DE1222520B

DE1222520B - Process to avoid the formation of grooves and to improve the mechanical and technological properties of cold-rolled, rust-resistant, ferritic strips with 14 to 20% chromium

Info

Publication number: DE1222520B
Application number: DEST23138A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Mont Alfred Randak; Dipl-Ing Karl Michel
Original assignee: Stahlwerke Suedwestfalen AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1964-12-28
Filing date: 1964-12-28
Publication date: 1966-08-11
Also published as: AT272392B; GB1123364A; CH476106A; NL6516857A; LU50111A1; FR1466617A; BE674272A

Description

Verfahren zur Vermeidung der Rillenbildung, sowie zur Verbesserung der mechanischen und technologischen, Eigenschaften an kaltgewalzten, rostbeständigen, ferritischen Bändern mit 14 bis 20 % Chrom An kaltgewalzten, rostbeständigen ferritischen Bändern mit 14 bis 20% Chrom treten vielfach parallele zur Walzrichtung mehr oder weniger starke »Rillen« auf, die eine Verwendung in Fällen, wo an die Oberfläche und das Aussehen eines Fertigteils hohe Anforderungen gestellt werden, vielfach in Frage stellen. Dies gilt beispielsweise für Automobilzierteile, für Stoßstangen, Radkappen, Haushaltsgegenstände, Hohlwaren od. dgl. Es besteht die Möglichkeit, die störenden Erscheinungen durch Schleifen und Polieren am Fertigteil zu beseitigen, doch sind die durch die zusätzliche Bearbeitung anfallenden Kosten zumeist wirtschaftlich nicht vertretbar.Process for avoiding the formation of grooves, as well as for improvement the mechanical and technological properties of cold-rolled, rust-resistant, ferritic strips with 14 to 20% chromium on cold-rolled, rust-resistant ferritic strips Strips with 14 to 20% chromium are often more or less parallel to the direction of rolling less strong "grooves" on which a use in cases where the surface and the appearance of a finished part, high demands are placed on it, in many cases to question. This applies, for example, to automotive trim parts, bumpers, Hubcaps, household items, hollow ware or the like. There is the possibility of remove the disruptive phenomena by grinding and polishing the finished part, however, the costs resulting from the additional processing are mostly economical not justifiable.

B i 1 d 1 zeigt dementsprechend im Maßstab 2; 1 die Rillenstruktur auf der Oberfläche eines 17%igen Chrombandstahls. Es hat sich auch herausgestellt, daß die mit diesen Rillen behafteten Bänder nicht über die gewünschten mechanischen und technologischen Eigenschaften verfügen.B i 1 d 1 shows accordingly in scale 2; 1 the groove structure on the surface of a 17% chrome strip steel. It also turned out that the tapes afflicted with these grooves do not have the desired mechanical and technological properties.

Umfangreiche Versuche in verschiedenen Ländern haben ergeben, daß der geschilderte Fehler schon am Kaltband oder auch bei der nachträglichen Umformung beim Verbraucher (z. B. Tiefziehen) auftreten kann.Extensive tests in various countries have shown that the described defect already on the cold strip or also during the subsequent forming can occur at the consumer (e.g. deep drawing).

Diese Fehlerscheinung ist im deutschen Schrifttum, z. B. in einer Arbeit von H.-G. A p p e 1 und H. Becker, Zeitschrift für Metallkunde, 1963, S.724ff., sowie Technische Berichte, Stahlwerke Südwestfalen, September 1963 (150d), beschrieben. Geeignete Lösungswege zur Behebung dieser Erscheinungen sind hierin nicht angegeben.This error phenomenon is in German literature, z. B. in a Work by H.-G. A p p e 1 and H. Becker, Zeitschrift für Metallkunde, 1963, p.724ff., and Technical Reports, Stahlwerke Südwestfalen, September 1963 (150d). Appropriate solutions for eliminating these phenomena are not given herein.

Der erwähnte Fehler trägt in der Literatur die Bezeichnung Rillen, Wellen, ribbing and roping, ridging, washboard-effect. Bei der großen wirtschaftlichen Bedeutung, die einer Beseitigung dieses Fehlers zukommt, ist es naheliegend, daß überall an der Beseitigung dieses Problems gearbeitet worden ist.The mentioned error is called grooves in the literature, Waves, ribbing and roping, ridging, washboard effect. At the great economic The importance attached to eliminating this error is obvious that everywhere work has been done to eliminate this problem.

Die Untersuchungen haben ergeben, daß die sogenannte Rillenbildung wahrscheinlich auf die ausgeprägte zeilige Anordnung der Karbide bzw. auch der Ferritkörper zurückzuführen ist. Diese charakteristische Struktur entsteht offenbar bereits durch den Warmwalzvorgang und ist ein Zeichen dafür, daß im Gefüge infolge Entmischungen eine ausgeprägte Heterogenität vorliegt.The investigations have shown that the so-called grooving probably due to the pronounced row arrangement of the carbides or the ferrite bodies is due. This characteristic structure is evidently already created by the hot rolling process and is a sign that the structure as a result of segregation there is pronounced heterogeneity.

Die Bemühungen gehen daher dahin, die zeilige Anordnung des Gefüges als wahrscheinliche Ursache der Rillenbildung zu beseitigen.The efforts therefore go to the linear arrangement of the structure as the likely cause of the scoring.

In mehreren Druckschriften werden Verfahren zur Vermeidung der Rillenbildung durch Zulegieren von bis zu 0,75 % Niob oder Vanadium gelehrt, z. B. in der USA.-Patentschrift 2 965 479 und den französischen Patentschriften 1284 290 und 1338498. In several publications methods for avoiding the formation of grooves by adding up to 0.75% niobium or vanadium are taught, z. In U.S. Patent 2,965,479 and French Patent Nos. 1284 290 and 1338498.

Die vorgenannten Elemente sollen durch Abbinden von Kohlenstoff und Stickstoff eine zeilige Anordnung der Karbide bzw. Nitride verhindern.The aforementioned elements are said to be by setting carbon and Nitrogen prevent the carbides or nitrides from being arranged in a row.

Die Legierungselemente Niob und Vanadium verändern aber den Werkstoff in seinem Verhalten. Zum Beispiel ändern sich die Festigkeitseigenschaften, und es wird die Polierfähigkeit, die gerade bei diesem Stahl eine große Rolle spielt, erheblich verschlechtert. Außerdem verteuert das Verfahren die Herstellungskosten.The alloying elements niobium and vanadium change the material in his behavior. For example, the strength properties change, and it is the ability to polish, which plays a major role in this steel, significantly deteriorated. In addition, the process increases the manufacturing costs.

Die USA.-Patentschriften 3 128 211 sieht neben einer Zulegierung von Niob eine Verbesserung des Gußgefüges durch Rütteln, Kaltvergießen oder Zugabe eines keimbildenden Mittels vor. Außerdem soll durch mehrfaches Zwischenglühen bei der Kaltwalzung die Rilligkeit vermieden werden.The USA. Patents 3,128,211 provides in addition to an addition of Niobium an improvement of the cast structure by shaking, cold casting or adding a nucleating agent. In addition, by repeated intermediate annealing at the Cold rolling the scoring can be avoided.

Das mehrfache Zwischenglühen bei der Kaltwalzung kann aus wirtschaftlichen Gründen jedoch nur in Sonderfällen zur Anwendung kommen.The multiple intermediate annealing in cold rolling can be economical Reasons are only used in special cases.

In anderen Druckschriften sind besondere Glühverfahren bekanntgeworden, die die zeilige Anordnung der Ferritkörner und Karbide beseitigen sollen. Diese Verbesserung soll durch verschieden langes Glühen oberhalb des Umwandlungspunktes im Zweiphasengebiet (Austenit), vorzugsweise im Bereich zwischen 950 und 1050° C,.mit anschließender normaler Abkühlung und üblicher Glühung unterhalb des Umwandlungspunkts, zum Teil auch während der Kaltwalzung erreicht, werden (vgl. zum Beispiel die USA.-Patentschriften 2 772 992, 2 808 353 und 3 139 358). .In other publications, special annealing processes have become known, which are intended to eliminate the linear arrangement of the ferrite grains and carbides. These Improvement should be achieved by annealing for different lengths of time above the transformation point in the two-phase region (austenite), preferably in the range between 950 and 1050 ° C, .with subsequent normal cooling and normal annealing below the transition point, partly also achieved during cold rolling (cf. U.S. Patents 2,772,992, 2,808,353 and 3,139,358). .

Bei allen diesen Verfahren bestand die Lösung der Aufgabe grundsätzlich darin, während eines einzigen Glühprozesses durch längere ödet kürzere Glühzeiten bei hohen Temperaturen eine Auflösung der Karbide und gleichzeitig ein Kornwachstum der Ferritkörner zu erreichen.In all of these processes, the problem was solved in principle in it, during a single annealing process through longer or shorter annealing times at high temperatures dissolution of the carbides and grain growth at the same time to achieve the ferrite grains.

Jedoch bietet keiner dieser Vorschläge eine technisch und vor allem wirtschaftlich befriedigende Lösung, denn die Glühung oberhalb des Umwandlungspunkts bewirkt selbst bei kurzen Glühzeiten eine starke Verschlechterung der Oberfläche, die bei den hohen Anforderungen eine normale Verwendung der Bänder in Frage. stellt oder zusätzliche Arbeitsgänge, wie Schleifen. od. ä.- erforderlich macht.However, none of these suggestions offer a technical and most important aspect economically satisfactory solution, because the annealing above the transition point causes a severe deterioration of the surface even with short annealing times, the normal use of the tapes in question with the high demands. represents or additional operations such as grinding. or the like - makes it necessary.

Das Problem - der technisch einwandfreien und wirtschaftlich vertretbaren Beseitigung der sogenannten _Rillenbildung ist also bis heute ungelöst geblieben.The problem - the technically flawless and economically justifiable The elimination of so-called grooving has remained unsolved to this day.

überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß durch eine- bestimmte Wärmebehandlung bei der Warmbandglühung, die stufenweise bei niedrigen Temperaturen und entsprechenden Glühzeiten durchgeführt wird, die besprochene Rilligkeit vermieden werden kann.Surprisingly, it has now been shown that by a certain Heat treatment in hot strip annealing, which is carried out in stages at low temperatures and corresponding annealing times is carried out, the discussed grooving is avoided can be.

Versuche, die zunächst bei Einzeltemperaturen zwischen 780 und 920° C durchgeführt wurden, erbrachten selbst bei extrem langen Haltezeiten von mehr als 100 Stunden keine Beseitgung des Fehlers, da hierdurch allein eine merkliche Gefügeverbesserung im Sinne einer Beseitigung der zeiligen Struktur nicht erreichbar war.Attempts at first at individual temperatures between 780 and 920 ° C, even with extremely long hold times, yielded more The error has not been eliminated for more than 100 hours, since this alone is a noticeable one Structural improvement in the sense of eliminating the linear structure cannot be achieved was.

Erst durch die Kombination einer höheren mit einer direkt anschließenden tieferen Temperatur bei entsprechenden Glühzeiten erfährt das Gefüge, wie durch weitere Versuche festgestellt wurde, eine starke Veränderung, die in einer Verbesserung der Kornstruktur und einer Auflösung der Karbidzeilen resultiert.Only through the combination of a higher one with a directly following one The structure experiences a lower temperature with corresponding annealing times, how through Further attempts found a strong change resulting in an improvement the grain structure and a dissolution of the carbide lines results.

Danach besteht das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung der sogenannten Rillenbildung (Ribbing and Roping, Riding) sowie zur Verbesserung des Mikrogefüges zwecks Erhöhung der mechanischen und technologischen Eigenschaften an kaltgewalzten, rostbeständigen ferritischen Stahlbändern mit 14 bis 20 % Cr während der üblichen Haubenglühung der Warmbänder darin, daß in einer ersten Verfahrensstufe das Warmband als Bund (Coil) zunächst bis zu 10 Stunden im Bereich zwischen 750 und 970° C geglüht wird, wobei die Glühtemperatur vorzugsweise wenig unter bzw. im Bereich der beginnenden Austenitbildung, d. h. mindestens 50° C unter und maximal 50° C über der beginnenden Austenitbildung liegen- soll, und daß in einer zweiten Verfahrensstufe eine Ofenabkühlung auf einen Bereich zwischen 700 und 850° C erfolgt und daß in diesem Bereich bis zu 40 Stunden gehalten wird, wobei der Zusammensetzung des Stahls entsprechend die Temperatur der optimalen Rekristallisationsgeschwindigkeit anzustreben ist.Then there is the inventive method to avoid the so-called Grooving (ribbing and roping, riding) and improving the microstructure to increase the mechanical and technological properties of cold-rolled, rust-resistant ferritic steel strips with 14 to 20% Cr during the usual Hood annealing of the hot strip in that the hot strip in a first process stage as a coil initially annealed for up to 10 hours in the range between 750 and 970 ° C is, wherein the annealing temperature is preferably a little below or in the range of the beginning Austenite formation, d. H. at least 50 ° C below and a maximum of 50 ° C above the beginning Austenite formation should lie, and that in a second process stage a furnace cooling takes place in a range between 700 and 850 ° C and that in this range up to is held for 40 hours, depending on the composition of the steel Temperature of the optimal recrystallization rate is to be aimed for.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Glühung der ersten Verfahrensstufe etwa 1 Stunde bei 910° C und die der zweiten etwa 8 Stunden bei 810° C durchgeführt wird.Another advantageous embodiment of the method according to the invention is that the annealing of the first process stage for about 1 hour at 910 ° C and that of the second is carried out at 810 ° C for about 8 hours.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die obere Glühtemperatur der .ersten Verfahrensstufe also noch im Ferritgebiet, doch können eventuell schon geringe Mengen Austenit vorliegen, die jedoch keineswegs erforderlich sind.In the method according to the invention, the upper annealing temperature is the .first process stage so still in the ferrite area, but can possibly already small amounts of austenite are present, which, however, are by no means necessary.

Bei den Versuchen wurde außerdem festgestellt, daß der gefundene Effekt dann nur in wesentlich geringerem Maße eintritt, wenn zwischen der ersten und der zweiten Verfahrensstufe das Glühgut aus irgendwelchen Gründen aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt wird.In the tests it was also found that the effect found then only occurs to a much lesser extent if between the first and the second stage of the process, the annealing material is removed from the furnace for whatever reason and cooled to room temperature.

Vielmehr zeigte es sich, daß der erfindungsgemäße Effekt nur mit Hilfe der offenbarten kontinuierlichen Stufenglühung, und zwar zuerst bei einer höheren und anschließend bei einer tieferen Temperatur während verhältnismäßig kurzer Glühzeiten erreicht wird.Rather, it was found that the effect according to the invention can only be achieved with the aid the disclosed continuous step annealing, first at a higher one and then at a lower temperature for relatively short annealing times is achieved.

Da das beschriebene Glühverfahren im Bereich der bisher betrieblich durchgeführten Glühungen liegt, entstehen vorteilhafterweise keine wesentlichen Mehrkosten.Since the annealing process described is in the range of previously operational performed annealing is, advantageously no significant Additional costs.

In den nachfolgenden Beispielen und den B i 1 d e r n 1 bis 5 wird die Erfindung näher erläutert. Die in diesen Beispielen wiedergegebenen Versuchsergebnisse sowie die Aufnahmen bzw. Mikroaufnahmen beziehen sich auf Durchschnittswerte und -befunde von Reihenversuchen. Beispiel 1 Chromstahlbänder der nachstehend chemischen Zusammensetzung: C Si Mn P S Cr Ni Mo N2 0,05 0,44 0,28 0,021 0,010 17,40 0,20 0,08 0,0362 entsprechend dem Typ DIN X 8 Cr 17 oder AISI 430 wurden als Warmband von 3 mm Dicke folgendermaßen geglüht: Fertigung nach konventionellem Verfahren a) 4 Stunden halten bei 830° C; b) Luftabkühlung; c) anschließend wurde das Band von 3 mm auf 0,8 mm kalt gewalzt, im Durchlaufofen bei etwa 850° C geglüht und gebeizt.The invention is explained in more detail in the following examples and in FIGS. 1 to 5. The test results reproduced in these examples as well as the recordings or micrographs relate to average values and results from series tests. Example 1 Chrome steel strips with the following chemical composition: C Si Mn PS Cr Ni Mo N2 0.05 0.44 0.28 0.021 0.010 17.40 0.20 0.08 0.0362 in accordance with the DIN X 8 Cr 17 or AISI 430 type, hot strip 3 mm thick was annealed as follows: Production according to the conventional process a) hold at 830 ° C. for 4 hours; b) air cooling; c) the strip was then cold-rolled from 3 mm to 0.8 mm, annealed in a continuous furnace at about 850 ° C. and pickled.

Befund nach b) und c): starke Rillenbildung.Findings according to b) and c): strong grooving.

-- B i 1 d 2 zeigt die Mikroaufnahme eines Warmbands, 3 mm, 3 Stunden bei 830° C betriebsmäßig geglüht. Der Maßstab dieses B i 1 d e s 2 sowie der weiteren B i 1 d e r 3 bis 5 beträgt 500: 1, d. h., 5 mm Bildlänge entsprechen 10 R., B i 1 d 3 zeigt dasselbe Warmband gemäß B i 1 d 2 auf 0,8 mm gewalzt und geglüht.- B i 1 d 2 shows the photomicrograph of a hot strip, 3 mm, annealed during operation at 830 ° C. for 3 hours. The scale of this B i 1 of 2 and the other B i 1 of 3 to 5 is 500: 1, that is, 5 mm image length corresponds to 10 rows, B i 1 d 3 shows the same hot strip according to B i 1 d 2 to 0, 8 mm rolled and annealed.

Beispiel 2 Fertigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von Bändern derselben Zusammensetzung und Vorbehandlung wie bei Beispiel 1 a) 1 Stunde halten bei 910° C; b) Ofenabkühlung auf 810° C, Haltezeit 8 Stunden; c) Luftabkühlung; d) anschließend wurde das Band auf üblichem Wege wie unter 1, c) weiterverarbeitet.Example 2 Production using the method according to the invention of tapes of the same composition and pretreatment as in Example 1 a) 1 Hold at 910 ° C for one hour; b) furnace cooling to 810 ° C., holding time 8 hours; c) Air cooling; d) then the tape was in the usual way as under 1, c) further processed.

Befund nach c) und d): keine Rillenbildung. Bild 4 zeigt ein erfindungsgemäß behandeltes Warmband, 3 mm, 1 Stunde bei 910° C und 8 Stunden bei 810° C geglüht.Findings according to c) and d): no formation of grooves. Figure 4 shows one according to the invention treated hot strip, 3 mm, annealed for 1 hour at 910 ° C and 8 hours at 810 ° C.

B i 1 d 5 zeigt dasselbe Warmband gemäß B i 1 d 4 auf 0,8 mm gewalzt und geglüht.B i 1 d 5 shows the same hot strip according to B i 1 d 4 rolled to 0.8 mm and annealed.

Wie das B i 1 d 2 zeigt, ist bei einem in üblicher Weise geglühten Warmband vor der Kaltwalzung festzustellen, daß die Karbide parallel in zeiliger Form angeordnet sind, und zwar in Ketten entlang den Ferritkorngrenzen.As the B i 1 d 2 shows, is annealed in the usual way Hot strip before cold rolling to find that the carbides are parallel in rows Shape are arranged, in chains along the ferrite grain boundaries.

Nach B i 1 d 3 sind diese Verhältnisse nach der Kaltwalzung und Endglühung kaum verbessert. Man sieht weiterhin die zeilig angeordneten Karbideinschlüsse als vermutliche Ursache der Rillenbildung.According to B i 1 d 3, these conditions are after cold rolling and final annealing hardly improved. You can still see the rows of carbide inclusions as presumed cause of the groove formation.

B i 1 d 4 zeigt das nach der erfindungsgemäßen, kontinuierlichen Stufenglühung behandelte Material. Man sieht im Gegensatz zu dem Material nach B i 1 d 2 hier einerseits noch deutlich die grob rekristallisierten Ferritkörper, zum anderen sind die Karbide nicht mehr bevorzugt an den Korngrenzen ausgeschieden. Besonders hervorzuheben ist die beträchtliche Abschwächung der zeilenförmigen Orientierung der Karbidkörner.B i 1 d 4 shows this after the continuous step annealing according to the invention treated material. In contrast to the material according to B i 1 d 2 you can see here on the one hand still clearly the coarsely recrystallized ferrite bodies, on the other hand the carbides are no longer preferentially precipitated at the grain boundaries. Of particular note is the considerable weakening of the linear orientation of the carbide grains.

Es sei zusätzlich auf das erhebliche Anwachsen der Karbidkörner im Gegensatz zu den vielen kleinen Körnern nach B i 1 d 2 hingewiesen.In addition, the considerable growth of the carbide grains in the In contrast to the many small grains pointed out according to B i 1 d 2.

Diese in B i 1 d 4 wiedergegebene, weitgehend gleichmäßige Verteilung der Karbide ist, wie aus B i 1 d 5 hervorgeht, im Zuge der Kaltverformung nicht nur erhalten geblieben, sondern hat sich darüber hinaus einer nahezu statistischen Verteilung genähert. Zu bemerken ist auch, daß die Grobkornausbildung nach B i 1 d 4 durch die Kaltverformung erwartungsgemäß verfeinert wurde.This largely uniform distribution reproduced in B i 1 d 4 the carbide is, as can be seen from B i 1 d 5, not in the course of cold working has only been preserved, but has also become an almost statistical one Distribution approximated. It should also be noted that the coarse grain formation according to B i 1 d 4 was refined as expected by the cold working.

Das Ergebnis zahlreicher Betriebsversuche bei der Weiterverarbeitung des erfindungsgemäß behandelten Materials ergab eine volle Bestätigung dieser auf den gefundenen Effekt zurückzuführenden Erscheinungen insofern als die Rillenbildung nachweislich beseitigt bzw. weitgehend abgeschwächt werden konnte; die Polierfähigkeit dieses Materials sowie sein Glanz wiesen die eingangs beschriebenen Fehlerscheinungen nach dem Stand der Technik nicht mehr auf.The result of numerous operational trials during further processing of the material treated according to the invention gave full confirmation of this phenomena attributable to the found effect inasmuch as the formation of grooves demonstrably could be eliminated or largely weakened; the polishing ability this material as well as its gloss showed the deficiencies described at the beginning according to the state of the art.

In übereinstimmung mit der festgestellten, verbesserten Mikrohomogenität wurde auch erwartungsgemäß eine Verbesserung der mechanischen und technologischen Eigenschaften, insbesondere bezüglich des Verhältnisses von Längs- und Querwerten, festgestellt. Hier ergaben sich teilweise überraschende Werte, deren Nachweis vorbehalten bleibt.In accordance with the determined, improved microhomogeneity was also expected to see an improvement in mechanical and technological Properties, in particular with regard to the relationship between longitudinal and transverse values, established. In some cases, surprising values were obtained here, but we reserve the right to prove them remain.

Claims

Claims: 1. Method for avoiding the so-called groove formation as well as to improve the microstructure in order to increase the mechanical and technological Properties of cold-rolled, rust-resistant ferritic steel strips with 14 up to 20% Cr during the usual hood. annealing of the hot strip, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that in a first process stage the hot strip as Bundle is initially annealed for up to 10 hours in the range between 750 and 970 ° C, wherein the annealing temperature is preferably a little below or in the range of the beginning Austenite formation, d. H. at least 50 ° C below and a maximum of 50 ° C above the beginning Austenite should be, and that in a second process stage a furnace cooling takes place in a range between 700 and 850 ° C and that in this range up to is held for 40 hours, depending on the composition of the steel Temperature of the optimal recrystallization rate is to be aimed for.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the annealing of the first process stage about 1 hour at 910 ° C and that of the second about 8 hours at 810 ° C will.