DE102018121770A1

DE102018121770A1 - Method and device for producing a band from convertible steel as a raw material for a component with areas of different strength

Info

Publication number: DE102018121770A1
Application number: DE102018121770.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Current assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus umwandlungsfähigem Stahl als Vormaterial für ein Bauteil mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeiten, wobei das Band von einem Coil abgewickelt und mittels einer Fördereinrichtung gefördert wird, wobei es in Förderrichtung zunächst an einer Energiezuführeinrichtung und anschließend an einer Kühleinrichtung vorbei transportiert wird, wobei zumindest ein erster Bereich des Bandes mittels der Energiezuführeinrichtung auf eine Temperatur erwärmt wird, die mindestens der Ac1-Temperatur entspricht, wodurch das Materialgefüge in diesem Bereich zumindest anteilig in Austenit gewandelt wird, während zumindest ein zweiter Bereich des Bandes nicht erwärmt und damit umgewandelt wird, und wobei der zumindest eine erste Bereich des Bandes im Anschluss an die Erwärmung mittels der Kühleinrichtung gekühlt und damit das Materialgefüge in diesem Bereich zumindest anteilig in Martensit umgewandelt und dadurch gehärtet wird, welcher eine erste Festigkeit aufweist, und der nicht erwärmte Bereich eine zweite Festigkeit aufweist, die niedriger ist, als die erste Festigkeit, wobei die Energiezuführeinrichtung und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung mit fortlaufender Bewegung des Bandes in beliebiger Richtung zur Förderrichtung variabel gesteuert werden, wodurch ein Band erhalten wird, das über die Bandlänge verteilt verschiedene Querschnitte mit unterschiedlicher Anordnung von ersten und zweiten Bereichen aufweist, wobei die Festigkeit der ersten Bereiche im Vergleich zu der Festigkeit der zweiten Bereiche erhöht ist.The invention relates to a method for producing a strip from convertible steel as a starting material for a component with areas of different strengths, the strip being unwound from a coil and conveyed by means of a conveying device, first passing an energy supply device and then a cooling device in the conveying direction is transported, wherein at least a first region of the band is heated by the energy supply device to a temperature which corresponds at least to the Ac1 temperature, as a result of which the material structure in this region is at least partially converted to austenite, while at least a second region of the band is not heated and is converted therewith, and the at least one first area of the strip is cooled after the heating by means of the cooling device, and the material structure in this area is thus at least partially converted to martensite and thereby hardened et, which has a first strength, and the unheated area has a second strength, which is lower than the first strength, wherein the energy supply device and / or the cooling device and / or the conveying speed of the conveyor device with continuous movement of the belt in any Direction of the conveying direction can be variably controlled, whereby a strip is obtained which has different cross sections distributed over the length of the strip and has a different arrangement of first and second regions, the strength of the first regions being increased compared to the strength of the second regions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus umwandlungsfähigem Stahl als Vormaterial für ein Bauteil mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for producing a strip from convertible steel as a starting material for a component with areas of different strengths. The invention also relates to a device for carrying out this method.

Stand der TechnikState of the art

Stahl ist ein Werkstoff mit äußerst vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. Im Zuge der Herstellung wird Stahl in der Regel bandförmig gewalzt und zu einem Coil aufgewickelt, welches anschließend an den Abnehmer ausgeliefert wird. Je nach gewünschter Anwendung werden auch sog. „tailored coils“ hergestellt, in denen das zu einem Coil bandförmig aufgewickelte Stahlband bereits eine Vorbehandlung erhalten hat, bei der Bereiche unterschiedlicher Festigkeiten erzeugt wurden. „Tailored coils“ werden insbesondere im Automobilbau eingesetzt, wo Bauteile verwendet werden, die anforderungsspezifisch Bereiche unterschiedlicher Festigkeiten aufweisen. Der Vorteil dieser Bauteile ist, dass die Bereiche mit geringerer Festigkeit sich stärker verformen und somit die bei einem Unfall entstehenden Aufprallenergien aufnehmen können, während die Bereiche mit erhöhter Festigkeit sich weniger verformen und insbesondere da verbaut werden, wo beispielsweise die Insassen eines Fahrzeugs vor Verletzungen geschützt werden sollen.Steel is a material with extremely diverse application options. In the course of production, steel is usually rolled into a coil and wound into a coil, which is then delivered to the customer. Depending on the desired application, so-called “tailored coils” are also produced, in which the steel strip wound into a coil has already been pretreated, in which areas of different strengths have been created. “Tailored coils” are used in particular in the automotive industry, where components are used that have areas of different strengths that meet specific requirements. The advantage of these components is that the areas with lower strength deform more and thus can absorb the impact energy generated in an accident, while the areas with increased strength deform less and are installed particularly where, for example, the occupants of a vehicle are protected from injuries should be.

Zur Herstellung solcher Bauteile mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeit ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift WO 2006/128821 A1 ein Warmumformungsprozess bekannt, der als „tailored tempering“ bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren werden Formplatinen als Ganzes auf eine Temperatur zwischen 880 °C und 950 °C erwärmt und mittels eines Umformwerkzeuges warm umgeformt. Das Umformwerkzeug weist dabei unterschiedliche Temperaturzonen auf, die eine unterschiedlich schnelle Abkühlung bewirken. In den Bereichen, die besonders schnell abgekühlt werden, bildet sich dadurch ein martensitisches Materialgefüge mit erhöhter Festigkeit. Obwohl das „tailored tempering“ sich in der Praxis etabliert hat, weist es doch zwei erhebliche Nachteile auf. Denn zum einen ist es energetisch sehr aufwändig, da jeweils die gesamte Platine erhitzt werden muss. Zum anderen erfordert das Verfahren durch die langen Abkühlzeiten, die es für die Erzeugung der weniger festen Bereiche bedarf, einen recht hohen Zeitaufwand.For the production of such components with areas of different strength is for example from the published patent application WO 2006/128821 A1 a hot forming process known as "tailored tempering". In this process, molded blanks as a whole are heated to a temperature between 880 ° C and 950 ° C and hot-formed using a forming tool. The forming tool has different temperature zones, which cause cooling at different speeds. In the areas that are cooled particularly quickly, this creates a martensitic material structure with increased strength. Although tailored tempering has become established in practice, it has two major disadvantages. On the one hand, it is very energy-intensive because the entire circuit board has to be heated. On the other hand, due to the long cooling times required to generate the less solid areas, the process requires a very large amount of time.

Aus der DE 10 2015 116 014 B3 ist zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Vormaterials für die Herstellung von metallischen Bauteilen mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeit bekannt. In diesem Verfahren wird zunächst zumindest einem streifenförmigen Bereich des Vormaterials thermische Energie zugeführt, wodurch sich Austenit bildet. Der erhitzte Bereich wird anschließend abgekühlt, sodass sich der zunächst gebildete Austenit zumindest teilweise in Martensit umwandelt, welcher eine erhöhte Festigkeit aufweist. Neben den zunächst erhitzten und anschließend wieder abgekühlten Bereichen gibt es streifenförmige Bereiche des Vormaterials, die nicht temperaturbehandelt werden.From the DE 10 2015 116 014 B3 a method for producing a starting material for the production of metallic components with areas of different strength is also known. In this method, thermal energy is first supplied to at least one strip-shaped area of the primary material, as a result of which austenite is formed. The heated area is then cooled, so that the austenite initially formed is at least partially converted to martensite, which has increased strength. In addition to the areas that were initially heated and then cooled again, there are strip-shaped areas of the primary material that are not heat-treated.

Dieses Verfahren vermeidet zwar die oben genannten Nachteile des „tailored tempering“, allerdings liegt ein erheblicher Nachteil des Verfahrens darin, dass aufgrund der beschriebenen Anordnung von Energiezuführeinrichtungen und Abkühlvorrichtungen ausschließlich streifenförmige Bereiche mit unterschiedlicher Festigkeit erzeugt werden können. Ein durch dieses Verfahren erzeugtes Band mit unterschiedlichen Festigkeitsbereichen weist daher senkrecht zu seiner Längsrichtung an jeder Stelle den gleichen Querschnitt auf, wohingegen in der Praxis auch Bedarf an Vormaterialien besteht, die nicht streifenförmige Bereiche unterschiedlicher Festigkeit aufweisen, sondern bei denen die lokale Festigkeit des Bauteils ganz individuell an die spätere Anwendung des Bauteils angepasst ist.Although this method avoids the above-mentioned disadvantages of “tailored tempering”, a considerable disadvantage of the method is that, due to the arrangement of energy supply devices and cooling devices described, only strip-shaped areas with different strengths can be produced. A tape produced by this method with different strength ranges therefore has the same cross-section at all points perpendicular to its longitudinal direction, whereas in practice there is also a need for starting materials which do not have strip-shaped areas of different strength, but where the local strength of the component is entirely is individually adapted to the later application of the component.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren sowie eine alternative Vorrichtung zur Herstellung eines Bandes aus umwandlungsfähigem Stahl als Vormaterial für ein Bauteil mit unterschiedlichen Festigkeitsbereichen bereitzustellen, das die vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass in dem Bauteil Bereiche mit unterschiedlichen Festigkeiten erzeugt werden, die in Länge und Breite sowie Tiefe bzw. Höhe variabel sind.It is the object of the present invention to provide an alternative method and an alternative device for producing a strip from convertible steel as a starting material for a component with different strength ranges, which overcomes the aforementioned disadvantages known from the prior art and is characterized in particular by the fact that Areas with different strengths are created in the component, which are variable in length and width as well as depth and height.

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus umwandlungsfähigem Stahl als Vormaterial für ein Bauteil mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeiten, wobei das Band von einem Coil abgewickelt und mittels einer Fördereinrichtung gefördert wird, wobei es in Förderrichtung zunächst an einer Energiezuführeinrichtung und anschließend an einer Kühleinrichtung vorbei transportiert wird, wobei zumindest ein erster Bereich des Bandes mittels der Energiezuführeinrichtung auf eine Temperatur erwärmt wird, die mindestens der Ac1-Temperatur entspricht, wodurch das Materialgefüge in diesem Bereich zumindest anteilig in Austenit gewandelt wird, während zumindest ein zweiter Bereich des Bandes nicht erwärmt und damit umgewandelt wird, und wobei der zumindest eine erste Bereich des Bandes im Anschluss an die Erwärmung mittels der Kühleinrichtung gekühlt und damit das Materialgefüge in diesem Bereich zumindest anteilig in Martensit umgewandelt und dadurch gehärtet wird, womit der erste Bereich eine erste Festigkeit aufweist, und der nicht erwärmte Bereich eine zweite Festigkeit aufweist, die niedriger ist, als die erste Festigkeit, wobei die Energiezuführeinrichtung und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung mit fortlaufender Bewegung des Bandes in beliebiger Richtung zur Förderrichtung variabel gesteuert werden, wodurch ein Band erhalten wird, das über die Bandlänge verteilt verschiedene Querschnitte mit unterschiedlicher Anordnung von ersten und zweiten Bereichen aufweist, wobei die Festigkeit der ersten Bereiche im Vergleich zu der Festigkeit der zweiten Bereiche erhöht ist.The invention solves this problem with the features of the claims and in particular by a method for producing a band from convertible steel as a starting material for a component with areas of different strengths, the band being unwound from a coil and conveyed by means of a conveying device, in the conveying direction is first transported past an energy supply device and then past a cooling device, at least a first region of the strip being heated by the energy supply device to a temperature which corresponds at least to the Ac1 temperature, as a result of which the material structure in this region is at least partially converted to austenite, while at least a second area of the belt is not heated and is converted therewith, and the at least one first region of the band is cooled after the heating by means of the cooling device and the material structure in this region is at least partially converted into martensite and hardened thereby, whereby the first region has a first strength, and the unheated area has a second strength which is lower than the first strength, the energy supply device and / or the cooling device and / or the conveying speed of the conveying device being variably controlled with continuous movement of the belt in any direction to the conveying direction, whereby a belt is obtained distributed across the length of the tape has different cross sections with different arrangement of first and second regions, the strength of the first regions being increased compared to the strength of the second regions.

Unter der Ac1-Temperatur wird die Temperatur verstanden, bei der sich Austenit zu bilden beginnt. Erfindungsgemäß wird der zumindest eine erste Bereich mittels einer Energiezuführeinrichtung mindestens auf diese Temperatur erwärmt, wobei er optional auch auf eine höhere Temperatur erwärmt werden kann, insbesondere auf eine Temperatur, die zwischen der Ac1-Temperatur und der Ac3-Temperatur oder über der der Ac3-Temperatur, bei der die Umwandlung in Austenit abgeschlossen ist, liegt. Durch die Erwärmung wird das Materialgefüge in dem ersten Bereich daher zumindest anteilig in Austenit gewandelt.The Ac1 temperature is the temperature at which austenite begins to form. According to the invention, the at least one first region is heated to at least this temperature by means of an energy supply device, wherein it can optionally also be heated to a higher temperature, in particular to a temperature which is between the Ac1 temperature and the Ac3 temperature or above which the Ac3 Temperature at which the transformation to austenite is complete. As a result of the heating, the material structure in the first region is therefore at least partially converted into austenite.

Bevorzugt erfolgt die Erwärmung des zumindest einen Bereiches nicht nur durch eine Energiezuführeinrichtung, sondern durch mehrere Energiezuführeinrichtungen und/oder die Energiezuführeinrichtung weist mehrere Energiequellen auf, die insbesondere unabhängig voneinander gesteuert werden. Besonders bevorzugte Energiequellen sind Laser.The heating of the at least one area is preferably carried out not only by an energy supply device, but by a plurality of energy supply devices and / or the energy supply device has a plurality of energy sources which are in particular controlled independently of one another. Lasers are particularly preferred energy sources.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Band aus umwandlungsfähigem Stahl von einem Coil abgewickelt und mittels einer Fördereinrichtung an der Energiezuführeinrichtung, die bevorzugt mehrere Energiequellen aufweist, sowie an einer oder mehrerer Kühleinrichtungen, die bevorzugt jeweils mehrere Kühlelemente aufweisen, vorbeitransportiert. Alternativ oder zusätzlich zu der Bewegung des Bandes an der Energiezuführeinrichtung und der Kühleinrichtung vorbei, können sich auch die zumindest eine Energiezuführeinrichtung und die zumindest eine Kühleinrichtung in dem erfindungsgemäßen Verfahren bewegen, beispielsweise können diese über eine definierte Strecke oberhalb von und beabstandet zu dem Band mit gleicher oder abweichender Fördergeschwindigkeit bewegt werden.In the method according to the invention, the strip of convertible steel is unwound from a coil and transported by means of a conveying device past the energy supply device, which preferably has several energy sources, and one or more cooling devices, which preferably each have several cooling elements. As an alternative or in addition to the movement of the belt past the energy supply device and the cooling device, the at least one energy supply device and the at least one cooling device can also move in the method according to the invention, for example they can move over a defined distance above and at a distance from the belt with the same or deviating conveyor speed.

Grundsätzlich ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Band mittels einer Fördereinrichtung bewegbar, während die Energiezuführ- und Kühleinrichtungen starr sind. Alternativ ist es auch möglich, dass nur die Energiezuführ- und Kühleinrichtungen in verschiedenen Richtungen relativ zur Oberfläche des Stahlbandes bewegbar sind, während das Band selbst nicht bewegt wird. Oder gemäß einer dritten Ausführungsform wird einerseits das Band mittels einer Fördereinrichtung bewegt, und andererseits werden auch die Energiezuführ- und Kühleinrichtungen relativ zur Bandoberfläche bewegt, z.B. mittels entsprechender Verfahreinrichtungen.Basically, according to a preferred embodiment of the method according to the invention, the belt can be moved by means of a conveyor, while the energy supply and cooling devices are rigid. Alternatively, it is also possible that only the energy supply and cooling devices can be moved in different directions relative to the surface of the steel strip while the strip itself is not being moved. Or, according to a third embodiment, on the one hand the belt is moved by means of a conveyor, and on the other hand the energy supply and cooling devices are also moved relative to the belt surface, e.g. by means of appropriate moving devices.

Um nun gemäß der bevorzugten Ausführungsform, in der das Band mittels einer Fördereinrichtung an der zumindest einen Energiezuführeinrichtung und der zumindest einen Kühleinrichtung vorbei transportiert wird, in dem geförderten Band Bereiche unterschiedlicher Festigkeit und beliebiger Geometrie zu erzeugen, gibt es grundsätzlich drei verschiedene Möglichkeiten, die jedoch auch kumulativ eingesetzt werden können. Dies sind erstens eine mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variierende Steuerung der einzelnen Energiequellen der Energiezuführeinrichtung(en), sowie der Relativgeschwindigkeit der Energiezuführeinrichtungen relativ zur Bandoberfläche, eine mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variierende Steuerung der einzelnen Kühlelemente der Kühleinrichtung(en) und eine mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variierende Steuerung der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung.In accordance with the preferred embodiment, in which the belt is transported past the at least one energy supply device and the at least one cooling device by means of a conveying device, there are basically three different possibilities in the conveyed belt, but there are three different options can also be used cumulatively. Firstly, there is a control of the individual energy sources of the energy supply device (s) which varies with the continuous movement of the belt in the conveying direction, and the relative speed of the energy supply devices relative to the belt surface, a control of the individual cooling elements of the cooling device (s) which varies with the continuous movement of the belt in the conveying direction a control of the conveying speed of the conveying device which varies with the continuous movement of the belt in the conveying direction.

Eine mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variierende Steuerung der Energiezuführeinrichtung kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass die Energiezuführeinrichtung variabel an- bzw. abgeschaltet werden kann und/oder die durch die Energiezuführeinrichtung erzeugte Temperatur erhöht oder erniedrigt werden kann. Bei Einsatz einer mehrere Energiequellen umfassenden Energiezuführeinrichtung können diese unabhängig voneinander an- und abgeschaltet werden.A control of the energy supply device which varies with the continuous movement of the belt in the conveying direction can be achieved according to the invention in that the energy supply device can be switched on and off variably and / or the temperature generated by the energy supply device can be increased or decreased. When using an energy supply device comprising several energy sources, these can be switched on and off independently of one another.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Band an einer Energiezuführeinrichtung vorbeitransportiert, die eine Vielzahl von Energiequellen, insbesondere Laser, umfasst, welche jeweils in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind, beispielsweise in einer Anordnung von jeweils 5 Reihen hintereinander zu jeweils 4 Energiequellen pro Reihe. Durch gezielte Steuerung der Brenndauer jeder einzelnen Energiequelle wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein erster Bereich auf eine Temperatur oberhalb der Ac1 -Temperatur erwärmt, der nicht oder zumindest nicht notwendigerweise streifenförmig ist, sondern je nach Bedarf eine ganz individuelle Geometrie aufweisen kann.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the strip is transported past an energy supply device which comprises a multiplicity of energy sources, in particular lasers, which are each arranged in spatial proximity to one another, for example in an arrangement of 5 rows in succession with 4 energy sources per row . By specifically controlling the burning time of each individual energy source, a first area is heated to a temperature above the Ac1 temperature in the method according to the invention, which is not or at least not necessarily strip-shaped, but depending on Can have a very individual geometry.

Eine mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variierende Steuerung der Kühleinrichtung kann auf analoge Weise dadurch erreicht werden, dass die Kühleinrichtung variabel an- bzw. abgeschaltet wird und/oder die Kühlleistung erhöht oder erniedrigt wird, während das Band an ihr vorbei gefördert wird. Das Kühlmittel kann zum Beispiel Luft, Schutzgas oder flüssig sein, wie zum Beispiel Wasser.A control of the cooling device that varies with the continuous movement of the belt in the conveying direction can be achieved in an analogous manner in that the cooling device is switched on and off variably and / or the cooling capacity is increased or decreased while the belt is being conveyed past it. The coolant can be, for example, air, protective gas or liquid, such as water.

Zusätzlich oder alternativ zu der variierenden Steuerung der Energiezuführeinrichtung und/oder der Kühleinrichtung kann auch die Fördereinrichtung mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variabel gesteuert werden, indem die Fördergeschwindigkeit des Bandes variiert wird.In addition or as an alternative to the variable control of the energy supply device and / or the cooling device, the conveyor device can also be variably controlled with the continuous movement of the belt in the conveying direction by varying the conveyor speed of the belt.

Durch die erfindungsgemäße variierende Steuerung der Energiezuführeinrichtung, der Kühleinrichtung und/oder der Fördereinrichtung wird somit ein Band erhalten, das senkrecht zu seiner Längsrichtung über die Bandlänge verteilt verschiedene Querschnitte mit unterschiedlicher Anordnung von ersten und zweiten Bereichen aufweist, wobei die Festigkeit der ersten Bereiche im Vergleich zu der Festigkeit der zweiten Bereiche erhöht ist.By varying the control of the energy supply device, the cooling device and / or the conveyor device according to the invention, a strip is thus obtained which, perpendicular to its longitudinal direction, has different cross sections distributed over the length of the strip, with a different arrangement of first and second regions, the strength of the first regions being compared to the strength of the second areas is increased.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zudem in Längsrichtung des Bandes in definierten Abständen Markierungen auf dem Band aufgebracht, wobei die Bereiche zwischen zwei Markierungen bevorzugt jeweils identische Abmaße und Eigenschaften aufweisen. Eine solche Markierung kann beispielsweise ein QR-Code, ein Barcode, eine insbesondere kreisrunde Ausnehmung im Band oder eine beliebige sonstige Markierung sein. Optional fungiert die Markierung dabei als Schneidmarke, die dem Abnehmer des Coils anzeigt, an welcher Stelle das Band zu trennen ist. Zusätzlich oder alternativ zu der Funktion der Schneidmarke kann die Markierung auch eine Information zur Verteilung der Bereiche mit unterschiedlicher Festigkeit auf dem Band beinhalten, da sich die Bereiche unterschiedlicher Festigkeit des Bandes optisch in der Regel nicht voneinander unterscheiden. In solchen Fällen ist eine Markierung hilfreich, die beispielsweise die Position eines Bereiches mit erhöhter Festigkeit anzeigt.According to an advantageous development of the method according to the invention, markings are also applied to the strip in the longitudinal direction of the strip at defined intervals, the areas between two markings preferably having identical dimensions and properties. Such a marking can be, for example, a QR code, a bar code, in particular a circular recess in the band, or any other marking. The marking optionally acts as a cutting mark, which indicates to the customer of the coil at which point the strip is to be separated. In addition or as an alternative to the function of the cutting mark, the marking can also contain information about the distribution of the areas with different strengths on the band, since the areas of different strengths of the band generally do not visually differ from one another. In such cases, a marker is helpful, which indicates, for example, the position of an area with increased strength.

QR-Codes, Barcodes oder weitere Codizes können erfindungsgemäß insbesondere in definierten Abständen von den Längsseiten des Bandes angebracht werden und beispielsweise Informationen zu dem Werkstoff, dem Lieferanten, dem Verwendungszweck, dem Herstelldatum, der Auftragsnummer und/oder zu der genauen Lage der ersten Bereiche mit erhöhter Festigkeit beinhalten. Vorzugsweise werden die Codizes dabei in dem erfindungsgemäßen Verfahren direkt in das Material des Bandes eingebracht, was insbesondere mittels der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Energiezuführeinrichtung, z.B. mittels eines Lasers, erfolgen kann. Alternativ können die Codizes auch auf die Oberfläche des Bandes aufgedruckt oder durch gezieltes Aufrauen definierter Oberflächenbereiche in die Oberfläche des Bandes eingebracht werden.According to the invention, QR codes, barcodes or other codes can be attached, in particular, at defined intervals from the long sides of the belt and, for example, include information about the material, the supplier, the intended use, the date of manufacture, the order number and / or the exact location of the first areas include increased strength. In the method according to the invention, the codices are preferably introduced directly into the material of the strip, which is done in particular by means of the energy supply device used in the method according to the invention, e.g. by means of a laser. Alternatively, the codices can also be printed on the surface of the band or introduced into the surface of the band by deliberately roughening defined surface areas.

Um eine Unterscheidung der ersten Bereiche mit erhöhter Festigkeit und der zweiten Bereiche mit niedrigerer Festigkeit noch einfacher zu gestalten, sieht das Verfahren gemäß einer Ausführungsform vor, dass die ersten und die zweiten Bereiche farblich unterschiedlich gekennzeichnet werden. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Bereiche, die durch die Temperaturzuführeinrichtung erwärmt werden, zeitgleich eine Farbmarkierung erhalten, bzw. dass die Konturen dieser Bereiche farbig umrissen werden, beispielsweise mittels eines Tintenstrahls.In order to make it even easier to distinguish between the first regions with increased strength and the second regions with lower strength, the method according to one embodiment provides that the first and second regions are marked with different colors. This takes place, for example, in that the areas which are heated by the temperature supply device are simultaneously given a color marking, or in that the contours of these areas are outlined in color, for example by means of an ink jet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine der vorgenannten Markierungen, beispielsweise ein QR-Code oder ein Barcode, auf das Band aufgebracht, wobei die Markierung nach der Auslieferung des Bandes an den Kunden bei diesem erfasst und in dessen System eingelesen wird, und sich das System des Kunden über eine geeignete Schnittstelle mit dem System des Herstellers verbindet und die in der Markierung enthaltenen Informationen abruft. Da die Markierung dabei Informationen zu der Verteilung der ersten und zweiten Bereiche innerhalb des Bandes beinhaltet, kann die weitere Prozessierung, wie z.B. das Zuschneiden, Umformen, Abkanten und/oder Kennzeichnen des Bandes vorzugsweise vollautomatisch erfolgen.According to a further embodiment of the method according to the invention, at least one of the above-mentioned markings, for example a QR code or a barcode, is applied to the band, the marking being recorded by the customer after delivery to the customer and read into his system, and the customer's system connects to the manufacturer's system via a suitable interface and retrieves the information contained in the marking. Since the marking contains information about the distribution of the first and second areas within the band, further processing, such as the cutting, reshaping, folding and / or marking of the tape is preferably done fully automatically.

Optional wird das Band aus umwandlungsfähigem Stahl in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorab oder nach dem Passieren der Kühleinrichtung mit einer metallischen und/oder nichtmetallischen Beschichtung, z.B. einer Schmelztauchbeschichtung oder einer elektrolytischen Verzinkung, versehen und/oder geschnitten, zu einem Coil aufgewickelt und/oder umgeformt. Zudem kann das Band alternativ oder zusätzlich zur metallischen Beschichtung eine nichtmetallische Beschichtung aufweisen.Optionally, the band made of convertible steel is coated with a metallic and / or non-metallic coating, e.g. a hot-dip coating or an electrolytic zinc coating, provided and / or cut, wound into a coil and / or formed. In addition, as an alternative or in addition to the metallic coating, the band can have a non-metallic coating.

Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines stahlhaltigen oder aus Stahl bestehenden Bandes als Vormaterial für ein Bauteil mit unterschiedlichen Festigkeitsbereichen, umfassend eine Steuereinheit, eine Fördereinrichtung, eine Energiezuführeinrichtung und eine Kühleinrichtung, wobei die Fördereinrichtung eingerichtet ist, ein von einem Coil abgewickeltes Band in Förderrichtung zu fördern und dieses zunächst an einer Energiezuführeinrichtung und anschließend an einer Kühleinrichtung vorbei zu bewegen, wobei die Energiezuführeinrichtung eingerichtet ist, zumindest einen ersten Bereich des Bandes auf eine Temperatur zu erwärmen, die mindestens der Ac1-Temperatur entspricht, wobei die Kühleinrichtung eingerichtet ist, den zumindest einen ersten Bereich des Bandes im Anschluss an die Erwärmung mit dem Ziel einer Härtung zu kühlen, und wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Energiezuführeinrichtung und/oder die Kühleinrichtung und/oder die Fördereinrichtung mit fortlaufender Bewegung des Bandes in Förderrichtung variabel zu steuern, wodurch ein Band erhalten wird, das über die Bandlänge verteilt verschiedene Querschnitte mit unterschiedlicher Anordnung von ersten und zweiten Bereichen aufweist, wobei die Festigkeit der ersten Bereiche im Vergleich zu der Festigkeit der zweiten Bereiche erhöht ist.The invention further relates to a device for producing a steel-containing or steel belt as a raw material for a component with different strength ranges, comprising a control unit, a conveyor, an energy supply device and a cooling device, the conveyor being set up, a tape unwound from a coil to promote in the conveying direction and this first at an energy supply device and then at one Moving the cooling device past, wherein the energy supply device is set up to heat at least a first area of the band to a temperature which corresponds to at least the Ac1 temperature, the cooling device being set up following the heating with the at least a first area the purpose of cooling, and wherein the control unit is set up to variably control the energy supply device and / or the cooling device and / or the conveying device with continuous movement of the belt in the conveying direction, whereby a belt is obtained which has different cross sections across the belt length with different arrangement of first and second areas, the strength of the first areas being increased compared to the strength of the second areas.

Bevorzugt weist die Energiezuführeinrichtung mehrere Energiequellen, z.B. Laser auf, die jeweils unabhängig voneinander durch die Steuereinheit gesteuert werden.Preferably, the energy supply device has several energy sources, e.g. Lasers that are controlled independently of each other by the control unit.

Optional weist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Markiereinrichtung auf, die eingerichtet ist, in Längsrichtung des Bandes in definierten oder frei wählbaren Abständen Markierungen auf dem Band aufzubringen, wobei die Bereiche zwischen zwei Markierungen jeweils identische oder frei wählbare Abmaße und Eigenschaften aufweisen. Die von der Markiereinrichtung aufgebrachte Markierung kann insbesondere ein QR-Code, ein Barcode oder eine als Schneidmarke dienende Ausnehmung in dem Band sein.Optionally, the device according to the invention also has a marking device which is set up to apply markings to the strip in the longitudinal direction of the strip at defined or freely selectable intervals, the areas between two markings each having identical or freely selectable dimensions and properties. The marking applied by the marking device can in particular be a QR code, a bar code or a recess in the band serving as a cutting mark.

Weiter optional weist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Einrichtung zur Farbaufbringung auf, die eingerichtet ist, die ersten Bereiche farblich zu kennzeichnen, insbesondere indem zeitgleich mit der Temperaturbehandlung durch die Energiezuführeinrichtung Farbe auf die erhitzten Bereiche aufgebracht wird.Further optionally, the device according to the invention also has a device for applying paint, which is set up to color-code the first areas, in particular by applying paint to the heated areas at the same time as the temperature treatment by the energy supply device.

Außerdem betrifft die Erfindung auch ein stahlhaltiges oder aus Stahl bestehendes Band als Vormaterial für ein Bauteil mit unterschiedlichen Festigkeitsbereichen, wobei das Band senkrecht zu seiner Längsrichtung über die Bandlänge verteilt verschiedene Querschnitte mit unterschiedlicher Anordnung von ersten und zweiten Bereichen aufweist, wobei die Festigkeit der ersten Bereiche im Vergleich zu der Festigkeit der zweiten Bereiche erhöht ist.In addition, the invention also relates to a steel-containing or steel belt as a starting material for a component with different strength areas, the belt having different cross sections perpendicular to its longitudinal direction over the length of the belt having different arrangements of first and second areas, the strength of the first areas is increased compared to the strength of the second areas.

Genaue Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Erfindung wird nun genauer anhand von Beispielen und mit Bezug auf die 1 beschrieben.The invention will now be described in more detail by means of examples and with reference to the 1 described.

Die 1 zeigt schematisch ein von einem Coil 2 abgewickeltes stahlhaltiges oder aus Stahl bestehendes Band 1, das von einer Fördereinrichtung (nicht gezeigt) an einer Energiezuführeinrichtung 3 vorbei in Förderrichtung 9 transportiert wird. Die Energiezuführeinrichtung 3 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Vielzahl von Energiequellen 6 auf, die in ihrer Gesamtheit ein Rechteck bilden. Jede einzelne der Energiequellen 6 ist dabei unabhängig von den anderen Energiequellen 6 steuerbar und insbesondere an- und abschaltbar. Die Energiezuführeinrichtung 3 ist in diesem Beispiel beidseitig zur Oberfläche des Bandes 1 angeordnet, so dass das Band 1 von beiden Seiten erhitzt werden kann.The 1 shows schematically one of a coil 2nd unwound steel-containing or steel band 1 by a conveyor (not shown) on an energy supply device 3rd over in the conveying direction 9 is transported. The energy supply device 3rd has a variety of energy sources in the embodiment shown 6 that form a rectangle in their entirety. Every single one of the energy sources 6 is independent of the other energy sources 6 controllable and in particular on and off. The energy supply device 3rd is on both sides to the surface of the tape in this example 1 arranged so that the tape 1 can be heated from both sides.

Durch gezielte Steuerung jeder einzelnen Energiequelle 6 durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) werden ausschließlich die ersten Bereiche 4 des Bandes auf eine Temperatur oberhalb der Ac1-Temperatur erhitzt, während die angrenzenden zweiten Bereiche 5 des Bandes nicht erhitzt werden. Zwecks besserer Unterscheidbarkeit der ersten Bereiche 4 von den zweiten Bereichen 5 des Bandes werden die ersten Bereiche 4 optional gekennzeichnet, beispielsweise werden deren Konturen gekennzeichnet oder es erfolgt eine farbliche Kennzeichnung der kompletten ersten Bereiche 4. Nach Passieren der Energiezuführeinrichtung 3 durchläuft das Band 1 eine in diesem Beispiel ebenfalls beidseitig zur Oberfläche des Bandes 1 angeordnete Kühleinrichtung 8, in der die erhitzten Bereiche mittels eines Kühlmittels 10 abgeschreckt und damit gehärtet werden, wodurch gegenüber den nicht gehärteten Bereichen des Bandes 1 eine höhere Festigkeit erreicht wird.Through targeted control of each individual energy source 6 by a control unit (not shown) only the first areas 4th of the ribbon is heated to a temperature above the Ac1 temperature while the adjacent second areas 5 of the tape are not heated. To make it easier to distinguish between the first areas 4th from the second areas 5 of the volume will be the first areas 4th optionally marked, for example their contours are marked or the entire first areas are color-coded 4th . After passing the energy supply device 3rd runs through the belt 1 one in this example also on both sides of the surface of the belt 1 arranged cooling device 8th , in which the heated areas by means of a coolant 10th quenched and thus hardened, thereby making the unhardened areas of the tape 1 higher strength is achieved.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird das Band 1 in dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Markierungen 7 versehen, die in dem gezeigten Beispiel Lochungen etwa auf der Bandmitte sind und als Schneidmarken dienen. Jeweils zwei Markierungen 7 begrenzen somit zwischen sich vorzugsweise einen Bereich mit identischer Anordnung von ersten Bereichen 4 und zweiten Bereichen 5 des Bandes 1, sodass beim Schneiden des Bandes 1 entlang einer Geraden senkrecht zur Längsrichtung des Bandes 1, auf der die Markierung 7 liegt, Blechstücke mit identischen Abmaßen und identischer Anordnung von ersten und zweiten Bereichen 4, 5 erhalten werden können.According to the preferred embodiment, the tape 1 in the method according to the invention with markings 7 provided, which are perforations in the example shown about the middle of the tape and serve as cutting marks. Two marks each 7 thus preferably delimit between them an area with an identical arrangement of first areas 4th and second areas 5 of the tape 1 so that when cutting the tape 1 along a straight line perpendicular to the longitudinal direction of the belt 1 on which the marker 7 lies, sheet metal pieces with identical dimensions and identical arrangement of first and second areas 4th , 5 can be obtained.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Figur sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, in the figure and in the claims can be essential both individually and in any combination for realizing the invention in its various embodiments.

Bezugszeichenliste Reference list

11: Bandtape
22nd: CoilCoil
33rd: EnergiezuführeinrichtungEnergy supply device
44th: erster Bereich des Bandesfirst area of the volume
55: zweiter Bereich des Bandessecond area of the volume
66: EnergiequelleEnergy source
77: Markierungmark
88th: KühleinrichtungCooling device
99: FörderrichtungDirection of conveyance
1010th: KühlmittelCoolant

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2006/128821 A1 [0003]
DE 102015116014 B3 [0004]

Claims

Method for producing a band (1) from convertible steel as a starting material for a component with areas of different strengths, the band (1) being unwound from a coil (2) and conveyed in the conveying direction (9) by means of a conveying device, whereby it is conveyed in the conveying direction (9) first passes an energy supply device (3) and then a cooling device (8), at least a first region (4) of the belt being heated by the energy supply device (3) to a temperature which corresponds at least to the Ac1 temperature, which means that Material structure in this area is at least partially converted to austenite, while at least a second area (5) of the strip is not heated and is therefore not converted, and the at least one first area (4) of the strip following the heating by means of the cooling device ( 8) cooled and thus the material structure in this area is at least partially converted into martensite t and thereby hardened, which has a first strength, and the unheated region (5) has a second strength, which is lower than the first strength, characterized in that the energy supply device (3) and / or the cooling device (8 ) and / or the conveying speed of the conveying device can be variably controlled with continuous movement of the belt (1) in any direction to the conveying direction (9), whereby a belt (1) is obtained which is distributed over the length of the belt, different cross sections with a different arrangement of the first and second regions (4, 5), the strength of the first regions (4) being increased compared to the strength of the second regions (5).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the energy supply device (3) has a plurality of energy sources (6) which are each controlled independently of one another.

Procedure according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that markings (7) are applied to the strip (1) in the longitudinal direction of the strip at defined or freely selectable intervals, the areas between two markings (7) each having identical or freely selectable dimensions and properties.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second regions (4, 5) are marked in different colors.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the markings (7) with the energy supply device (3) are introduced into the surface and the structure of the band (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip (1) after passing through the cooling device and the optional coating, is wound into a coil (2) and / or formed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip (1) is provided with a metallic and / or non-metallic coating after passing through the cooling device (8).

Device for producing a band (1) from convertible steel as a raw material for a component with areas of different strengths, comprising a control unit, a conveyor, an energy supply device (3) and a cooling device (8), the conveyor being set up, one of a coil (2) to convey unwound belt (1) in the conveying direction (9) and to let this first pass through an energy supply device (3) and then a cooling device (8), the energy supply device (3) being set up, at least a first area (4) of the band to a temperature which corresponds at least to the Ac1 temperature, while at least a second region (5) of the band is not heated, the cooling device being set up to connect the at least a first region (4) of the band Heating with the aim of cooling to harden, characterized in that the control unit is directed to variably control the energy supply device (3) and / or the cooling device (8) and / or the conveying device with continuous movement of the belt (1) in the conveying direction (9), whereby a belt (1) is obtained which is via the Band length distributes different cross sections with different arrangement of first and second regions (4, 5), the strength of the first regions (4) being increased compared to the strength of the second regions (5).

Device after Claim 8 , characterized by a marking device which is set up to apply markings (7) on the band (1) at defined intervals in the longitudinal direction of the band (1), the areas between two markings (7) each having identical dimensions and properties.

Band (1) as a raw material for a component with areas of different strengths, the band (1) being made of convertible steel, characterized in that the band (1) is distributed over the length of the band, different cross sections with different arrangement of first and second areas ( 4, 5), the Strength of the first areas (4) is increased compared to the strength of the second areas (5).