DE1483247B2 - Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines hochzugfesten Weißbleches - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines hochzugfesten Weißbleches

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DE1483247B2 DE1483247A DEJ0029052A DE1483247B2 DE 1483247 B2 DE1483247 B2 DE 1483247B2 DE 1483247 A DE1483247 A DE 1483247A DE J0029052 A DEJ0029052 A DE J0029052A DE 1483247 B2 DE1483247 B2 DE 1483247B2
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Description

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20
25
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines hochzugfesten Weißblechs aus unlegiertem Kohlenstoffstahl.
Bei der Herstellung von Weißblech höherer Festig- ..: keit wird der Stahlstreifen nach dem Anlassen einer zweiten Kaltverformung vor oder nach dem Verzinnen unterworfen.
Normalerweise liegt das Ausmaß dieser zweiten Kaltverformung in der Größe von 25—35%. Ein derartiges Weißblech kann eine Dicke von 0;13 bis 0,38 mm und eine Zugfestigkeit von 56 bis etwa 77,34 kg/mm2 aufweisen, welche beträchtlich höher als die Festigkeit von herkömmlichem Weißblech ist. Jedoch ist die Dehnbarkeit eines solchen Produktes schlecht; sie beträgt weniger als 1 % bei 50 mm.
Zum Erzielen höherer Festigkeitswerte muß ein solches Weißblech in der Regel nitriert werden.
Die Anwendung der Kalthärtung durch Kaltverformung, um die gewünschte Festigkeit bei dünnen Stahlblecherzeugnissen zu erzielen, hat insbesondere bei doppelt verformten! Weißblech beträchtliche Nachteile. Zusätzlich zu.der schlechten Dehnbarkeit oder Formbarkeit ist doppelt verformtes Weißblech auch durch einen hohen Grad an Richtungsabhängigkeit oder Anisotropie gekennzeichnet, d. h., es weist wesentlich unterschiedliche mechanische Eigenschaften in Längs- und in Querrichtung in Bezug auf die Walzrichtung auf. : ·■■-.;-'
In der US-PS 20 13 249 wird eine Wärmebehandlung von Kohlenstoffstählen mit 0,05 bis 0,4% Kohlenstoff und bis, zu 0,5% Mangan beschrieben. Derartige als »cold rolled steel« ,bezeichneten Produkte werden auf eine Temperatur erhitzt, die von Rotglut bis zum Schmelzpunkt des Stahles reicht, wobei vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 482 und 8990C erhitzt wird. Danach wird.der erhitzte Werkstoff in einem Abschreckmittel abgeschreckt. Die Zugfestigkeit soll mindestens doppelt so hoch sein wie bei dem ; Ausgangswerkstoff. r-
. In »Proceedings of the Royal Society of London«, Vol. 259 (1961) S. 45-58, insbesondere S. 52/53 sind im Zusammenhang mit der Martensitumwandlung in .. Kohlenstoffstählen bei Kohlenstoffgehalten von 0,1 bis 0,2% beim Abschrecken auf Raumtemperatur Nadeln aus Anlaßmartensit festgestellt worden. Diese Untersuchung erfolgte indessen bei einem Werkstöffrder 0,69% Mn, 0,06% CrSnd θ£9% Ni bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,12% aufweist.......,..,,;.., · ■ ■?.
Die der Erfindung zu. Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren-zum Herstellen eines hochzugfesten Weißbleches aus unlegiertem Kohlenstoffstahl anzugeben, welches es erlaubt, Blechbänder mit überraschend guter Dehnbarkeit bei äußerst hohen Festigkeitswerten herzustellen. ;:'
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein dünnes Blechband aus dem unlegierten Kohlenstoffstahl mit 0,03 bis 0,25% Kohlenstoff und 0,20 bis 0,60% Mangan und einer Dicke von 0,005 bis 2,54 mm in kaltverfestigtem Zustand mit einem Kaltverformungsgrad von wenigstens 40% durch eine Heizzone geführt wird, in welcher das Blechband auf eine Temperatur oberhalb des kritischen A3-Punktes des Stahles erhitzt und vollständig austenitisiert wird, und daß das Blechband danach schnell und gleichmäßig mit ■ einer Geschwindigkeit abgeschreckt wird, die oberhalb der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit liegt mit der - Maßgabe, daß das erzielte Gefüge im wesentlichen aus Anlaßmartensit besteht und das Blechband eine Zugfestigkeit von wenigstens 91,4 kg/mm2 und eine Dehnung bei 50 mm von wenigstens 1,5% aufweist.
Zweckmäßig beträgt der Kaltverformungsgrad we-. nigstens60%..·■:;·.: Jü^,.fi-!;j?::;h«W
Das Blechband weist:vorteilhaft eine Zugfestigkeit von 105,5 bis 175,8 kg/mm2 und eine Dehnung bei 50 mm von 1,5bis 10%'auf..,^" ',!'.^'''''''Z
Die einzuhaltende Temperatur'beträgt zweckmäßig in Abhängigkeit von dem Kohlenstoffgehalt 900 bis 11500C, wobei das Blechband eine Dicke von 0,05 bis 13 mm aufweisen kann.
Nach dem Abschrecken kann das Blechband dressiert werden, um es zu glätten.
Die überraschend gute Dehnbarkeit des hochzugfesten Blechbandes wird der Tatsache zugeschrieben, daß der Martensit als Anlaßmartensit vorliegt und dieser Martensit eine feine Korngröße aufweist und daß das Ausgangsmaterial in einem kaltverformten und dadurch kaltgehärteten Zustand vorlag. Hohe Festigkeiten lassen sich bei Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt leicht erzielen, jedoch wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren ein dünnes Blechband mit ,den genannten wünschenswerten physikalischen Eigenschaften schon bei geringem Kohlenstoffgehalt erhalten, wobei ein
derartiges Blech leicht zu beschichten, zu bestreichen
und einfach zu schweißen ist. ■--
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels.. ·. ,, ..·: .:-..;
Der Ausdruck_»kaitgehärtet<<, der. hier „verwendet wird, bezieht sich auf ein Blechband, welches nach Warmwalzen, Beizen Und Kaltverformen mit einem Kaltverformungsgrad von mindestens 40%, vorzugsweise wenigstens 60%, keinem Anlassen unterzogen worden ist. Das kaltgewalzte Blechband im kaltgehärteten Zustand kann bei einer Breite von 45,7 bis 182 cm, eine Zugfestigkeit von etwa 70,3 kg/mm2 bei schlechter Dehnbarkeit, d. h. weniger als 1 % Dehnung bei 50 mm aufweisen.
Das kaltverformte Blechband wird von einer Rolle durch eine Führung und einen Schiingenkanal zu einer üblichen Reinigungs-und Spülvorrichtung geführt, in welcher die Reste des Walzöls entfernt werden. Das gesäuberte Blechband läuft dann durch einen Ofen, wo es auf die Austenitisierungstemperatur gleichmäßig erhitzt wird. τ. .... —
Unmittelbar nach dem Verlassen des Ofens läuft das Blechband in ein Abschrecksystem,'wo es mit einer Geschwindigkeit auf Umgebungs- oder Raumtemperatur abgeschreckt wird, die über der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit liegt. Im allgemeinen erfordert dies ein Abschrecken von der Ofentemperatur bis herab zur Temperatur des Beginns der Martensitbildung in 0,1 bis 0,4 see, und zwar in Abhängigkeit von der Abschrecktemperatur. Die während des Abschreckens gebildete Oxydhaut wird durch Beizen in einem Säurebad entfernt. .-..
Die Gleichförmigkeit der Abschreckung ist nicht nur deshalb wichtig, um ein Blechband mit gleichförmigem Gefüge und gleichförmigen mechanisch-technologischen Eigenschaften zu erhalten, sondern auch darum, um ein Werfen und einen Verzug" des Blechbandes zu vermeiden. Eine unregelmäßige Verdampfung des Wassers oder eines anderen Abschreckmediums bei Berührung mit dem Blechband: kann wesentliche Unterschiede in den Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten zwischen Abschnitten der Bandoberfläche, die mit dem flüssigen Wasser in Berührung sind, und anderen Abschnitten zur Folge 'haben, die; mit Wasserdampf in Berührung sind. Diese Unterschiede bewirken unterschiedliche Geschwindigkeiten der Zusammenziehung im Blechband und haben Abschreckspannungen sowie eine Verformung zur Folge.-Die notwendig hohe Abkühlungsgeschwindigkeit und.die gewünschte Gleichförmigkeit der Abschreckung wird, durch einen hohen Grad an Turbulenz und einer hohen Volumengeschwindigkeit des Wasserflusses erzielt. r _u; Obwohl Wasser das bevorzugte Abschreckrnedium
ist, können andere Medien, einschließlich Sole oder andere wäßrige Salzlösungen, öl, flüssiger Stickstoff usw. verwendet werden. Unabhängig von dem verwen-
5,deten flüssigen Abschreckmedium■·«muß jedoch die JVolumengeschwindigkeit des Abschreckflüssigkeitsflus-
ses hoch genug sein, um eine Abkühlgeschwindigkeit zu erzielen, die übe'r'derzur Umwandlung von Austenit in ' --■ Martensit erförderlichen kritischen-^'Geschwindigkeit ίο liegt, und die Turbulenz der Abschreckflüssigkeit relativ . zum Blechband muß groß genug- sein, um die : Ansammlung eines Dampffilmes zu verhindern, der zu .-einem ungleichförmigen Abschrecken und infolgedessen zu einem Verzug des Streifens führen würde.
15 Typische Durchlaufgeschwindigkeiten bei dem kontinuierlichen Verfahren liegen im Bereich von 30,5 hi bis 610m je Minute in Abhängigkeit: vom -Maß 'des Blechbandes und vom Kohlenstoffgehalt' Trotz'der hohen Abkühlungsgeschwindigkeit findet ein Anlassen 20 des Blechbandes während der kurzen Zeit statt, die zum Abkühlen von dem Martensitumwandlungstemperatur- - bereich bis zur -Umgebungstemperatur 'oder"" zur , ;Wassertemperatü?leTiötigt wird.'
Der Dressierschritt, dem das abgeschreckte Blech- 25 band zur Glättung seiner Oberfläche unterworfen
~ werden kann, soll 5% nicht überschreiten.
Nach dem Glattwalzen des Blechbandes kann dieses
dann auf herkömmliche elektrolytische ,Arbeitsweise mit Zinn überzogen werden, wobei die Einzelheiten
jo dieses Vorganges dem Fachmann 'bekannt sind. Nach ' einer anderen Möglichkeit kannn das Blechband galvanisiert oder mit Aluminium überzogen werden.
Beispiel Λ_-.-:-- ·.··.:;
Ein' Blechband aus reinem Kohlenstoffstahl, beste-
hend aus 0,14%.C, 0,48% Mn, 0,009% P, 0,028% S,
::;0,0p3% St 0,03% Cu, 0,013% Av0,02% Ni wurde auf 927°C erhitzt, d. h. über den kritischen A3-Punkt und
40 danach schnell und gleichmäßig erfindungsgemäß abgeschreckt ;Die:-erzielte"; Zugfestigkeit ;; betrug •139,5 kg/mm2 bei einer Dehnung(50 mm) von 3,5%. ·-■
■■■■-';■"■;;;,·; oGinöCl .:;?■■ ;--·■;;·. ■.;::;■■■.];'■ ,::-<-:r:,b ~xyi \>-c fy-i'-rr-,...., ,.,,.,-■ ,■-, ;-·.·.:.:--. .Beispiel, U^i-.syAr.ni-Q ;;b Wν
4Γ> ΐ';Eine Reihe kontinuierlicher' Durchgänge wurde in einer handelsüblichen Vorrichtung durchgeführt, wobei Seewässer als 'Abschreckmittel Verwendet' würde.'Das "Ausgangsrhaterial war in: jedem Fall ein kaltgewalztes
-—-Blechband voller Härte von 83,2cm Breite mit einer .50 Zugfestigkeit von 70,3 kg/mm2 und einer Dehnung bei A 50 mm von weniger als 1 %. Die chemischen Analysen --—und -Versuchsdaten sind in der folgenden Tabelle • ? dargestellt: ,
Tabelle I
Maß ■ i^. P« •,te::-.:d S jaäfn-io'ii-i-Si or:;
Durchgang .!(mm) .■;.·■.·■/ Chemische Analyse (%) ■:. -r
Nr, 'ί^;:::Λ
Ä145 ;.::.■ p,o?; ^"γ.ϊ. :!.'.Q.45' Λ'.';':.; "1Ii ο,οι ι ..„.,,:,,.τ,ιθ,ο22; "../.ν,'^ίΌ,οομ^^'
; Ρ,213 ,;.,::, 0,09 :τ!Ρο~^'-0,45 \:<·ι ^Ci 0,012 . :.--b^ 0,022 i ':s'.t ^0,010 ^Xr.j < 0,203 ν 0,11 : k::\C :0J4 ν i> 0,012 ^ : -0,021 -- -0,004'{-' 0,201 : ; 0,19 : ·:;;·; 0,42' ;: ;:0,016 :;y ;-;:0,022j; ■ 0,011 : Γ:
0,018
;;0,016
0,013
Die Verfahrensdaten für die vier Durchgänge sind in Tabelle II wie folgt gezeigt: '
Tabelle II
Durchgang Geschwindigkeit Stahlabschreck- Wassertemperatur 0C
Nr. '■'■ ■■··'' (m/min) ·" - (0C) · - : -Eintritt Austritt
Wasserdurchfluß (Ltr./min) Einlaß Spritzdüsen
191-228 .
137-145
145-156 :
150-159
3-938
944-955
911-960
.927 "f.·"-'
15,6-18,3
15,6-18,3 15,6-18,3-.15,6-18,3 18,9-23,3.
18,9-23,3
.8,9-23,3
; 18,9-23,3
■2740 -2740 :-2740
2650 2650 2650 2650
*) Temperatur des erwärmten Blechbandes direkt vor der Berührung mit dem Abschreckwasser. *
,·.-_: Schlif fbilder der Prüf proben des erfindungsgemäß abgeschreckten Blechbandes zeigten, daß das Gefüge in jedem Fall vollständig aus Anlaßmartensit bestand.
Die .. Eigenschaften des Weißbleches nach einem
: ;r ; Tabelle III · : -. · : . . . ; :: ■-' Dressierstich von weniger als 0,5% sind in der Tabelle III wiedergegeben, wobei der Kohlenstoffgehalt und die Maße der Einfachheit halber wiederholt werden. ·:·::.■■:' <:.<-.
Durchgang Nr. 1 ·
Kohlenstoff
Maß, mm
Zugfestigkeit, kg/mm2
Dehnung, % bei 50 mm
Olsen-Dehnbarkeit, mm
Rockwell-Härte, 30-N
Beizverzögerung*)
*) Die Beizverzögerungsprüfung und die ATC-Prüfung werden in »Tinplate Testing« (Mai 1960) vom Tin Research'Institute, Anhang XII bzw. Anhang XIV beschrieben.
0,09 0,09 0,11 0,19
0,145 0,213 ; .; 0,203 ■'■'■■ 0,201
122,3 121 133 .'.'. ' 156
1,5-2,0 2,5-3,0 - 2,0-2,5 ;r 2,0-2,5
3,91 4 3,83 3,83
53 53 58 63
5 6 3
0,02 .0,04 0,03 0,03
.,, Aus den oben angegebenen Daten ist zu ersehen, daß das Produkt eine außergewöhnlich hohe Festigkeit selbst bei sehr dünnen Maßen aufwies. Darüber hinaus war die Dehnbarkeit des Produktes gleichförmig gut, selbst beim höchsten Kohlenstoffgehalt im Durchgang 4. Der Korrosionswiderstand^ wie er durch die Beizverzögerungsprüfung und die ÄTC-Prüfung gemessen wird, war ganz ausgezeichnet. Obwohl es in Tabelle III nicht gezeigt wird, war der Unterschied zwischen den Längs- und Quermessungen der Zugfestigkeit gering, so daß das Produkt im wesentlichen isotropisch
war. .... - . ■ ■■ .-.· . ■.;■ ■ ■;■
Zusätzlich dazu wurden Rockwell-Härtemessungen (30-N) jeweils in 25 mm Abstand quer über die Breite jedes Blechbandes mit den folgenden Ergebnissen vorgenommen: ; ;.,.■;;,;: ■..■- .;,::-,:;,
Durchgang
Zentralwert und Abweichung
I 53+3
2 54,5+2,5
3 58+1
4 ■ 63 + 1
Es geht demnach aus der gleichförmigen Härte des Blechbandes hervor, daß eine gleichförmige Abschrekkung durchgeführt wurde und daß ein sehr gleichförmiges Gefüge aus Anlaßmartensit erzielt wurde.
Die Prüfergebnisse zeigen, daß durch die erfindungsgemäße Behandlung ein kaltgewalztes Blechband voller Härte mit einer Zugfestigkeit von etwa 70,3 kg/mm und sehr schlechter Dehnbarkeit (weniger als 1% Dehnung bei 50 mm) in ein Blechband umgeformt wird, welches eine bessere Zugfestigkeit und stark verbesserte
Dehnbarkeit aufweist. : . . -
Ein weiterer wichtiger Vorteil des gemäß der Erfindung hergestellten Weißbleches liegt in seiner merklichen Bruchfestigkeit im Vergleich zu den bislang in kontinuierlichen Verfahren hergestellten Bändern. Das erfindungsgemäß behandelte Blechband ist weit weniger empfindlich, da Kantenrisse nicht dazu neigen, sich so leicht auszudehnen, so daß das Blechband weit weniger reißt Dieser Vorteil ist bei abnehmender Dicke des Blechbandes von steigender Bedeutung.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines hochzugfesten Weißbleches aus unlegiertem Kohlenstoffstahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes Blechband aus dem unlegierten Kohlenstoffstahl mit 0,03 bis 0,25% Kohlenstoff und 0,20 bis 0,60% Mangan und einer Dicke von 0,005 bis 2,54 mm in kaltverfestigtem Zustand mit einem Kaltverformungsgrad von wenigstens 40% durch eine Heizzone „. geführt wird, in welcher das Blechband auf ."eine ^Temperatur oberhalb- des kritischen ' Ä3-Punktes des Stahles ' erhitzt' und vollständig austenitisiert; wird,-und daß das Blech-, band danach schnell und gleichmäßig mit einer Geschwindigkeit abgeschreckt wird, die oberhalb7 der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit liegt, mit der Maßgabe, daß das erzielte Gefüge im wesentlichen aus Anlaßmartensit besteht und das Blechband eine Zugfestigkeit von wenigstens 91,4 kg/mm2 und eine Dehnung bei 50 mm von wenigstens 1,5% aufweist. '
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltverformungsgrad wenigstens 60% beträgt. < £- ■· '·'.... ^-^ ■■■' '■■ ■'·'■_ '■■· '■ ■■
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechband eine Zugfestigkeit von 105,5 bis 175,8 kg/mm2 und eine Dehnung bei 50 mm von 1,5 bis 10% aufweist. " ^ :-'"· : ; - ■..,
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur von 900 bis 11500C in Abhängigkeit von dem Kohlenstoffgehalt eingehalten wird. :- -:.:■'.': ';'■ ·■<... ■:
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechband eine Dicke von 0,05 bis 1,3 mm aufweist. . .:.. .,_.,,. „ . .,.,.. , . . ,.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschreckte Blechband dressiert wird. .·.·-·-■ ·
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