeugten Warmbandes liegt.
Dies eröffnet die Möglichkeit, hohe Umformgrade im Hinblick auf Einstellung eines feinen Kornes im Gefüge des Warmbandes zu erreichen, insbesondere gilt dies für Warmbanddicken im Bereich von 2–3 mm.
Verfahrenstechnisch wird vorgeschlagen, die Strömungsberuhigung dadurch zu erreichen, dass eine ein synchron oder mit optimaler Relativgeschwindigkeit zum Band mitlaufendes Feld erzeugende mitlaufende elektromagnetische Bremse eingesetzt wird, die dafür sorgt, dass im Idealfall die Geschwindigkeit des Schmelzenzulaufs gleich der Geschwindigkeit des umlaufenden Förderbandes ist.
Die als nachteilig angesehene Biegung während der Erstarrung wird dadurch vermieden, dass die Unterseite des die Schmelze aufnehmenden Gießbandes sich auf einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Rollen abstützt. Verstärkt wird die Abstützung in der Weise, dass im Bereich des Gießbandes ein Unterdruck erzeugt wird, so dass das Gießband fest auf die Rollen gedrückt wird.
Um diese Bedingungen während der kritischen Phase der Erstarrung aufrecht zu erhalten, wird die Länge des Förderbandes so gewählt, dass am Ende des Förderbandes vor dessen Umlenkung das Vorband weitestgehend durcherstarrt ist.
Am Ende des Förderbandes schließt sich eine Homogenisierungszone an, die für einen Temperaturausgleich und möglichen Spannungsabbau genutzt wird.
Das Walzen von Vorband zu Warmband kann entweder in-line oder separat off-line erfolgen. Vor dem off-line-Walzen kann das Vorband nach der Herstellung vor dem Abkühlen entweder direkt warm aufgecoilt oder zu Tafeln geschnitten werden. Das Band- oder Tafelmaterial wird dann nach einer eventuellen Abkühlung wiedererwärmt und für das off-line-Walzen abgewickelt bzw. als Tafel wiedererwärmt und gewalzt.
Günstige technische Werte werden dann erreicht, wenn der Umformgrad > 70% ist und eine mittlere Korngröße von > 6 ASTM eingestellt werden kann.
Eine bevorzugte Güte für den ferritischen Stahl ist eine mit hohen Mn-Gehalten bis zu 30 Gew.-%, mit hohen Al-Gehalten von > 2 vorzugsweise > 5 Gew.-% und Cr-Gehalten bis zu 30 Gew.-% sowie Si-Gehalten von < 5 Gew.-% und C-Gehalten von < 1,5 Gew.-%.
Eine weitere bevorzugte Güte ist gekennzeichnet dadurch, dass sie kein Mn und kein Si enthält bei vergleichbaren C-, Cr- und Al-Gehalten.
Beide genannten Güten können optional ein oder mehrere ausscheidungsbildende Elemente vom Typ B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo und W von insgesamt höchstens 2 Gew.-% enthalten.
Zusammenfassung

1. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes
2.1. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorband vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird.
2. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50% gewalzt wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10060948 C2 [0004]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorband vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50% gewalzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Schmelzenlaufs gleich der Geschwindigkeit des umlaufenden Förderbandes ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass für alle Flächenelemente der mit Beginn der Erstarrung sich bildenden Strangschale eines sich über die Breite des Förderbandes erstreckenden Streifens etwa gleiche Abkühlbedingungen gegeben sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Förderband aufgegebene Schmelze am Ende des Förderbandes weitestgehend durcherstarrt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durcherstarrung und vor Beginn der Weiterbehandlung das Vorband eine Homogenisierungszone durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterbehandlung ein Abtafeln des Vorbandes ist.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtafeln die Tafeln auf Walztemperatur erwärmt und anschließend dem Walzprozess unterworfen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterbehandlung ein Aufcoilen des Vorbandes ist.
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entcoilen das Vorband auf Walztemperatur erwärmt und anschließend dem Walzprozess unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband vor dem Entcoilen wiedererwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband in-line dem Walzprozess unterworfen und danach aufgecoilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 7, 9 und 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Umformgrad beim Warmwalzen > 70% ist.
Warmband aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl dadurch gekennzeichnet, dass es eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweist < 1,5 C; < 30 Cr; > 2 Al; < 30 Mn; < 5 Si, Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente.
Warmband nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass es eine mittlere Korngröße > 6 ASTM aufweist.
Warmband nach Anspruch 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, dass der umwandlungsfreie ferritische Stahl eine chemische Zusammensetzung in Gew-% aufweist < 1,5 C; < 30 Cr; > 5 Al, Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente.
Warmband nach Anspruch 13 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass der umwandlungsfreie ferritische Stahl optional ein oder mehrere ausscheidungsbildende Elemente von Typ B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo und W von insgesamt höchstens 2 Gew.-% enthält.