DE1483017B2

DE1483017B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung kaltgewalzter Stahlbleche niedrigen Kohlenstoffgehaltes

Info

Publication number: DE1483017B2
Application number: DE19651483017
Authority: DE
Inventors: Kazuo; Shimomura Takayoshi; Tanaka Nobuo; Kamata Takashi; Wada Susumu; Kawasaki Kanagawa Matsudo (Japan)
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1964-07-28
Filing date: 1965-07-28
Publication date: 1972-10-12
Also published as: GB1121461A; BE667545A; DE1483017A1; AT282672B; ES315900A1

Description

ist die graduelle Abkühlung gemäß vorliegender Er- soweit als möglich vorzugsweise vor der Überalterungs-

findung für das Kornwachstum von Bedeutung. stufe weich gemacht werden. Es ist demgemäß zweck-

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeich- mäßig, die Bänder während der Durchwärmungs-

nung näher erläutert. Es zeigt und Abkühlungsstufe weich zu machen. Bei bekannten

F i g. 1 eine schematische Darstellung, die einen 5 Überalterungsverfahren, wie z. B. bei dem Verfahren

Vergleich einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlung nach der USA.-Patentschrift 3 099 592, wird die Über-

mit einer herkömmlichen Wärmebehandlung veran- alterung in einer nicht oxydierenden Atmosphäre bei

schaulicht, 250 bis 450⁰C während 15 bis 30 Minuten durchge-

F ig. 2 ein Diagramm, das eine Überalterungs- führt. Wenn jedoch eine Wärmebehandlung bei 450° C

charakteristik nach der Erfindung veranschaulicht, io 15 Minuten lang durchgeführt wird, kann sicher ge-

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Ferrit- schlossen werden, daß die Ausscheidung des Kohlen-Struktur eines erfindungsgemäß hergestellten Stahl- Stoffs noch nicht vollständig durchgeführt ist. Diese blechs, und zwar eine graphische Reproduktion einer Tatsache ist eine Folge der praktisch bei dem bemikroskopischen Fotografie mit einer Vergrößerung kannten Verfahren nicht existenten Durchwärmstufe. 1:200, 15 und einer kürzeren Abkühlstufe von weniger als 5 Se-

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Karbid- künden. Die in Fig. 2 dargestellte Kurve ό' wurde

struktur eines neuartigen Stahlblechs, und zwar eine von den Werten der Überalterungstemperaturen und

graphische Reproduktion einer mikroskopischen Foto- der Behandlungszeiten aufgezeichnet, wie diese in der

grafie mit einer Vergrößerung von 1:500. genannten USA.-Patentschrift beschrieben sind.

Das Band durchläuft nacheinander mehrere Be- 20 In der Praxis ist es bei dem erfindungsgemäßen

handlungszonen mit gleicherVqrschubgeschwindig- Verfahren in Anbetracht der Kühlperiode und der

keit; zunächst wird es auf eine Temperatur zwischen Überalterungsperiode erwünscht, eine Überalterungs-

demRekristallisationspunkt und 700° C rasch erwärmt. behandlung bei 300 bis 350° C während 30 bis 10 Minu-

Erfindungsgemäß wird das Band sodann wenigstens ten längs der Kurve a' durchzuführen. Insbesondere

20 Sekunden bei Temperaturen zwischen der Re- 25 ist es zu empfehlen, das Stahlblechband bei einer ge-

kristallisationstemperatur und 700° C gehalten, bei- wählten Temperatur innerhalb des beschriebenen

spielsweise bei 59O⁰C. Es wurde festgestellt, daß es als Bereiches aufzuspulen und in einer nicht oxydierenden*

wichtige Bedingung für die Durchführung des erfrn- Atmosphäre während der gewünschten Zeitdauer zu

dungsgemäßen Verfahrens anzusehen ist, die Durch- halten.

wärmung wenigstens 20 Sekunden lang andauern zu 30 Die Abschreckvorgänge unterhalb von 400° C führen lassen. F i g. 3 zeigt eine graphische Darstellung einer zu keiner merklichen Härtesteigerung. Es wurden mikroskopischen Fotografie eines Beispieles bei ge- praktische Abschreckversuche von 400⁰C durchgewachsenem Korn, wobei eine sogenannte Durch- führt, wobei verschiedene Abkühlungsgeschwindigwärmung von 20 Sekunden stattgefunden hat. Es wird keiten von 19 bis 700° C pro Stunde angewandt die Ferrit-Struktur des gemäß der Erfindung behan- 35 wurden. Dabei wurde festgestellt, daß durch derartige delten Stahlblechs ersichtlich. Abschreckvorgänge keine wesentliche Differenz in den

Erfindungsgemäß wird das wenigstens 20 Sekunden mechanischen Eigenschaften des Stahlblechs erzeugt

bei Temperaturen zwischen der Rekristallisations- wird, die auf die vofbeschriebene Weise überaltert

temperatur und 700 ⁰C gehaltene Band anschließend worden waren. Aus diesem Grunde wurden beim

in wenigstens 20 Sekunden auf 400° C abgekühlt und 40 erfindungsgemäßen Verfahren praktisch keine Grenzen

4 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Diese in der Abkühlungsgeschwindigkeit festgelegt, die

optimale Beziehung zwischen der Zeitdauer und der demgemäß auf Wunsch so gewählt werden kann, wie

Behandlungstemperatur, bei denen im wesentlichen dies nach den jeweiligen Erfordernissen am günstig-

der gesamte Kohlenstoff in Form von Karbiden aus- sten ist.

geschieden wird, ergibt sich aus der in F i g. 2 mit α' 45 F i g. 1 zeigt Vergleichskurven repräsentativer

bezeichneten Überalterungsbehandlungskurve. Wärmebehandlungen gemäß der Erfindung und ge-

Sie zeigt in einer logarithmischen Skala die Ab- maß dem Stand der Technik, wobei die Kurve α das hängigkeit zwischen den Temperaturen und Behänd- erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet, während lungszeiten zur Verwirklichung einer vollständigen die Kurve b den Daten der genannten USA.-Patent-Überalterung, bei welcher der Kohlenstoff praktisch 50 schrift folgt. Die Kurve c repräsentiert ein altes hervollständig ausgeschieden wird und die ausgeschie- kömmliches Weichglühverfahren. In der Kurve α liegt denen Karbide groß genug geworden sind. Als Beispiel die Überalterungstemperatur bei ungefähr 350°C. zeigt F i g. 4 ein Schliffbild, welches die Karbidstruktur Die Kurve d stellt ein Beispiel einer Temperatur dar, erkennen läßt. Das Schliffbild wurde einem Stahlblech- bei welcher die Rekristallisation kaltgewalzter Stahlstreifen entnommen, der einer Wärmebehandlung bei 55 bänder mit niedrigem Kohlenstoffgehalt vollständig 350° C 10 Minuten lang ausgesetzt war, um eine voll- durchgeführt ist. Der Bereich oberhalb dieser Temständige Ausscheidung des Kohlenstoffs zu bewirken. peratur entspricht dem wirksamen Durchwärmbereich

Zum Vergleich wurden weitere Versuche mit Stahl- bzw. dem Bereich zwischen Rekristallisationstempera-

blechbändern durchgeführt, wobei eine Rekristalli- tür und 700° C, der bei dem erfindungsgemäßen Ver-

sation bewirkt wurde, ohne daß die Körner wachsen 60 fahren Anwendung findet. Aus dieser Figur geht ein

konnten. Dann wurde ein Überalterungsvorgang spezifisches Beispiel der Wärmebehandlung, wie sie

durchgeführt, um die vorerwähnte Karbidstruktur zu erfindungsgemäß erfolgt, hervor,

erhalten. Dabei wurde festgestellt, daß das Weich- .

machen während der Überalterung sehr begrenzt ist. e 1 s ρ 1 e

Wenn überlegene Stahlbleche hergestellt werden sollen, 65 Kaltgerollte Stahlblechbänder mit niedrigem Koh-

die insbesondere für Tief zieh verfahren geeignet sind, lenstoff gehalt, 0,5 mm dick, mit den folgenden chemi-

und wenn hierbei eine kontinuierliche Wärmebehand- sehen Zusammensetzungen wurden einer Behandlung

lung durchgeführt werden soll, sollten die Bänder unterzogen:

Chemische Zusammensetzung

Muster Mummer	C	Mn	P	S	N₂
I II	0,06 0,07	0,27 0,27	0,011 0,012	0,014 0,014	0,0020 0,0019

Die Bänder wurden mit einer Geschwindigkeit von 80 m pro Minute vorgeschoben und bei 700⁰C geglüht. Das Überalterungsverfahren wurde bei 300° C 30 Minuten lang durchgeführt.

Die Eigenschaften der so behandelten Bänder sind nachstehend im Vergleich mit konventionell behandelten Bändern aufgeführt

	Art des	Glätten	HR	Versuchsergebnisse	Streckgrenze	im² ß	Zugfestigkeit	im² Q	Dehnung	U Q
Muster	Verfahrens	0	30 —Γ	Ericksen-	kg/n L	28,7	kg/n L	35,3	0 L	46,3
Nummer	Konventionell	1,5	55,5	Wert	29,6	28,6	35,8	37,7	45,3	39,5
		0	56,4	8,5	27,4	27,6	37,6	46,4	38,2	50,5
τ	Erfindungsgemäß	1,5	50,8	8,6	27,6	24,8	33,8	34,6	33,9	44,8
1		0	51,6	8,8	24,1	29,7	34,5	35,5	44,1	45,2
	Konventionell	1,5	55,8	9,6	29,8	28,1	35,3	38,2	44,2	—38,7
		0 '	56,3	8,4	27,5	•27,7	38,5	33,6	38,2	48,8
. π _. ·	Erfindungsgemäß	1,5	49,8	8,7	27,4	24,3	~"3~3-,8^	34,5	46,6	45,7
			- 50,5	8,9	24,4		34,2		44,3
		9,2

In der obigen Tabelle bedeutet »L« in Längsrichtung und »ß« in Querrichtung.

Die obigen Ergebnisse wurden mit HiKe von Bändern erlangt, die geglüht waren sowie solchen, die außerdem einem Dressierwalzvorgang von 1,5 °/₀ unterworfen wurden. Es ist klar ersichtlich, daß die Qualitätsverbesserung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erlangt wird, jenen bekannten Verfahren weit überlegen ist, die bisher zur Herstellung von Tiefziehblechen benutzt wurden.

' , ' B eispiel 2

Gleiche Stahlblechbänder mit den folgenden Zusammensetzungen wurden in gleicher Weise wie bei dem vorhergehenden Beispiel 1 behandelt:

35

Beispiel

III
IV

Chemische Zusammensetzungen

I Mn I P SI

0,05
0,06

0,28
0,40

0,015
0,015

N₂

0,019
0,015

0,0020
0,0015

Die Glühtemperatur betrug 700⁰C und die Bandgeschwindigkeit 180 m/min. Die Dicke der Streifen war:

bei dem Beispiel Nr. III 0,229 mm,
bei dem Beispiel Nr. IV 0,243 mm.

Die Wärmebehandlung wurde mit einer Temperatur bei 350° C 10 Minuten lang durchgeführt. Die Versuchsergebnisse, die mit dem so behandelten Blechband erlangt wurden, sind nachstehend aufgeführt: Die behandelten Bänder sind bei diesem Beispiel sehr dünn, und zwar in der Größenordnung von Weißblech.

Es wurden derart behandelte dünne Bleche auf Fehlstellen untersucht, die, wenn sie bei Dosen auftreten, sehr nachteilig sind.

Die Versuche wurden in den folgenden vier Behandlungsstufen durchgeführt:

1. nach der Verzinnung,

2. nach künstlicher Alterung bei 100⁰C während 40 Minuten. Dies entspricht einer Lagerung während eines Monats bei Normaltemperatur,

. 3. nach künstlicher Alterung bei 100° C für zwei Stunden. Dies entspricht einer Lagerung von drei Monaten unter normalen Bedingungen,
4. nach künstlicher Alterung bei 200° C für 10 Minuten entsprechend der Druckbedingung.

Die Faltversuche wurden in üblicher Weise mit einem Krümmungsradius von 2,5 cm durchgeführt.

40

45

Muster
Nr.

Axt des Glühens

1 L	Q	- 2 L	Versuchserj ß	;ebnisse: L	ß	4. L
a	b	b	C	b	C	C
a	a	a	b	a	a	a
a	b	C	C	C	C	C
a	a	a	a	a	a	b

III
IV

konventionell
erfindungsgemäß

Die Bedeutung von L und Q ist die gleiche wie bei eine beträchtliche Entwicklung von Kerben, die für dem Beispiel 1. Die Bezeichnung α bedeutet: keine 65 praktische Zwecke nicht zulässig sind. Kerben; die Bezeichnung b bedeutet ein geringfügiges Auftreten von Kerben, soweit diese für praktische

Zwecke zulässig sind. Die Bezeichnung c bedeutet Aus den vorstehenden Versuchsergebnissen ist erkennbar, daß herkömmliche Weißbleche, wenn sie unter normalen Bedingungen einen Monat lang ge-

lagert wurden, eine starke Tendenz zeigen, nachteilige Kerben zu entwickeln, wenn sie zu Dosen verarbeitet werden, während entsprechende, gemäß der Erfindung behandelte Bleche sehr dauerhaft sind und Eigenschaften zeigen, die einer Lagerung von drei Monaten

und langer unter normalen Umgebungsbedingungen entsprechen. Diese Erzeugnisse sind auch bei Bedruckungen dauerhaft, ohne daß irgendwelche Kerben entstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ono

Claims

1 2 verfahren« mit eng aufgewickelten Windungen entPatentansprüche: wickelt, das schubweise Eingang in die Praxis gefunden hat. Bei diesem Verfahren werden dicht aufge-

1. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebe- wickelte Rollen aus Walzprodukten in ein Gehäuse handlung kaltgewalzter Stahlbleche niedrigen Koh- 5 eingelegt und in einer geeigneten Gasatmosphäre einer lenstoffgehaltes, bei dem das Band nacheinander Wärmebehandlung unterworfen, bei der die von den mehrere Behandlungszonen mit gleicher Vor- Rollen angenommene, höhere Temperatur im wesentschubgeschwindigkeit durchläuft und bei dem das liehen bis zu dem ^-Umwandlungspunkt steigt und Band auf eine Temperatur zwischen dem Re- bei dieser Temperatur mehrere Stunden belassen wird, kristallisationspunkt und 700⁰C rasch erwärmt io wobei dann eine allmähliche Abkühlung auf Normalwird, von dieser Temperatur auf 400° C abgekühlt temperatur erfolgte. Nach dieser Wärmebehandlung und bei dieser Temperatur gehaspelt wird, da- weisen die Erzeugnisse verbesserte Tiefzieheigenschafdurch gekennzeichnet, daß das Band ten auf, die die Durchführung praktisch aller Tiefziehwenigstens 20 Sekunden bei Temperaturen zwischen arbeitsgänge, die gewöhnlich erforderlich sind, erlaubt, der Rekristallisationstemperatur und 700° C ge- 15 Dieses Verfahren hat jedoch einen schwerwiegenden halten, in wenigstens 20 Sekunden auf 400⁰C ab- Nachteil, der darin besteht, daß eine sehr lange Glühgekühlt und vier Minuten bei dieser Temperatur periode erforderlich ist, wobei diese Periode z. B. gehalten wird. · mehrere zehn Stunden andauert, was naturgemäß

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- eine stark verminderte Produktivität zur Folge hat. zeichnet, daß das Band auf eine Temperatur von 20 Um dies zu vermeiden, werden gleichzeitig mehrere 35O⁰C abgeschreckt und auf dieser Temperatur dicht aufgewickelte Rollen in einem Behandlüngsofen

' 10" Minuten gehalten wird. ' geglüht. Dieses VeTrahien ecgibt jedoch wiederum

3. Wärmebehandlungsverfahren nach Anspruchl, große Schwierigkeiten hinsichtlich der gewünschten dadurch gekennzeichnet, daß das Band auf eine gleichmäßigen Erwärmung der Rollen; die Folge Temperatur von 300° C abgeschreckt und auf dieser 25 davon ist, daß die Tiefzieheigenschaften des End-Temperatur 30 Minuten gehalten wird. Produktes beträchtlichen Schwankungen unterworfen

4. Wärmebehandlungsverfahren nach Anspruchl, sind.

dadurch gekennzeichnet, daß das Band auf eine Zur Vermeidung dieser Nachteile ist ein Glüh-

Temperatur von 25O⁰C abgeschreckt und auf verfahren mit lose aufgewickelten Rollen entwickelt dieser Temperatur 80 Minuten gehalten wird. 30 worden, wobei an Stelle der dicht aufeinanderliegend

5. Wärmebehandlungsverfahren nach Anspruchl, aufgewickelten Rollen solche Rollen einer Behandlung dadurch gekennzeichnet, daß das Band auf eine unterzogen wurden, bei denen die einzelnen Windun-Temperatur von 200⁰C abgeschreckt und auf gen im Abstand zueinander liegen. Bei diesem Verdieser Temperatur 6 Stunden gehalten wird. fahren wurden ebenfalls mehrere Rollen .gleichzeitig

35 geglüht, jedoch konnte die Ungleichheit der erhaltenen Eigenschaften nicht vermieden werden.

Es ist nun ein Verfahren der eingangs genannten

Art bekannt, bei welchem sofort nach Erreichen der Temperatur von 700⁰C abgekühlt bzw. auf 300 bis

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuier- 40 200⁰C abgeschreckt werden soll. Dabei erhält man liehen Wärmebehandlung kaltgewalzter Stahlbleche zwar eine Rekristallisation, nicht jedoch ein Kornniedrigen Kohlenstoffgehaltes, bei dem das Band wachstum. Der nach dem bekannten Verfahren benacheinander mehrere Behandlungszonen mit gleicher handelte Walzstahl bleibt deshalb verhältnismäßig Vorschubgeschwindigkeit durchläuft und bei dem das hart und ist für Tiefziehzwecke infolge seiner nur Band auf eine Temperatur zwischen dem Rekristallisa- 45 geringen Dehnfähigkeit nicht geeignet, da zu wenig tionspunkt und 700⁰C rasch erwärmt wird, von dieser Kohlenstoff ausgefällt wird.

Temperatur auf 400⁰C abgekühlt und bei dieser Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird

Temperatur gehaspelt wird. darin gesehen, ein Verfahren der eingangs genannten

Beim Kaltwalzen von Stahlblechen ist man bemüht, Art zu schaffen, mit welchem sich in einfacher Weise hohe Reduktionsverhältnisse zu erhalten, d. h., man 50 kontinuierlich weichere Stahlbleche mit verbesserter möchte aus Kostengründen mit jedem Arbeitsgang Preßformcharakteristik bzw. besseren Tiefzieheigeneine besonders große Dickenverminderung bis herab schäften herstellen lassen, die insbesondere für Dosen zu der gewünschten Enddicke erzielen. Dabei werden od. dgl. geeignet sind.

heutzutage Reduktionsverhältnisse von 80% verwen- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

det. Bei einem solch hohen Reduktionsverhältnis 55 löst, daß das Band wenigstens 20 Sekunden bei Temwird die kristalline Struktur des Stahlbleches beim peraturen zwischen der Rekristallisationstemperatur Walzenstich in hohem Maße gestreckt und zusammen- und 700⁰C gehalten, in wenigstens 20 Sekunden auf gedrückt, wodurch die Härte des Endproduktes 400⁰C abgekühlt und vier Minuten bei dieser Tembeträchtlich ansteigt, während die Dehnbarkeit und peratur gehalten wird.

damit Tiefziehbarkeit erheblich abfällt. Dadurch 60 Auf diese Weise wird nicht nur eine Rekristallisation, können diese Produkte praktisch keinen wesentlichen sondern auch ein Kornwachstum erzielt. Nur mit dem mechanischen Beanspruchungen mehr unterworfen Wachstum rekristallisierter Körner wird der Kohlenwerden. Man hat deshalb verschiedene Glühverfahren stoff des Stahls vollständig in dem Überalterungsentwickelt, um in derart reduzierten Stahlblechen eine prozeß unmittelbar danach ausgefällt, wobei die ausRekristallisation zu bewirken und die Korngröße der 65 geschiedenen Karbide genügend groß sind, um den Kristalle so einzustellen, daß eine mittlere Härte und Stahl überraschend weich zu machen. Mit dem ererneute Dehnbarkeit vorhanden sind. findungsgemäßen Verfahren erhält man Weicheisen-

Dabei wurde zunächst das sogenannte »Spulenglüh- bleche von ausgezeichneter Tiefziehfähigkeit. Dabei