DE1533232C

DE1533232C - Verfahren zum Herstellen eines Stahls mit verbesserter Haftfähigkeit fur eine Einschichtemailherung

Info

Publication number: DE1533232C
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Phys Dr 4600 Dortmund Oeters Franz Prof Dipl Chem Dr 1000 Berlin Langen scheidt Gerhard Dipl Ing Dr 4600 Dortmund Kurl Pape
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Publication date: 1972-08-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Stahls mit verbesserter Haftfähigkeit für eine Einschichtemaillierung. Für diesen Zweck wurden bislang Tiefziehqualitäten eingesetzt, die jedoch besondere Maßnahmen zur Verringerung des Kohlenstoffgehaltes erfordern. So muß der Kohlenstoffgehalt nach der USA.-Patentschrift 2 878 151 etwa 0,010¹Vo betragen, um die Bildung von CO-BIasen beim Emaillieren aus den Oxyden des Emailleüberzuges und dem Kohlenstoff des Stahls zu vermeiden.

Die Bildung von CO-Blasen kann auf zweierlei Weise verhindert werden; einmal kann der in Gehalten von 0,04 bis 0,08 % vorliegende Kohlenstoff durch Karbidbildner stabil abgebunden werden. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß einerseits eine erhebliche Menge an teuren Karbidbildnern erforderlich ist und zum anderen die im Gefüge verbleibenden Karbide die Verformbarkeit beeinträchtigen. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann der Stahl mit dem vorerwähnten Kohlenstoffgehalt einem sogenannten Open-coil-Glühen im festen Zustand in oxydierender Atmosphäre unterworfen werden, um den Kohlenstoff aus dem Stahl in Form von Kohlenmonoxyd herauszuoxydieren. Dieses Verfahren ist jedoch außerordentlich langwierig, da die Entkohlungsdauer von der Diffusionsgeschwindigkeit des Kohlenstoffes bestimmt wird und ein durchgreifendes Entköhlungsglühen auf den üblichen Endkohlenstoffgehalt von etwa 0,01% verhältnismäßig lang dauert und aufwendige Glühöfen erfordert.

Aus der britischen Patentschrift 1 004 155 ist auch bereits ein Verfahren zum Herstellen von alterungsbeständigem Emaillierblech bekannt, nach dem zunächst ein Stahl mit mindestens 0,02 %, vorzugsweise 0,04 bis 0,07%, Kohlenstoff erschmolzen und diesem Stahl alsdann ein Nitridbildner, beispielsweise Aluminium, Bor und Vanadin, einzeln oder nebeneinander zugesetzt wird, um den Stickstoff stabil abzubinden und den Stahl auf diese Weise alterungsbeständig zu machen. Dieses Verfahren basiert auf dem Prinzip, den Kohlenstoffgehalt der Schmelze hoch zu halten, um dem Gleichgewicht Kohlenstoff/ Sauerstoff entsprechend einen niedrigen Sauerstoffgehalt der Schmelze zu erreichen. Angesichts des ein von CO-Blasen freies Emaillieren zu hohen Kohlenstoffgehaltes von mindestens 0,02% erfordert dieser Stahl vor dem Emaillieren ein entkohlendes Glühen, um ihn auf einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,010_%% zu bringen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 019 674 ist es weiterhin bekannt, einen Stahl mit etwa 0,05 bis 0,12% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,65% Mangan und 0,15 bis 0,35% Silizium, Rest Eisen mindestens einen starken Karbidbildner wie Titan, Vanadin, Beryllium, Zirkonium, Tantal, Niob und Bor in einer solchen Menge zuzusetzen, daß das stöchiometrischc Verhältnis des Karbidbildners zum Kohlenstoffgehalt des Stahls um mindestens die Hälfte unterschritten wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, den Zusatz an Karbidhildnern in Anbetracht der nachteiligen I-j^enschüHcn der Karbide im Gefüge so niedrig zu lullten, daß gerade eben der für die Bildung größerer rO-Blasen wirksame Anteil des Kohlenstoffs stabil abgebunden und dabei gleichzeitig ein feinkörniges Gefüge sowie eine höhere Streckgrenze erreicht wird und der Stahl unter Zugabe von Silizium beruhigt erstarrt. Schließlich ist es aus R. A. Grange u.a. »Boron, Calcium, Columbium and Zirconium in Iron and Steel«, 1957, S. 13, auch bekannt, einen Stahl vor Zugabe von Bor zur Verringerung des Borabbrandes durchgreifend zu desoxydieren.

Aus dem Stande der Technik ist es mithin bekannt, Bor einerseits zum stabilen Abbinden des Stickstoffs zuzusetzen, um auf diese Weise den Stahl alterungsbeständig zu machen, und zum anderen mindestens einen Teil des. Restkohlenstoffgehaltes mittels Bor stabil abzubinden, um so die Bildung von CO-Blasen beim Emaillieren zu verhindern. Über die Verbesserung der Haftfähigkeit der Emaille ist dagegen noch nichts bekanntgeworden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Emaillierstahls zu schaffen, das ohne die Gefahr einer CO-Blasenbildung eine besonders gute Haftung der Emaille ergibt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ein Tiefziehstahl mit 0,04 bis 0,08% Kohlenstoff und sonst üblicher Zusammensetzung in aus der Zeitschrift »Technische Rundschau«, Bern, 1962, Nr. 36, S. 2, an sich bekannter Weise im schmelzflüssigen Zustand im Vakuum auf etwa 0,01% Kohlenstoff entkohlt und danach die Schmelze im^Vakuum mit einem solchen Anteil an;

30-Bor versetzt'wird, daß er im weiterzuverarbeitenden Zustand 0,005 bis 0,02% Bor enthält.

Zunächst wurde angenommen, das Bor binde einen Teil des im Stahl enthaltenden Stickstoffs oder Kohlenstoffs stabil ab. Angesichts der niedrigen Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff nach der Vakuumbehandlung und der damit verbundenen niedrigen Aktivität dieser Elemente kommt dem jedoch praktisch keine Bedeutung zu, da der Kohlenstoff- und der Stickstoffgehalt lediglich hinsichtlich der CO-Blasenbildung und der Alterungsbeständigkeit von Bedeutung sind, die gute Haftfähigkeit der Emaille jedoch durch den freien Borgehalt von 0,005 bis 0,02% verursacht wird. Das freie Bor reichert sich nämlich, wie Versuche bestätigt haben, auf Grund eines sehr niedrigen Seigerungskoeffizienten an den Korngrenzen an und wird dort bei dem dem Emaillieren stets voraufgehenden Beizen bevorzugt durch das Beizmittel herausgelöst. Auf diese Weise entsteht nach Art einer selektiven Korrosion in. den Seigerungsbereichen, d. h. an den Korngrenzen, auf der Stahloberfläche ein den Korngrenzen folgendes Poren- bzw. Netzwerk, das die gute Haftfähigkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Stahls bedingt.

Bei einer Versuchsschmelze wurde im Siemens-Martin-Ofen eine zur Verarbeitung als Tiefziehband geeignete Schmelze erzeugt, deren Ausgangskohlenstoffgchalt von 0,04% durch eine Vakuumentkoh-Iung auf 0,010% gesenkt wurde. Die erste Pfanne dieser Schmelze wurde nach dem Vakuumentkohlen vergossen, während der zweiten Pfanne am Ende der Vakuumentkohlung im Vakuum noch Bor zugesetzt wurde.

Dabei stellte sich ein Gehalt von 0,01 % B ein:

	C. (¹¹Ai)	Si (Vo)	Mn(¹Vo)	P (⁰Ai)	S (Vn)	B (Vo)
Wanne I	0,011	0,01	0,32	0,018	0,022	0,00
Pfanne Ii	0,011	0,01	0,32	0,018	0,022	0,01

Beide Stähle wurden zu Brammen vergossen und in üblicher Weise über Warmband zu Kaltband ausgewalzt. An dem rekristallisierten und dressierten Kaltband von 0,4 mm Dicke wurden Einschichtemaillierversuche durchgeführt.

Dabei ergaben sich folgende Werte:

Pfanne I
Pfanne II

Haftfähigkeit Oberflächengüte

schlecht
sehr gut bis gut

schlecht
sehr gut

Aus den Gegenüberstellungen ist ersichtlich, daß das Zulegieren von Bor zu einem niedriggekohlten Tiefziehstahl einen in ausgezeichneter Weise für das Einschichtemaillieren geeigneten Stahl ergibt.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines Stahls mit verbesserter Haftfähigkeit für eine Einschichtemaillierung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlschmelze mit 0,04 bis 0,08% Kohlenstoff und sonst üblicher Zusammensetzung in an sich bekannter Weise im Vakuum auf etwa 0,01 % Kohlenstoff entkohlt und diese Schmelze im Vakuum mit einem solchen Anteil an Bor versetzt wird, daß sie im weiterzuverarbeitenden Zustand 0,005 bis 0,02% Bor enthält.