DE102007059007A1

DE102007059007A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes und aus einem Triplex-Leichtbaustahl hergestelltes Warmband

Info

Publication number: DE102007059007A1
Application number: DE102007059007A
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: 2009-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem Triplex-Leichtbaustahl, 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 midnestens 50% gewalzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem Triplex-Leichtbaustahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorprodukt vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird.
Triplex-Leichtbaustähle 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.
Triplex-Leichtbaustähle sind beispielsweise aus der DE 10 2005 057 599 A1 und der DE 102 31 125 A1 bekannt. Sie zeichnen sich durch ein 3-Phasen-Gefüge α(γ)κ und infolge des hohen Anteils an Legierungsbestandteilen mit einem spezifischen Gewicht unterhalb des spezifischen Gewichts von Eisen durch ein entsprechend niedriges Gewicht aus.
Außerdem lassen sich mit diesem Stahl bei entsprechender Behandlung eine günstige Kombination von hoher Festigkeit gepaart mit hoher Dehnung im Bauteil erreichen.
Triplex-Leichtbaustähle sind deshalb besonders geeignet für die Automobilindustrie, die für bestimmte Karosserieteile solche Kombinationen fordert, um den Nachweis von Verformungsreserven im Falle eines Unfalls erbringen zu können.
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 diesen 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 Vorbandes 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 Leichtbaustahl im Fahrwerksbereich z. B. als Quer- oder Längslenker. 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 z. B. für B-Säulen oder Längsträger vorn und hinten genutzt werden kann. Ein geringer Warmumformgrad bedeutet jedoch Grobkorn, das sich negativ auf die Duktilität und somit auf die Umformbarkeit auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Erzeugung von Warmband aus einem Triplex-Leichtbaustahl 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 Markroseigerungen, 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 Vorbandes erheblich über der Dicke eines mittels einer Zwei-Rollen-Gießmaschine erzeugten Vorbandes liegt.
Dies eröffnet die Möglichkeit, ausreichend 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. Triplex Leichtbaustähle zeigen keine vollständige γ-α-Umwandlung, hierdurch ergibt sich eine Tendenz zur Grobkornbildung, welche durch einen ausreichenden Umformgrad beim Warmwalzen rückgängig gemacht werden kann.
Von weiterem Vorteil ist, dass bei einer Bandgießanlage die aufgegebene Schmelze sehr schnell abkühlt und erstarrt. Der Triplex-Leichtbaustahl bezieht seine positiven Eigenschaften auch aus den nano-dispers verteilten „Kappa" Karbiden in der Austenit-Matrix. Die schnelle Abkühlung der Schmelze begünstigt die feine Verteilung sowie ein geringes Wachstum der Karbide. Somit bleiben auch nach dem Warmwalzen und Glühen die Vorteile des vorgeschlagenen Gießverfahrens durch die günstige Karbidverteilung erhalten.
Verfahrenstechnisch wird vorgeschlagen, die Strömungsberuhigung dadurch zu erreichen, dass eine 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 Triplex-Leichtbaustahl ist eine mit hohen Mn-Gehalten > 18 Gew.-%, mit hohen Al-Gehalten > 8 Gew.-%, mit C-Gehalten > 0,6 Gew.-% und geringen Si-Gehalten mit < 0,25 Gew.-%.
Optional können ein oder mehrere ausscheidungsbildende Elemente von Typ B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo und W von insgesamt höchstens 2 Gew.-% zugegeben werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005057599 A1 [0004]
- DE 10231125 A1 [0004]
- DE 10060948 C2 [0007]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem Triplex-Leichtbaustahl, 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 wieder erwärmt 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 Triplex-Leichtbaustahl dadurch gekennzeichnet, dass es eine mittlere Korngröße > 6 ASTM aufweist.
Warmband nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Triplex-Leichtbaustahl eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweist > 0,6 C; > 18 Mn; > 8 Al; < 0,25 Si; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente.
Warmband nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Triplex-Leichtbaustahl optional ein oder mehrere ausscheidungsbildende Elemente vom Typ B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo und W von insgesamt höchstens 2 Gew.-% enthält.