DE102016103539A1

DE102016103539A1 - Process for producing a multi-dimensional microstructured deep-drawable flat metal product and flat metal product

Info

Publication number: DE102016103539A1
Application number: DE102016103539.4A
Authority: DE
Inventors: Jens-Ulrik Becker; Christian Höckling; Lothar Patberg; Andreas Ulrichs
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-03-01
Also published as: DE102016103539B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrdimensional gefügestrukturierten, tiefziehfähigen Metallflachprodukts (2), das durch Walzen aus einem Vorprodukt erzeugt wird und einen Umformschritt durchläuft, bei dem es bei Umgebungstemperatur kaltverformt wird, wobei in einem ersten Umformschritt eine Oberflächenstruktur (11) in mindestens eine der Oberflächen (4) des Metallflachprodukts (2) eingeformt wird und wobei die im ersten Umformschritt in das Metallflachprodukt (2) eingeformte Oberflächenstruktur (11) in dem mindestens einen als Kaltverformungsschritt durchgeführten zweiten Umformschritt durch Kaltwalzen mit einer unstrukturierten Walze (16) eingeebnet wird. Indem erfindungsgemäß die im ersten Umformschritt eingeformte Oberflächenstruktur (11) aus Vertiefungen (12) und zwischen den Vertiefungen (12) vorhandenen Erhebungen (13) gebildet ist, wobei die Vertiefungen (12) von Erhebungen (13) oder die Erhebungen (13) von Vertiefungen (12) vollständig umgrenzt sind, gelingt es, Metallflachprodukte mit einer an die jeweiligen Anforderungen optimal angepassten Gefügestruktur zu erzeugen. Ebenso betrifft die Erfindung ein entsprechend beschaffenes Metallflachprodukt.The invention relates to a method for producing a multidimensional microstructured deep-drawable flat metal product (2), which is produced by rolling from a precursor and undergoes a forming step in which it is cold worked at ambient temperature, wherein in a first forming step a surface structure (11) in at least one of the surfaces (4) of the metal flat product (2) is formed and wherein the in the first forming step in the metal flat product (2) formed surface structure (11) is leveled in the at least one performed as cold working step second forming step by cold rolling with an unstructured roller (16) , By according to the invention formed in the first forming step surface structure (11) of recesses (12) and between the recesses (12) existing elevations (13), wherein the recesses (12) of elevations (13) or the elevations (13) of depressions (12), it is possible to produce flat metal products with a microstructure optimally adapted to the respective requirements. Likewise, the invention relates to a correspondingly procured metal flat product.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrdimensional gefügestrukturierten, tiefziehfähigen Metallflachprodukts, das durch Walzen aus einem Vorprodukt erzeugt wird. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere mindestens einen Umformschritt, bei dem das Metallflachprodukt bei Umgebungstemperatur kaltverformt wird.The invention relates to a process for the production of a multidimensional microstructured deep-drawable flat metal product which is produced by rolling from a precursor. In particular, the method according to the invention comprises at least one forming step in which the flat metal product is cold-worked at ambient temperature.

Ebenso betrifft die Erfindung ein Metallflachprodukt, das durch Walzen eines Vorprodukts hergestellt ist und das als Endprodukt, d. h. als fertig verarbeitetes Kaltband, mindestens eine, typischerweise zwei Oberfläche(n) mit ebener Planlage besitzt.Likewise, the invention relates to a flat metal product, which is produced by rolling a precursor and the end product, d. H. as finished processed cold-rolled strip, has at least one, typically two surface (s) with flat flatness.

In der vorliegenden Anmeldung bedeutet gefügestrukturierter Bereich, dass der betreffende Bereich ein durch Umformung lokal modifiziertes bzw. beeinflusstes Gefüge aufweist. Dieses ist zumindest zu Anteilen verfestigt bzw. zeichnet sich durch lokal unterschiedliche Verfestigungszustände aus. Bei einer nach der strukturierenden Behandlung durchgeführten Wärmebehandlung wird die Verfestigung durch lokal unterschiedliche Rekristallisations- und/oder Erholungsprozesse (Entfestigung) in eine heterogene Gefügeausbildung umgewandelt.In the present application, a structured area means that the area in question has a structure locally modified or influenced by deformation. This is at least solidified or characterized by locally different solidification conditions. In a heat treatment carried out after the structuring treatment, the solidification is converted into a heterogeneous microstructure by locally different recrystallization and / or recovery processes (softening).

Bei Metallflachprodukten der hier in Rede stehenden Art handelt es sich typischerweise um Walzprodukte, wie Metallbänder oder -bleche sowie daraus hergestellte Zuschnitte und Platinen. Die Metallflachprodukte können aus kristallinen metallischen Werkstoffen bestehen, zu denen beispielsweise auch die Leichtmetallwerkstoffe, wie Al- oder Mg-Legierungen, gehören. Insbesondere eignet sich die Erfindung für solche Metallflachprodukte, die aus geeigneten Stahlwerkstoffen bestehen, wie beispielsweise aus mikrolegierten Stählen, hochfesten oder dichtereduzierten Leichtbaustählen, Stählen, die mit Mn-Gehalten von mehr als 4 Gew.-% legiert sind, Mehrphasenstählen, wie beispielsweise Dualphasenstählen, TRIP-Stählen oder austenitischen Edelstählen. Generell eignen sich stark verfestigende Stähle, wie beispielsweise Stähle mit austenitischen Gefügebestandteilen, besonders gut, weil sich ausgehend von diesen Stählen die erfindungsgemäßen Produkte besonders vorteilhaft herstellen lassen.Metal flat products of the type in question are typically rolled products, such as metal strips or sheets, and blanks and blanks made therefrom. The flat metal products may consist of crystalline metallic materials, which include, for example, the light metal materials such as Al or Mg alloys. In particular, the invention is suitable for such flat metal products which consist of suitable steel materials, such as for example microalloyed steels, high-strength or reduced-density lightweight steels, steels which are alloyed with Mn contents of more than 4% by weight, multiphase steels, such as dual-phase steels, TRIP steels or austenitic stainless steels. In general, strongly strengthening steels, such as, for example, steels with austenitic structural constituents, are particularly suitable because, starting from these steels, the products according to the invention can be produced particularly advantageously.

Flachprodukte der hier in Rede stehenden Art haben insbesondere im Bereich des Automobilbaus eine wachsende Bedeutung, da sie besonders leichte Karosserie- und Fahrwerkskonstruktionen ermöglichen. Ein geringes Gewicht trägt nicht nur zur optimalen Nutzung der technischen Leistungsfähigkeit des jeweiligen Antriebsaggregats bei, sondern unterstützt die Ressourceneffizienz, Kostenoptimierung und den Klimaschutz.Flat products of the type in question have in particular in the field of automotive increasingly important because they allow very lightweight body and chassis designs. A low weight not only contributes to the optimal use of the technical performance of the respective drive unit, but also supports resource efficiency, cost optimization and climate protection.

Eine entscheidende Reduzierung des Eigengewichts von Blechkonstruktionen kann durch die Steigerung ihrer mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit des jeweils verarbeiteten Metallflachprodukts erreicht werden. Neben einer hohen Festigkeit werden von modernen Flachprodukten gerade im Automobilbau aber auch gute Zähigkeitseigenschaften, ein gutes Sprödbruchwiderstandsverhalten, sowie eine optimale Eignung zum Kaltumformen und zum Schweißen erwartet.A significant reduction in the dead weight of sheet metal structures can be achieved by increasing their mechanical properties, in particular the strength of each processed flat metal product. In addition to a high strength of modern flat products especially in the automotive industry but also good toughness properties, a good brittle fracture resistance behavior, as well as an optimal suitability for cold forming and welding are expected.

Um diese Anforderungskombinationen zu erfüllen, werden so genannte ”Tailored Products” eingesetzt. Hierzu zählen ”Tailored Blanks”, welche aus mindestens zwei in-, an- oder aufeinander gelegten und miteinander verschweißten Blechzuschnitten bestehen. Das Material und die Geometrie der Blechzuschnitte sind dabei so gewählt und die Blechzuschnitte unter Berücksichtigung der Form des aus dem Tailored Blank zu fertigenden Bauteils so angeordnet, dass das Bauteil den Belastungen und sonstigen Anforderungen, denen es in seinen jeweiligen Abschnitten, die den Blechzuschnitten zugeordnet sind, im praktischen Einsatz ausgesetzt ist, optimal standhält.In order to fulfill these requirement combinations so called "tailored products" are used. These include "tailored blanks", which consist of at least two in-, or stacked and welded together sheet metal blanks. The material and the geometry of the sheet metal blanks are chosen so and the sheet metal blanks, taking into account the shape of the tailored blank from the tailored component so arranged that the component the loads and other requirements, which are associated with the sheet metal blanks in its respective sections , is exposed in practical use, optimally resistant.

Eine andere Möglichkeit, ein Metallflachprodukt so zu fertigen, dass ein aus ihm gefertigtes Bauteil an die in der Praxis lokal auftretenden Belastungen angepasst ist, besteht darin, das Metallflachprodukt schon bei seiner Fertigung so zu formen oder zu behandeln, dass es bestimmte Zonen aufweist, die andere Eigenschaften besitzen als die Bereiche des Metallflachprodukts, die an die betreffenden Zonen angrenzen.Another way to produce a flat metal product so that a component made of it is adapted to the local loads occurring in practice, is to form the metal flat product during its manufacture or treat it so that it has certain zones that have different properties than the areas of the metal flat product adjacent to the zones concerned.

Zu den Verfahren, die eine Herstellung solcher Metallflachprodukte ermöglichen, gehört das so genannte ”Flexible Walzen”, bei dem im Zuge eines Warm- oder Kaltwalzens in das Metallflachprodukt Zonen unterschiedlicher Dicke eingeformt werden. ( DE 100 41 280 A1 ).Among the methods that enable the production of such flat metal products is the so-called "flexible rolling", in which zones of different thicknesses are formed in the metal flat product during hot or cold rolling. ( DE 100 41 280 A1 ).

Ebenso ist unter dem Stichwort ”Tailored Tempering” ein Verfahren bekannt, bei dem durch gezielte Wärmezu- oder Abfuhr das Gefüge des Metallflachprodukts so eingestellt wird, dass Gefügezonen mit besonderen mechanischen Eigenschaften neben Gefügebereichen liegen, in denen andere mechanische Eigenschaften vorhanden sind ( DE 10 2005 025 026 B3 ).Likewise, under the heading "Tailored Tempering" a method is known in which the microstructure of the metal flat product is adjusted by targeted heat supply or removal so that structural zones with special mechanical properties lie next to structural areas in which other mechanical properties are present ( DE 10 2005 025 026 B3 ).

Des Weiteren ist aus der DE 10 2010 000 292 B4 ein Verfahren zur Herstellung so genannter ”Tailored Rerolled Blanks” bekannt. Dazu wird das jeweilige Metallband mit über Bandlänge variierender Dicke warmgewalzt, wobei sich die Bereiche unterschiedlicher Dicke jeweils über die Breite des Bands erstrecken. Das erhaltene Warmband wird dann einem Kaltwalzprozess unterzogen, bei dem es mit konstantem Walzspalt zu Kaltband mit konstanter Dicke gewalzt wird. Bedingt durch die unterschiedlichen Nachwalzgrade, denen die aneinander grenzenden Bereiche des Warmbands in Folge der über dessen Länge variierenden Ausgangsdicken beim Kaltwalzen ausgesetzt sind, weist das nach dem Kaltwalzen erhaltene Kaltband aneinander angrenzende Zonen mit unterschiedlichen Verfestigungszuständen und dementsprechend unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften auf, die sich jeweils über die Breite des Bands erstrecken. Das ”Tailored Rerolled Blanks”-Verfahren zielt somit speziell auf eine großflächige Beeinflussung der Materialkennwerte ab.Furthermore, from the DE 10 2010 000 292 B4 a process for the production of "tailored rolled blanks" known. For this purpose, the respective metal strip is hot rolled with varying thickness over the strip length, wherein the regions of different thickness each extend across the width of the strip. The hot strip obtained is then subjected to a cold rolling process in which it rolling with a constant nip to cold strip of constant thickness. Due to the different Nachwalzgrade, which are exposed to the adjoining areas of the hot strip as a result of varying over its length output thicknesses during cold rolling, the cold strip obtained after cold rolling adjacent to each other zones with different solidification states and correspondingly different mechanical properties, each of which extend the width of the band. The "tailored rolled blanks" method thus aims specifically at influencing the material characteristics over a large area.

Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, das die Herstellung von Metallflachprodukten mit einer an die jeweiligen Anforderungen optimal angepassten Gefügestruktur und den daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften ermöglicht.Against the background of the prior art explained above, the object of the invention was to specify a method which makes it possible to produce flat metal products with a microstructure optimally adapted to the respective requirements and the mechanical properties resulting therefrom.

Darüber hinaus sollte ein entsprechend beschaffenes Metallflachprodukt geschaffen werden.In addition, a suitably procured metal flat product should be created.

In Bezug auf das Verfahren ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, dass bei der Herstellung eines Metallflachprodukts der eingangs angegebenen Art mindestens die in Anspruch 1 aufgezählten Arbeitsschritte absolviert werden.With regard to the method, this object has been achieved in that at least the steps enumerated in claim 1 are completed in the production of a flat metal product of the type specified.

In Bezug auf das Metallflachprodukt besteht dagegen die Lösung der oben genannten Aufgabe darin, dass es in der in Anspruch 15 angegebenen Art und Weise beschaffen ist.With respect to the flat metal product, on the other hand, the solution of the above-mentioned object is that it is arranged in the manner specified in claim 15.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are explained below as the general inventive concept in detail.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung eines mehrdimensional gefügestrukturierten, tiefziehfähigen Metallflachprodukts, wird somit ein Vorprodukt, bei dem es sich um einen Block, einen Vorblock, eine Bramme, eine Dünnbramme, einen Barren, ein gegossenes Band oder jedes andere üblicherweise für die walztechnische Erzeugung von Flachprodukten aus dem jeweiligen Metallwerkstoff geeignetes Zwischenerzeugnis handeln kann, durch einen Walzprozess zu dem Metallflachprodukt geformt. Der Walzprozess umfasst dabei insbesondere mindestens einen Umformschritt, bei dem das Metallflachprodukt kaltverformt wird, wobei zuvor in einem ersten Umformschritt eine Oberflächenstruktur in mindestens eine der Oberflächen des Metallflachprodukts eingeformt wird und wobei die im ersten Umformschritt in das Metallflachprodukt eingeformte Oberflächenstruktur in dem mindestens einen typischerweise als Kaltverformungsschritt durchgeführten zweiten Umformschritt durch Kaltwalzen mit einer unstrukturierten Walze eingeebnet wird.In the inventive production of a multi-dimensional gefügestrukturierten deep-drawable Metallflachprodukts, thus a precursor, which is a block, a billet, a slab, a thin slab, a billet, a cast strip or any other usually for the rolling technical production of flat products The intermediate product suitable for the respective metal material can be formed into the flat metal product by a rolling process. In particular, the rolling process comprises at least one forming step in which the flat metal product is cold-formed, whereby a surface structure is formed beforehand in at least one of the surfaces of the metal flat product in a first forming step and wherein the surface structure formed in the metal flat product in the first forming step is typically defined in the at least one as Cold forming step performed second cold forming by cold rolling with an unstructured roller is leveled.

Dabei wird zuvor insbesondere sichergestellt, dass das Gefüge nach dem ersten Umformschritt weitestgehend homogenisiert und rekristallisiert ist. Erfindungsgemäß wird nun der erste Umformschritt so durchgeführt, dass die im ersten Umformschritt in die Oberfläche eingeformte Oberflächenstruktur aus Vertiefungen und zwischen den Vertiefungen vorhandenen Erhebungen gebildet ist, bei denen die Vertiefungen jeweils vollständig von Erhebungen oder die Erhebungen jeweils vollständig von Vertiefungen umgrenzt sind.It is hereby ensured in particular that the microstructure is largely homogenized and recrystallized after the first forming step. According to the invention, the first forming step is carried out in such a way that the surface structure formed in the surface in the first forming step is formed by depressions and elevations between the depressions, in which the depressions are each completely surrounded by elevations or the elevations are completely surrounded by depressions.

Erfindungsgemäß wird also mittels eines geeigneten Werkzeugs in mindestens eine der Oberflächen des Metallflachprodukts eine Oberflächenstruktur eingeprägt, bei der die jeweiligen Vertiefungen der Oberflächenstruktur zwar zur betreffenden Oberfläche hin offen sind, bei dem sie aber an ihrem Umfang jeweils vollständig vom Material des Metallflachprodukts umgrenzt sind. Genauso kann die im ersten Umformschritt eingeformte Oberflächenstruktur aus Erhebungen und zwischen den Erhebungen vorhandenen Vertiefungen bestehen, wobei die Erhebungen jeweils von Vertiefungen vollständig umgeben sind.According to the invention, therefore, a surface structure is embossed by means of a suitable tool into at least one of the surfaces of the flat metal product, in which the respective depressions of the surface structure are open to the relevant surface but in which they are completely bounded on their circumference by the material of the metal flat product. In the same way, the surface structure formed in the first forming step can consist of elevations and depressions existing between the elevations, wherein the elevations are in each case completely surrounded by depressions.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Strukturierung und folgende Einebnung der Strukturierung kann dadurch erfolgen, dass zunächst in die Oberfläche eines Warmbands beim Warmwalzen in erfindungsgemäßer Weise eine Struktur eingeprägt und diese Struktur anschließend durch Kaltwalzen des Warmbands geglättet wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Struktur beim Kaltwalzen eines Warmbands in die Oberfläche des Warmbands einzuformen, dann rekristallisierend wärmezubehandeln und anschließend in einem weiteren Kaltwalzschritt diese Oberflächenstruktur wieder einzuebnen.The structuring provided according to the invention and the following leveling of the structuring can be effected by first embossing a structure into the surface of a hot strip during hot rolling in accordance with the invention and then smoothing this structure by cold rolling the hot strip. Alternatively, however, it is also possible to mold the structure during cold rolling of a hot strip into the surface of the hot strip, then to heat treat it in a recrystallizing manner and then level this surface structure again in a further cold rolling step.

Anders als beim Stand der Technik, bei dem die Vertiefungen als Streifen, die sich quer zu dessen Längsrichtung über die gesamte Breite des Metallflachprodukts erstrecken und dementsprechend zu den jeweiligen Längsrändern des Metallflachprodukts offen sind, sind bei dem nach dem ersten erfindungsgemäß absolvierten Umformschritt erhaltenen Metallflachprodukt entweder die Vertiefungen in ihrem Umfangsrandbereich von den dort nach dem ersten Umformschritt verbliebenen Erhebungen umschlossen oder es sind die Erhebungen jeweils vollständig von Vertiefungen umschlossen. Diese können dabei die Grundform einer Näpfchenausnehmung, eines in die Oberfläche eingeformten Kalottenabdrucks, einer Wabe oder desgleichen aufweisen. Genauso können die Erhebungen in umgekehrter Weise die Form eines näpfchenartig, kalottenartig, in Draufsicht wabenförmig oder in sonstiger Weise geformten Berges besitzen.Unlike in the prior art, in which the recesses extend as strips extending across the entire width of the flat metal product across their longitudinal direction and are accordingly open to the respective longitudinal edges of the metal flat product, the metal flat product obtained after the first forming step completed in accordance with the invention is either the depressions in their peripheral edge area are enclosed by the elevations remaining there after the first forming step, or the elevations are each completely surrounded by depressions. These can have the basic shape of a cup recess, a dome impression molded into the surface, a honeycomb or the like. Likewise, the surveys may in reverse have the shape of a cup-like, dome-like, in plan view honeycomb or otherwise shaped mountain.

Die erfindungsgemäße Erzeugung eines Metallflachprodukts erlaubt es auf diese Weise, Metallflachprodukte mit einer kleinzelligen Gefügestruktur herzustellen, bei der die Zonen mit unterschiedlichen Eigenschaften in feiner Verteilung und minimierten Abmessungen vorliegen. Die Zonen, in die im ersten Umformschritt die Vertiefungen eingebracht werden, werden dabei im zweiten Umformschritt weniger stark verformt als die Bereiche, in denen nach der ersten Umformung Erhebungen verblieben sind. Dementsprechend kommt es in den stärker verformten Bereichen im Zuge des im zweiten Umformschritt erfolgenden Einebnens der zuvor eingeprägten Oberflächenstruktur zu einer erhöhten Verfestigung. Zudem können in den beim Einebnen stärker verformten Bereichen andere Gefügebestandteile mit anderen Eigenschaften vorliegen, als in den weniger verformten Bereichen. Dies kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung oder dem Ausgangsgefüge vor der erfindungsgemäßen Umformung durch Umwandlungsvorgänge bedingt sein, die erst ab bestimmten Umformgraden eine für den jeweiligen Vorgang ausreichende Aktivierungsenergie erhalten. In this way, the production of a metal flat product according to the invention makes it possible to produce metal flat products with a small-cell microstructure in which the zones with different properties are in fine distribution and minimized dimensions. The zones into which the depressions are introduced in the first forming step are less deformed in the second forming step than the regions in which elevations remain after the first forming. Accordingly, in the more deformed regions, in the course of the leveling of the previously embossed surface structure occurring in the second forming step, increased solidification occurs. In addition, in the more heavily deformed areas when leveling, other structural constituents may have different properties than in the less deformed areas. Depending on the composition or the initial structure, this may be due to conversion processes before the transformation according to the invention, which only obtain an activation energy sufficient for the respective process from certain degrees of deformation.

Dabei setzt die Erfindung keine besonderen Herstellwege voraus. Vielmehr lassen sich die erfindungsgemäß vorgesehenen Umformschritte in die konventionelle Fertigung von Metallflachprodukten der hier in Rede stehenden Art problemlos einbinden. Erfindungsgemäß verarbeitete Metallflachprodukte können daher in üblicher Weise hergestellt werden, wobei die erfindungsgemäß vorgeschriebenen Arbeitsschritte entweder in ein solches konventionelles Herstellverfahren eingebunden oder als separat absolvierte Arbeitsschritte an einem in konventioneller Weise erzeugten und dann für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellten Metallflachprodukts vorgenommen werden.In this case, the invention requires no special preparation paths. On the contrary, the forming steps provided according to the invention can be incorporated without difficulty into the conventional production of flat metal products of the type in question here. Metal flat products processed according to the invention can therefore be produced in the usual way, with the work steps prescribed according to the invention being incorporated either in such a conventional production method or as separately completed working steps in a metal flat product produced in a conventional manner and then provided for carrying out the method according to the invention.

Die durch die Erfindung ermöglichte Gestaltung des Gefüges lässt sich dazu nutzen, ein erfindungsgemäßes Metallflachprodukt nach Art eines Fachwerks mit einer filigran verästelten Stützstruktur aus steg- oder rippenförmigen Bereichen höherer Festigkeit zu versehen, die jeweils einen Bereich mit geringerer Festigkeit, jedoch beispielsweise besseren Dehnungseigenschaften umgrenzen. Ein derart strukturiertes erfindungsgemäßes Metallflachprodukt weist eine gegenüber einem unstrukturierten Metallflachprodukt gleicher Zusammensetzung und im Übrigen gleicher Herstellweise deutlich verbesserte Formsteifigkeit auf, lässt sich aber dennoch aufgrund der hohen Anteile von weniger verfestigten und damit zäheren Zonen gut zu dem jeweiligen Bauteil verformen. Dies gilt insbesondere auch deshalb, weil das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt im Wesentlichen eben ist.The design of the structure made possible by the invention can be used to provide a truss-like metal flat product according to the invention with a filigree branched support structure made of web-shaped or rib-shaped regions of higher strength, each of which delimits an area of lesser strength, but for example better expansion properties. Such a structured flat metal product according to the invention has a significantly improved shape stiffness compared to an unstructured flat metal product of the same composition and, moreover, the same production method, but nevertheless can be readily formed into the respective component due to the high proportions of less solidified and therefore tougher zones. This also applies in particular because the flat steel product according to the invention is substantially planar.

Besonders deutlich zeigt sich dies, wenn die Vertiefungen der im ersten Umformschritt in die Oberfläche eingeformten Oberflächenstruktur regelmäßig über die Oberfläche und dementsprechend auch die weniger verfestigten Bereiche regelmäßig verteilt im Gefüge eines fertigen erfindungsgemäßen Metallflachprodukts verteilt sind. Hierzu können die im ersten Umformschritt in das Metallflachprodukt eingeformten Vertiefungen wabenförmig, insbesondere nach Art von Bienenwaben sechseckig, ausgebildet sein. Jedoch kann unter Berücksichtigung der im praktischen Einsatz auf ein aus einem erfindungsgemäßen Metallflachprodukt geformtes Bauteil wirkenden Belastungen die Oberflächenstruktur auch nach Art anderer geometrischer oder organisch gebildeter Muster ausgebildet sein. Denkbar ist es auch, aus ineinander übergehenden Vertiefungen einen Verband zu bilden, der dann insgesamt von einer Erhebung umgeben ist.This is particularly evident when the depressions of the surface structure formed in the surface in the first forming step are regularly distributed over the surface and, accordingly, also the less solidified regions distributed regularly in the microstructure of a finished flat metal product according to the invention. For this purpose, the recesses formed in the metal flat product in the first forming step may be honeycomb-shaped, in particular hexagonal, in the manner of honeycombs. However, taking into account the loads acting in practice on a component formed from a metal flat product according to the invention, the surface structure may also be formed in the manner of other geometric or organically formed patterns. It is also conceivable to form a combination of merging depressions, which is then surrounded overall by a survey.

Ebenso wie die Vertiefungen können auch die nach dem ersten Umformschritt verbleibenden Erhebungen der Oberflächenstruktur unter Berücksichtigung der später auf die aus dem jeweiligen erfindungsgemäßen Metallflachprodukt geformten Bauteile wirkenden Belastungen ausgelegt werden. So können die Erhebungen nach Art von Rippen oder Bergplateaus geformt sein, deren Ausdehnung und Form an die jeweiligen Anforderungen angepasst sind. So ist es möglich, die Festigkeit eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts durch die Dimensionierung der Gefügebereiche besonderer Festigkeit gezielt einzustellen.As well as the depressions, the elevations of the surface structure remaining after the first forming step can also be designed taking into account the loads later applied to the components formed from the respective metal flat product according to the invention. Thus, the surveys can be shaped like ribs or mountain plateaus, whose extent and shape are adapted to the respective requirements. Thus, it is possible to set the strength of a flat steel product according to the invention by the dimensioning of the structural areas of particular strength.

Abhängig von den Grundeigenschaften, die das jeweilige Metallflachprodukt aufgrund seiner Legierungsbestandteile, der zu seiner Herstellung durchlaufenen Arbeitsschritte etc. aufweist oder der später vorgesehenen Verwendung des erfindungsgemäßen Produkts, kann es zweckmäßig sein, wenn die maximale Ausdehnung in beliebiger Richtung in der Blechebene der im ersten Umformschritt in die Oberfläche eingebrachten Vertiefungen oder Erhebungen 3–50 mm beträgt. Auch der Abstand der jeweils von Erhebungen umgrenzten Vertiefungen oder der Abstand der jeweils von Vertiefungen umgrenzten Erhebungen beträgt dementsprechend optimalerweise jeweils 3–50 mm.Depending on the basic properties of the respective flat metal product due to its alloying constituents, the operations carried out for its production etc. or the later intended use of the product according to the invention, it may be expedient if the maximum extent in any direction in the sheet plane of the first forming step in the surface introduced depressions or elevations 3-50 mm. The distance between the depressions delimited by elevations and the distance between the elevations bounded in each case by depressions is accordingly optimally in each case 3-50 mm.

In vielen Anwendungsfällen wird es ausreichen, wenn im ersten Umformschritt die Oberflächenstruktur in nur eine Oberfläche des Metallflachprodukts eingeformt wird. Jedoch ist es selbstverständlich ebenso möglich, die Oberflächenstruktur beidseitig in das Metallflachprodukt einzuformen.In many applications, it will be sufficient if, in the first forming step, the surface structure is formed in only one surface of the metal flat product. However, it is of course also possible to mold the surface structure on both sides in the flat metal product.

Unabhängig davon nimmt die Tiefe der in die Oberfläche eingeformten Vertiefungen im Mittel typischerweise 2–50%, insbesondere 4–30% der Dicke des Metallflachprodukts ein. Abhängig von der verwendeten Stahlgüte werden unterschiedliche lokale Vertiefungen eingestellt. Dabei werden bei stark verfestigten Werkstoffen (z. B. Stähle mit hohen Anteilen an austenitischem Gefüge oder auch DP-Stähle) eher geringere Vertiefungen, z. B. im Bereich von 2–20% der Blechdicke, eingestellt. Die Verfestigung wirkt sich nämlich auch auf die erreichbare Härte aus. So wurde bei den stark verfestigenden Werkstoffen mit hohen Anteilen an austenitischen Gefügebestandteilen festgestellt, dass schon eine Steigerung des Umformgrades Δe (Δe = (Dicke vor der Umformoperation – Dicke nach der Umformoperation)/Dicke vor der Umformoperation) um 10% ausreicht, um eine Erhöhung der nach DIN EN ISO 6507-1 bestimmten Mikrohärte um mehr als 50 HV 0,1 zu erzielen. Bei schwächer verfestigenden und insgesamt weicheren Werkstoffen ist es dagegen vorteilhaft, wenn größere Tiefen von beispielsweise 20% oder mehr der Blechdicke eingestellt werden. Typische Dicken erfindungsgemäßer Metallflachprodukte liegen im Bereich von 0,1–10 mm, insbesondere 0,3–5 mm.Independently of this, the depth of the recesses formed in the surface typically occupies 2-50%, in particular 4-30%, of the thickness of the metal flat product. Depending on the grade of steel used, different local pits are set. It will be strong solidified materials (eg steels with high proportions of austenitic structure or also DP steels) rather smaller depressions, eg. B. in the range of 2-20% of the sheet thickness set. The solidification also has an effect on the achievable hardness. For example, in the case of high-strength materials with high proportions of austenitic structural constituents, it has already been found that an increase of the degree of deformation Δe (Δe = (thickness before the forming operation-thickness after the forming operation) / thickness before the forming operation) by 10% is sufficient to increase the yield the after DIN EN ISO 6507-1 certain microhardness by more than 50 HV 0.1. On the other hand, it is advantageous in the case of weaker-setting and altogether softer materials if larger depths of, for example, 20% or more of the sheet thickness are set. Typical thicknesses of metal flat products according to the invention are in the range of 0.1-10 mm, in particular 0.3-5 mm.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Oberflächenstruktur in jeder geeigneten Weise mittels eines geeigneten Werkzeugs in die jeweilige Oberfläche des Metallflachprodukts eingeformt und anschließend im zweiten Umformschritt eingeebnet werden. Das zum Einprägen der Oberflächenstruktur im ersten Arbeitsschritt eingesetzte Werkzeug weist dann auf seiner auf die mit der Oberflächenstruktur zu versehenden Oberfläche des Metallflachprodukts wirkenden Fläche ein Negativ der auf dem Metallflachprodukt abzubildenden Struktur auf. Das zum Einebnen verwendete Werkzeug ist dagegen an seiner mit der einzuebnenden Oberfläche des Metallflachprodukts versehenen Fläche in dem Maße eben ausgebildet, wie es erforderlich ist, um an dem Metallflachprodukt eine Oberfläche mit ebener Planlage zu erzeugen.In principle, the surface structure according to the invention can be formed in any suitable manner by means of a suitable tool in the respective surface of the Metallflachprodukts and then be leveled in the second forming step. The tool used for embossing the surface structure in the first working step then has a negative of the structure to be imaged on the metal flat product on its surface acting on the surface of the metal flat product to be provided with the surface structure. The tool used for flattening, on the other hand, is flat on its surface provided with the surface of the metal flat product to be flattened, to the extent required to produce a plane flat surface on the flat metal product.

Besonders effektiv lassen sich die erfindungsgemäß vorgesehenen Umformschritte dadurch absolvieren, dass sowohl der erste Umformschritt, in dem die Oberflächenstruktur in die jeweilige Oberfläche des Metallflachprodukts eingeformt wird, als auch der zweite Umformschritt, in dem die im ersten Umformschritt in das Metallflachprodukt eingeformte Oberflächenstruktur durch eine Kaltverformung eingeebnet wird, als Walzschritte ausgeführt werden. Als Werkzeug wird dann die auf die jeweilige Oberfläche des Metallflachprodukts wirkende Arbeitswalze eingesetzt, die im ersten Umformschritt an ihrer mit dem Metallflachprodukt in Kontakt kommenden Umfangsfläche als Negativ die in die Oberfläche des Metallflachprodukts einzuprägende Oberflächenstruktur trägt, wogegen beim zweiten Umformschritt die der mit der Oberflächenstruktur versehenen Oberfläche zugeordnete Arbeitswalze eine in dem Maße glatte Umfangsfläche aufweist, wie sie zum Erzeugen einer planebenen Oberfläche erforderlich ist. Der Walzspalt wird während des zweiten Umformschritts dabei mindestens auf die im Bereich der Vertiefungen der Oberflächenstruktur verbliebenen Dicke (”Grunddicke”) des Metallflachprodukts eingestellt, um ein ebenes Band zu gewährleisten.The forming steps provided according to the invention can be carried out particularly effectively in that both the first forming step, in which the surface structure is formed in the respective surface of the metal flat product, and the second forming step, in which the surface structure formed in the metal flat product in the first forming step, by cold forming is leveled, be carried out as rolling steps. The working roller acting on the respective surface of the metal flat product is then used as a tool, which in the first forming step carries as negative the surface structure which is to be impressed into the surface of the metal flat product at its circumferential surface coming into contact with the metal flat product, whereas in the second forming step the surface provided with the surface structure Surface associated work roll has a smooth to the extent of peripheral surface, as it is required to produce a flat surface. During this second forming step, the nip is adjusted at least to the thickness ("base thickness") of the metal flat product remaining in the region of the depressions of the surface structure in order to ensure a flat band.

Erfolgt bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Metallflachprodukts eine Warmformgebung, insbesondere ein Warmwalzen, so bietet es sich an, den ersten Umformschritt als Warmformgebungsschritt, insbesondere als Warmwalzschritt, durchzuführen. Durchläuft das Metallflachprodukt bei seiner Herstellung beispielsweise mehrere Warmwalzstiche, wie es bei der Erzeugung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts üblich ist, so wird der erfindungsgemäße erste Umformschritt zweckmäßigerweise im letzten Stich vor dem Ende des Warmwalzens durchgeführt.If hot forming takes place during the production of the flat metal product according to the invention, in particular hot rolling, it is advisable to carry out the first forming step as a hot forming step, in particular as a hot rolling step. For example, if the flat metal product undergoes several hot rolling passes during its production, as is customary in the production of a hot-rolled flat steel product, the first forming step according to the invention is expediently carried out in the last pass before the end of the hot rolling.

Der Vorteil der Ausführung des ersten Umformschritts eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Warmformgebungsschritt, insbesondere Warmwalzstich, besteht nicht nur in den verminderten Umformkräften, sondern auch darin, dass die Gefügebeschaffenheit durch das beim Warmformgeben, insbesondere Warmwalzen, erfolgende Einformen der Vertiefungen und Ausprägen der die Vertiefungen umgebenden Erhebungen nur unwesentlich beeinflusst wird und somit nach der Warmformgebung ein im Wesentlichen homogenes und rekristallisiertes Gefüge besteht. Im nach dem Warmformgeben, insbesondere Warmwalzen, erhaltenen Metallflachprodukt liegen somit im Bereich der Vertiefungen und der Erhebungen weitestgehend gleiche Gefügezustände vor. Die Einstellung der unterschiedlichen Gefügebeschaffenheiten, wie sie erfindungsgemäß angestrebt werden, ist dann ausschließlich auf den nachfolgenden zweiten Umformschritt verlagert, bei dem die zuvor eingeprägte Oberflächenstruktur eingeebnet wird. Auf diese Weise kann über die Dimensionierung der Oberflächenstruktur und die Wahl des Umformgrads beim Kaltwalzen das Ergebnis der im Zuge des Einebnens eintretenden bereichsweisen Eigenschaftsänderungen des Gefüges mit großer Genauigkeit eingestellt werden.The advantage of carrying out the first forming step of a method according to the invention as a hot forming step, in particular hot rolling, is not only the reduced forming forces, but also the fact that the texture is formed by the shaping of the depressions and embossing of the depressions surrounding the depressions during hot forming, in particular hot rolling is only insignificantly influenced and thus consists of a substantially homogeneous and recrystallized structure after the hot forming. In the metal flat product obtained after thermoforming, in particular hot rolling, there are thus largely the same structural states in the region of the depressions and the elevations. The adjustment of the different structural textures, as they are aimed at according to the invention, is then shifted exclusively to the subsequent second forming step, in which the previously embossed surface structure is leveled. In this way, by means of the dimensioning of the surface structure and the choice of the degree of deformation during cold rolling, the result of the area-wise changes in the properties of the structure occurring in the course of the leveling can be adjusted with great accuracy.

Um zu verhindern, dass das Ergebnis des Einformens und Einebnens der Oberflächenstruktur durch auf dem warmverformten Metallflachprodukt haftenden Zunder beeinträchtigt wird, sollte spätestens unmittelbar vor dem Einebnen in konventioneller Weise eine Behandlung zur Entfernung des Zunders, beispielsweise eine Beizbehandlung, durchgeführt werden.In order to prevent the result of forming and leveling the surface structure from being adversely affected by scales adhering to the hot-worked flat metal product, a scale removal treatment such as a pickling treatment should be carried out at the latest immediately before leveling in a conventional manner.

Alternativ zu einer erfindungsgemäßen Verfahrensweise, bei der der erste Umformschritt ein Warmwalzschritt ist, ist es auch möglich, den ersten Umformschritt, bei dem die Oberflächenstruktur in das Metallflachprodukt eingeformt wird, als Kaltwalzschritt durchzuführen, wobei sich in diesem Fall zweckmäßigerweise eine Wärmebehandlung anschließt, bevor die Oberflächenstruktur im zweiten Umformschritt eingeebnet wird. Die typischerweise als Glühbehandlung durchgeführte Wärmebehandlung dient zum Einstellen einer optimierten Beschaffenheit des Metallflachprodukts für den zweiten Umformschritt.As an alternative to a method according to the invention, in which the first forming step is a hot rolling step, it is also possible to carry out the first forming step, in which the surface structure is formed in the flat metal product, as a cold rolling step, wherein Case suitably followed by a heat treatment before the surface structure is leveled in the second forming step. The heat treatment, which is typically carried out as an annealing treatment, serves to set an optimized condition of the flat metal product for the second forming step.

Auch wenn beim zweiten Umformschritt die zuvor eingeprägte Oberflächenstruktur eingeebnet werden soll, schließt dies nicht aus, dass der zweite Umformschritt dazu genutzt wird, gezielt mindestens eine Vertiefung in das Metallflachprodukt einzuformen, die auch beim fertig hergestellten Metallflachprodukt noch vorhanden ist. Dies kann beispielsweise für solche Anwendungen zweckmäßig sein, bei denen an bestimmten Stellen des aus dem Metallflachprodukt zu erzeugenden Bauteils eine Sollbruch- oder Sollknicklinie erzeugt werden soll. Eine solche Option wird beispielsweise bei bestimmten Bauteilen für den Automobilkarosseriebau benötigt, wenn die betreffenden Bauteile ein bestimmtes Verformungsverhalten im Fall eines Crashs aufweisen sollen. Das Einformen einer solchen Vertiefung kann im Fall, dass der zweite Umformschritt als Kaltwalzschritt ausgeführt wird, während des zweiten Umformschritts beispielsweise durch Verstellen des Walzspaltes oder auch durch Einprägungen bzw. Aussparungen in der mit dem Walzgut in Kontakt kommenden Walzenoberfläche erfolgen. Selbstverständlich ist es genauso möglich, die Vertiefung in einem gesonderten, auf den zweiten Umformschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens folgenden Arbeitsschritt in das Metallflachprodukt einzubringen.Even if the previously embossed surface structure is to be leveled in the second forming step, this does not exclude that the second forming step is used to selectively form at least one depression in the flat metal product, which is still present in the finished flat metal product. This may be expedient, for example, for those applications in which a predetermined breaking or predetermined bending line is to be generated at certain points of the component to be produced from the flat metal product. Such an option is needed, for example, in certain components for automotive body construction, if the components in question should have a certain deformation behavior in the event of a crash. The molding of such a depression, in the case that the second forming step is performed as a cold rolling step, take place during the second forming step, for example by adjusting the roll gap or by impressions or recesses in the roll surface coming into contact with the rolling stock. Of course, it is equally possible to introduce the depression in a separate, following the second forming step of the process according to the invention in the step work in the metal flat product.

Durch die nach Art des ”Flexiblen Walzens” erfolgende Verstellung des Walzspalts und die damit einhergehende Variation der im zweiten oder einem darauf folgenden Umformschritt erzielten Umformgrade lassen sich nicht nur gezielt Vertiefungen in das Metallflachprodukt einbringen, sondern auch die Gefügeeigenschaften und damit einhergehend die mechanischen Eigenschaften des Metallflachprodukts feinjustieren.Due to the adjustment of the roll gap taking place in the manner of "flexible rolling" and the concomitant variation of the degrees of deformation achieved in the second or a subsequent forming step, it is not only possible to bring wells into the flat metal product, but also the microstructural properties and, consequently, the mechanical properties of the Fine-adjust the metal flat product.

Ein üblicherweise sich an die Kaltbandherstellung anschließender Glühschritt zur Homogenisierung oder Rekristallisation des Gefüges, zur Einstellung bestimmter Gefügearten oder zur Ausscheidung bestimmter Phasen kann zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Produktes vorgesehen sein, ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Indem jedoch eine Glühbehandlung am erfindungsgemäß erzeugten Kaltband durchgeführt wird, kann in den zuvor stärker verformten Bereichen ein deutlich verändertes, insbesondere feineres Gefüge erzeugt werden. Gefüge gleicher Art, aber unterschiedlicher Größe und Beschaffenheit weisen grundsätzlich unterschiedliche Eigenschaften auf. Ein feines Gefüge führt beispielsweise aus werkstofftechnischer Sicht zu einer deutlichen Verbesserung der jeweils angestrebten mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise zu einer Erhöhung der Festigkeit, einer Erhöhung der Duktilität oder einer Verbesserung der Schweißbarkeit. Wird nach dem zweiten Umformschritt keine Glühbehandlung des erfindungsgemäß erzeugten Kaltbands durchgeführt, so bleiben die durch die stärkere Umformung verfestigten Gefügebereiche in diesem Zustand.An annealing step usually following the cold strip production for homogenization or recrystallization of the microstructure, for setting certain types of microstructures or for precipitating certain phases may be provided for producing the product according to the invention, but is not absolutely necessary. However, by carrying out an annealing treatment on the cold strip produced according to the invention, it is possible in the previously more strongly deformed regions to produce a markedly changed, in particular a finer microstructure. Structures of the same kind, but of different size and nature, have fundamentally different properties. For example, a fine microstructure leads, from the point of view of material technology, to a marked improvement in the respectively desired mechanical properties, such as an increase in strength, an increase in ductility or an improvement in weldability. If, after the second forming step, no annealing treatment of the cold strip produced according to the invention is carried out, the structural areas solidified by the greater deformation remain in this state.

Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Metallflachprodukten aus Stahlwerkstoffen, wobei sich hier insbesondere stark verfestigende Stähle eignen. Hierzu zählen Stähle mit austenitischen Gefügebestandteilen, aus denen erfindungsgemäße Produkte besonders vorteilhaft hergestellt werden können. Beispielsweise eignen sich für die erfindungsgemäßen Zwecke die schon erwähnten mikrolegierten Stähle, hochfeste oder dichtereduzierte Leichtbaustähle, Stähle mit hohen Mn-Gehalten (Mn-Gehalt > 4 Gew.-%), Mehrphasenstähle, wie beispielsweise Dualphasenstähle, TRIP-Stähle oder austenitische Edelstähle.The process according to the invention is particularly suitable for the production of flat metal products made of steel materials, in which case particularly strongly strengthening steels are suitable. These include steels with austenitic structural constituents from which products according to the invention can be produced particularly advantageously. For example, the already mentioned microalloyed steels, high-strength or density-reduced lightweight steels, steels with high Mn contents (Mn content> 4 wt.%), Multiphase steels such as dual-phase steels, TRIP steels or austenitic stainless steels are suitable for the purposes of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Metallflachprodukt, das durch Walzen eines Vorprodukts hergestellt ist und das mindestens eine Oberfläche mit ebener Planlage besitzt, wobei im Gefüge des Metallflachprodukts definiert abgegrenzte Zonen vorhanden sind, in denen sich der Zustand des Gefüges von dem Gefügezustand unterscheidet, der in dem an die jeweilige Zone angrenzenden Bereich des Gefüges vorliegt, zeichnet sich entsprechend den voranstehenden Erläuterungen dadurch aus, dass die Zonen, in denen sich der Zustand des Gefüges von dem Gefügezustand unterscheidet, der in dem an die jeweilige Zone angrenzenden Bereich des Gefüges vorliegt, jeweils vollständig von dem Bereich des Gefüges umgrenzt sind, in dem der unterschiedliche Gefügezustand vorliegt. Durch das verfestigte (Zustand ohne abschließende Wärmebehandlung) oder durch abschließende Wärmebehandlung veränderte Gefüge (Zustand nach der abschließenden Wärmebehandlung) ergibt sich eine Struktur innerhalb des Werkstoffes, die für lokal unterschiedliche Fließeigenschaften sorgt. Diese Struktur ermöglicht durch die lokal angepassten und unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften die Herstellung von an den jeweiligen Verwendungszweck optimal angepassten Flachprodukten.A metal flat product according to the invention, which is produced by rolling a precursor and which has at least one surface with flat flatness, wherein delimited zones are defined in the structure of the metal flat product, in which the state of the structure differs from the microstructure state in which the respective Zone adjacent region of the structure, is characterized in accordance with the above explanations by the fact that the zones in which the state of the microstructure differs from the structural state, which is present in the area of the structure adjacent to the respective zone, each completely from the area of the structure are delimited, in which the different structural state is present. Due to the solidified (state without final heat treatment) or by final heat treatment modified structure (state after the final heat treatment) results in a structure within the material, which provides locally different flow properties. Due to the locally adapted and different mechanical properties, this structure makes it possible to produce flat products optimally adapted to the respective intended use.

Ein besonders hervorzuhebendes Merkmal erfindungsgemäßer Metallflachprodukte besteht dabei darin, dass, wie bereits erwähnt, nach einer Wärmebehandlung das Gefüge in den Zonen, in denen sich der Zustand des Gefüges von dem Gefügezustand unterscheidet, der in dem an die jeweilige Zone angrenzenden Bereich des Gefüges vorliegt, einen anderen Verfestigungszustand aufweist als in den anderen Bereichen, was sich abhängig vom Umformgrad in einer unterschiedlichen Mikrohärte äußert.A particularly noteworthy feature of flat metal products according to the invention is that, as already mentioned, after a heat treatment, the microstructure in the zones in which the state of the microstructure differs from the structural state present in the region of the microstructure adjacent to the respective zone, has a different solidification state than in the other areas, which is expressed as a function of the degree of deformation in a different microhardness.

Ein erfindungsgemäßes Metallflachprodukt lässt sich besonders effektiv durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellen.A flat metal product according to the invention can be produced particularly effectively by using the method according to the invention.

Ein besonderer Vorteil gegenüber Metallflachprodukten, die im Zuge eines Kaltformgebungsprozesses mit einer versteifenden Oberflächenstruktur versehen werden, besteht darin, dass erfindungsgemäß die aussteifende Struktur in das Gefüge des Metallflachprodukts hineinverlegt und das Metallflachprodukt so eine ebene Oberfläche besitzen kann. Dies erlaubt es, erfindungsgemäße Metallflachprodukt für Bauteile für Außenhautanwendungen zu verwenden. Zudem zeigen erfindungsgemäße Bleche aufgrund der ebenen Planlage ihrer Oberflächen eine verbesserte Umform-, insbesondere Tiefzieh-, und Schweißeignung, da sie ein dichtes Aneinanderlegen der miteinander zu verschweißenden Metallflachprodukte ermöglichen und so ein gleichmäßiger Schweißspalt gewährleistet ist.A particular advantage compared to flat metal products, which are provided in the course of a cold forming process with a stiffening surface structure, is that according to the invention, the stiffening structure moved into the structure of the Metallflachprodukts and the flat metal product can thus have a flat surface. This makes it possible to use metal flat product according to the invention for components for exterior skin applications. In addition, according to the invention, owing to the planar flatness of their surfaces, improved sheet metal forming, in particular thermoforming, and welding properties, permit a close juxtaposition of the metal flat products to be welded together, thus ensuring a uniform welding gap.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating an exemplary embodiment. Each show schematically:

1 eine Anlage zum Erzeugen eines Metallflachprodukts in seitlicher Ansicht; 1 a plant for producing a Metallflachprodukts in a side view;

2 eine Walze zum Einformen einer Oberflächenstruktur in das Metallflachprodukt in Draufsicht; 2 a roll for molding a surface structure into the metal flat product in plan view;

3 einen Ausschnitt eines mit einer Oberflächenstruktur versehenen Metallflachprodukts in Draufsicht auf dessen mit der Oberflächenstruktur versehene Oberfläche; 3 a section of a provided with a surface structure Metallflachprodukts in plan view of its provided with the surface structure surface;

4 das Metallflachprodukt gemäß 3 in einem Schnitt entlang der in 3 eingezeichneten Schnittlinie X-X; 4 the metal flat product according to 3 in a section along the in 3 drawn section line XX;

5 das fertige Metallflachprodukt in einer dem Schnitt gemäß 4 entsprechenden Schnittansicht; 5 the finished flat metal product in a section according to 4 corresponding sectional view;

6 einen Ausschnitt des fertigen Metallflachprodukts in einem Schnitt entlang der in 5 eingezeichneten Schnittlinie Y-Y. 6 a section of the finished Metallflachprodukts in a section along in 5 drawn section line YY.

Bei dem in der Anlage 1 verarbeiteten Metallflachprodukt 2 handelt es sich um warmgewalztes Stahlband, das in konventioneller Weise aus einer Stahlschmelze erzeugt wird. Die Stahlschmelze wird dazu zu Blöcken, Vorblöcken, Brammen, Dünnbrammen oder einem gegossenen Band vergossen, die anschließend in hierzu üblicherweise erforderlichen Zwischenschritten in einem konventionellen Warmwalzprozess zu Warmband mit einer Dicke dW von 1–25 mm warmgewalzt werden. Das erhaltene Warmband wird zu einem Coil gehaspelt, durchläuft anschließend einen konventionellen Prozess zur Entfernung von auf ihm haftendem Zunder und wird dann in einer oder mehreren Stufen zu Kaltband mit einer Dicke dK von typischerweise 0,3–5 mm kaltgewalzt. Selbstverständlich können auch hier weitere übliche Arbeitsschritte, wie eine Wärmebehandlung und desgleichen, absolviert werden, die erforderlich sind, um dem Metallflachprodukt 2 die geforderten Eigenschaften zu verleihen.When in the plant 1 processed flat metal product 2 It is a hot-rolled steel strip that is conventionally produced from molten steel. The molten steel is then cast into blocks, blooms, slabs, thin slabs or a cast strip, which are then hot rolled in this usually required intermediate steps in a conventional hot rolling process to hot strip with a thickness dW of 1-25 mm. The resulting hot strip is coiled into a coil, then undergoes a conventional process to remove scale adhering to it and is then cold rolled in one or more stages to cold strip having a thickness dK of typically 0.3-5 mm. Of course, here also further usual operations, such as a heat treatment and the like, be completed, which are required to the flat metal product 2 to give the required properties.

Alternativ kann ein Metallflachprodukt durch Prägen der Struktur in ein, wie voranstehend erläutert, konventionell vorproduziertes Vorprodukt erfolgen. Um ein rekristallisiertes Ausgangsgefüge für den Folgeprozess zu gewährleisten, wird dieses nach dem Prägen wärmebehandelt. Danach erfolgt dann das Kaltwalzen in einer oder mehreren Stufen auf die jeweilige Dicke dK von typischerweise 0,3–5 mm.Alternatively, a flat metal product may be made by embossing the structure into a precursor conventionally pre-produced as discussed above. To ensure a recrystallized starting structure for the subsequent process, this is heat treated after embossing. Thereafter, the cold rolling is then carried out in one or more stages to the respective thickness dK of typically 0.3-5 mm.

In den Herstellungsprozess des Metallflachprodukts 2 eingebunden ist ein erster Umformschritt, der in einem Walzgerüst 3 absolviert wird. Bei dem Walzgerüst 3 kann es sich um das in Förderrichtung F letzte vom Metallflachprodukt passierte Gerüst einer konventionellen, in der Regel sieben Walzgerüste umfassenden, hier nicht weiter gezeigten Warmwalzstaffel handeln.In the manufacturing process of the metal flat product 2 involved is a first forming step, in a rolling stand 3 is completed. In the rolling stand 3 it may be the last of the flat metal product passed in the conveying direction F of a conventional, usually seven rolling stands comprehensive, not shown here hot rolling relay.

Die der oben liegenden Oberfläche 4 des warmgewalzten Metallflachprodukts 2 zugeordnete obere Arbeitswalze 5 des Walzgerüsts 3 ist an ihrer mit der Oberfläche 4 in Kontakt kommenden Umfangsfläche 6 mit einer Wabenstruktur versehen, die aus sechseckigen vorstehenden Plateaus 7 und dazwischen angeordneten, die Plateaus 7 umrandenden nutförmigen Einsenkungen 8 besteht. Die Wabenstruktur ist in an sich bekannter Weise beispielsweise durch eine materialabtragende Bearbeitung, wie beispielsweise Fräsen, in die Umfangsfläche 6 der oberen Arbeitswalze 5 eingeformt worden. Die der an der Unterseite des Metallflachprodukts 2 vorhandenen Oberfläche 9 zugeordnete Arbeitswalze 10 ist dagegen konventionell so ausgebildet, dass sie an der Unterseite 9 des Metallflachprodukts 2 eine planebene Oberfläche erzeugt.The surface above 4 of the hot-rolled metal flat product 2 associated upper work roll 5 of the rolling stand 3 is at her with the surface 4 coming in contact peripheral surface 6 provided with a honeycomb structure consisting of hexagonal protruding plateaus 7 and interposed, the plateaus 7 bordering groove-shaped depressions 8th consists. The honeycomb structure is in a conventional manner, for example, by a material-removing machining, such as milling, in the peripheral surface 6 the upper stripper 5 been formed. The at the bottom of the metal flat product 2 existing surface 9 associated work roll 10 on the other hand is conventionally designed to be at the bottom 9 of the metal flat product 2 creates a flat surface.

Im Fall der Einformung der Wabenstruktur durch Fräsen wird ein rotierendes Fräswerkzeug unter Durchführung einer Relativbewegung zwischen Walze und Werkzeug in Eingriff mit der zu bearbeitenden Walzenfläche gebracht, so dass es zum spanenden Materialabtrag kommt. Alternative Verfahren zur Strukturierung der Walzenoberfläche sind Rändeln, Erodieren, Prägen, Lasertexturieren oder Ätzen. Auch kann je nach struktureinbringendem Verfahren eventuell ein nachträglicher Härtevorgang notwendig werden, um die Standzeit der die Oberflächenstrukturierung erhaltenden Walze zu erhöhen und ungewollte Veränderungen der abzuprägenden Struktur durch zu schnellen Verschleiß auf der Walze zu vermeiden.In the case of the molding of the honeycomb structure by milling, a rotating milling tool is brought into engagement with the roll surface to be machined by performing a relative movement between roller and tool, so that the material removal takes place. Alternative methods for structuring the roll surface are knurling, eroding, embossing, laser texturing or etching. Also, depending on the structuring process may be a subsequent hardening process may be necessary to the life of the To increase surface structuring maintaining roller and to avoid unwanted changes in the structure auszuprägenden by too fast wear on the roller.

Die auf der Arbeitswalze 5 vorhandene Wabenstruktur bildet das Negativ einer in die Oberfläche 4 des Metallflachprodukts 2 einzubringenden Oberflächenstruktur 11.The on the stripper 5 existing honeycomb structure forms the negative one in the surface 4 of the metal flat product 2 to be introduced surface structure 11 ,

Im Zuge des Walzvorgangs im Walzgerüst 3 prägt dementsprechend die obere Arbeitswalze 5 als erster Umformschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Oberfläche 4 des Metallflachprodukts 2 die Oberflächenstruktur 11 ein, die durch in Draufsicht sechseckige, wabenförmige Vertiefungen 12 und die wabenförmigen Vertiefungen 12 umgrenzende rippenförmige Erhebungen 13 gebildet ist. Die bezogen auf die freie Oberseite der Erhebungen 13 gemessene Tiefe T der Vertiefungen 12 entspricht dabei 4–27% der Dicke dW des warmgewalzen Metallflachprodukts 2. Die maximale Ausdehnung dM der wabenförmigen Vertiefungen 12 beträgt 8–11 mm.In the course of the rolling process in the rolling stand 3 stamps accordingly the upper work roll 5 as the first forming step of the method according to the invention in the surface 4 of the metal flat product 2 the surface structure 11 a, which by hexagonal in plan view, honeycomb-shaped depressions 12 and the honeycomb pits 12 surrounding rib-shaped elevations 13 is formed. The referring to the free top of the elevations 13 measured depth T of the recesses 12 corresponds to 4-27% of the thickness dW of the hot rolled flat metal product 2 , The maximum extension dM of the honeycomb pits 12 is 8-11 mm.

Grundsätzlich kommt für das Grundmuster der Oberflächenstruktur 11 jede Form in Frage. D. h., die Oberflächenstruktur 11 muss nicht notwendig einem auf einem Sechseck aufbauenden Wabenmuster folgen, sondern kann beispielsweise auch ein Muster auf Basis von Raute, Kreis, Ellipse oder Quadrat bilden.Basically, comes for the basic pattern of the surface texture 11 every form in question. That is, the surface structure 11 does not necessarily follow a hexagon-based honeycomb pattern, but may, for example, also form a pattern based on diamond, circle, ellipse or square.

Nach einem erforderlichenfalls absolvierten Entzundern wird die in die Oberfläche 4 des Metallflachprodukts 2 eingeformte Oberflächenstruktur 11 in einem zweiten Umformschritt durch Kaltwalzen in einem oder mehreren Kaltwalzgerüsten 14 eingeebnet, dessen bzw. deren Arbeitswalzen 15, 16 eben ausgebildet sind, um an dem Metallflachprodukt Oberflächen mit ebener Planlage zu erzeugen. Bei üblicherweise mehreren Gerüsten einer Walzstraße oder -staffel wird durch Kaltwalzen schrittweise, d. h. sukzessive, das durch Kalt- oder Warmwalzen erhaltene Zwischenprodukt zum Endprodukt mit ebener Oberfläche gewalzt.After a descaling if necessary graduated into the surface 4 of the metal flat product 2 molded surface structure 11 in a second forming step by cold rolling in one or more cold rolling stands 14 leveled, whose or their work rolls 15 . 16 are just designed to produce on the flat metal product surfaces with flat flatness. In the case of usually multiple stands of a rolling mill or scale, cold-rolling gradually, ie successively, rolling the intermediate product obtained by cold or hot rolling into a flat-surfaced final product.

Alternativ kann das Ausgangsprodukt vor dem zweiten Umformschritt, d. h. dem einebnenden Kaltwalzschritt, durch Kaltwalzen hergestellt werden. Dann wird in einem Kaltwalzvorgang die Oberflächenstruktur eingeformt. Danach wird durch eine anschließende Wärmebehandlung eine gleichmäßige Gefügestruktur, durch z. B. Rekristallisation, im kaltgewalzten Metallflachprodukt eingestellt. Dann wird in einem Umformschritt durch Kaltwalzen dafür gesorgt, dass die Oberflächenstruktur im Wesentlichen wieder eingeebnet wird.Alternatively, the starting product prior to the second forming step, i. H. the leveling cold rolling step, are produced by cold rolling. Then, in a cold rolling process, the surface structure is formed. Thereafter, by a subsequent heat treatment, a uniform microstructure, z. As recrystallization, adjusted in the cold-rolled metal flat product. Then, in a forming step by cold rolling, it is ensured that the surface structure is substantially leveled again.

Der über den Kaltwalzstich erzielte Verformungsgrad ist so bemessen, dass die rippenförmigen Erhebungen 13 so stark verformt sind, dass sie vollständig verschwunden sind, wogegen es im Bereich der Vertiefungen 12, wenn überhaupt, nur zu einer geringeren Verformung gekommen ist. Das erhaltene kaltgewalzte Metallflachprodukt 2 weist nach dem Kaltwalzen auch an seiner Oberfläche 4 eine ebene Planlage auf.The degree of deformation achieved via the cold-rolled pass is such that the rib-shaped elevations 13 deformed so much that they are completely gone, whereas it is in the area of the depressions 12 if at all, only a slight deformation has occurred. The obtained cold-rolled metal flat product 2 has after cold rolling on its surface 4 a flat flatness.

Durch die im Zuge des Einebnens dort eingetretene starke Verformung weist das fertig kaltgewalzte Metallflachprodukt 2 in dem Bereich 17 der zuvor dort vorhandenen Erhebungen 13 ein verfestigtes, durch gestrecktes Verfestigungsgefüge gekennzeichnetes Gefüge auf, wogegen in der Zone 18 der zuvor dort vorhandenen Vertiefungen 12 ein unverfestigtes, durch wenig oder gar nicht verfestigte Gefügestruktur gekennzeichnetes Gefüge vorhanden ist. Selbstverständlich existieren, anders als in der schematischen Darstellung der Figuren darstellbar, zwischen dem Bereich 17 und den Zonen 18 Übergangsbereiche 19, in denen eine Mischung aus mehr oder weniger verfestigten Gefügeteilen vorliegt.As a result of the great deformation occurring in the course of the leveling, the finished cold-rolled metal flat product has 2 in that area 17 the previously existing surveys there 13 a solidified structure characterized by elongated strengthening structure, whereas in the zone 18 the previously existing there depressions 12 an unconsolidated structure characterized by little or no solidified structure is present. Of course, unlike in the schematic representation of the figures representable, exist between the area 17 and the zones 18 Transition areas 19 , in which a mixture of more or less solidified structural parts is present.

Nach dem durch Kaltwalzen bewirkten Einebnen kann das Metallflachprodukt 2 noch eine Wärmebehandlung bei Temperaturen und einer Dauer durchlaufen, die für eine Homogenisierung oder Rekristallisierung des Gefüges ausreicht. In den rippenförmigen verfestigten Zonen 17 kann dabei ein lokal anderes Gefüge als in den Bereichen 18 entstehen.After the leveling caused by cold rolling, the flat metal product 2 undergo a heat treatment at temperatures and a duration sufficient for a homogenization or recrystallization of the microstructure. In the rib-shaped solidified zones 17 can be a locally different structure than in the fields 18 arise.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Anlage zum verarbeiten des MetallflachproduktsPlant for processing the flat metal product
22: MetallflachproduktMetal flat product
33: WarmwalzgerüstHot rolling mill
44: obere Oberfläche des warmgewalzten Metallflachprodukts 2 upper surface of the hot-rolled metal flat product 2
55: obere Arbeitswalze 5 des Walzgerüsts 3 upper stripper 5 of the rolling stand 3
66: Umfangsfläche der Arbeitswalze 5 Peripheral surface of the work roll 5
77: Plateausplateaus
88th: nutförmigen Einsenkungengroove-shaped depressions
99: an der Unterseite des Metallflachprodukts 2 vorhandene Oberflächeat the bottom of the metal flat product 2 existing surface
1010: untere Arbeitswalze des Walzgerüsts 3 lower work roll of the rolling stand 3
1111: Oberflächenstruktursurface structure
1212: Vertiefungen der Oberflächenstruktur 11 Recesses of the surface structure 11
1313: Erhebungen der Oberflächenstruktur 11 Elevations of the surface structure 11
1414: KaltwalzgerüstCold rolling mill
1515: obere Arbeitswalze des Kaltwalzgerüsts 14 upper work roll of the cold rolling mill 14
1616: untere Arbeitswalze des Kaltwalzgerüsts 14 lower work roll of the cold rolling mill 14
1717: verfestigter Bereich des Gefüges des fertig kaltgewalzten Metallflachproduktssolidified area of the structure of the finished cold-rolled metal flat product
1818: unverfestigte Zone des Gefüges des fertig kaltgewalzten Metallflachproduktsunconsolidated zone of the structure of the finished cold-rolled metal flat product
1919: Übergangsbereiche zwischen der Zone 17 und den Bereichen 18 Transition areas between the zone 17 and the areas 18
dKdK: Dicke des kaltgewalzten Metallflachprodukts 2 Thickness of the cold-rolled metal flat product 2
dM dm: mittlerer Durchmesser der Vertiefungen 12 mean diameter of the wells 12
dWdW: Dicke des warmgewalzten Metallflachprodukts 2 Thickness of the hot-rolled metal flat product 2
FF: Förderrichtungconveying direction
TT: Tiefe der Vertiefungen 12 Depth of the wells 12

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10041280 A1 [0009]
DE 102005025026 B3 [0010]
DE 102010000292 B4 [0011]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN ISO 6507-1 [0029]

Claims

Process for producing a multidimensionally structured, thermoformable metal flat product ( 2 ), which is produced by rolling from a precursor, wherein in a first forming step a surface structure ( 11 ) in at least one of the surfaces ( 4 ) of the metal flat product ( 2 ) and wherein the in the first forming step in the Metallflachprodukt ( 2 ) formed surface structure ( 11 ) in the at least one second forming step carried out as a cold-forming step by cold rolling with an unstructured roll ( 16 ) is leveled, characterized in that in the first forming step in the surface ( 4 ) formed surface structure ( 11 ) from wells ( 12 ) and between the depressions ( 12 ) existing surveys ( 13 ), wherein the depressions ( 12 ) of surveys ( 13 ) or the surveys ( 13 ) each of wells ( 12 ) are completely bounded.

Method according to claim 1, characterized in that the depressions ( 12 ) or surveys ( 13 ) of the surface structure ( 11 ) regularly over the surface ( 4 ) are distributed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the depressions ( 12 ) or the surveys ( 13 ) are honeycomb-shaped.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that between the depressions ( 12 ) remaining surveys ( 13 ) are formed in the manner of mountain plateaus or in the manner of ribs.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the average extent (dM) of the depressions ( 12 ) Is 3-50 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the depth (T) of the surface ( 4 ) indentations ( 12 ) an average of 2-50% of the thickness (dW) of the flat metal product before flattening the surface structure ( 11 ) occupies.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first forming step in which the surface structure ( 11 ) into the respective surface ( 4 ) of the metal flat product ( 2 ) is formed, and the second forming step in which the in the first forming step in the Metallflachprodukt ( 2 ) formed surface structure ( 11 ) is leveled by cold working, each carried out as rolling steps.

A method according to claim 7, characterized in that the first forming step is a hot rolling step.

A method according to claim 7, characterized in that the first forming step is a cold rolling step.

Method according to claim 9, characterized in that the flat metal product ( 2 ) is heat treated after the first forming step and that after the heat treatment, the second forming step is performed.

Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that in the second forming step, the roll gap is varied in the manner of the flexible rolling.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during or after the second forming step, a recess in one of the surfaces of the Metallflachprodukts ( 2 ) is formed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flat metal product ( 2 ) after the second forming step, in which the previously formed surface structure ( 11 ) is subjected to a heat treatment for homogenization or recrystallization of its microstructure.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flat metal product ( 2 ) consists of a steel material.

Metal flat product produced by rolling a precursor and having at least one surface ( 4 . 9 ) has a flat flatness, wherein in the structure of the Metallflachprodukts ( 2 ) defines delimited zones ( 18 ) are present, in which the state of the structure differs from the structure state in which the respective zone ( 18 ) adjacent area ( 17 ) of the structure, characterized in that the zones ( 18 ), in which the state of the structure differs from the microstructure state in which 18 ) adjacent area ( 17 ) of the microstructure, are each completely surrounded by the region of the microstructure in which the different structural state is present.

Flat metal product according to claim 15, characterized in that the structure in the zones ( 18 ), in which the state of the structure differs from the microstructure state in which 18 ) adjacent area ( 17 ) of the structure, another Solidification state, which manifests itself depending on the degree of deformation in a different microhardness.