DE1608001A1 - Verfahren zur Behandlung von Stahlblech - Google Patents

Description

''Verfahren zur Behandlung· iron Stahlblech"

Die Erfinätmg bezieht sich auf ©in Verfahren zur Behandlung von Stahlblech oder Stahlband· waü betrifft insbesondere ein Verfahren %uv Br&engwäg voK'-.äiUPciigehSrtetem, spannungsfrei gemachtem_f Hnlegierteai XoJilenstofjFstäiilbaadp Das erfindungsgemäße Ver£aiö?eEf3eean-zeieIiii@t sich d-adicrchp daß'"der Stahl für Anwenduagsfälle geeignet gem&ehi ψίτύ₉ äie hohe Festigkeit und gutes Formänderuagsue^Biögsa erford@3m> wobei der .erzeugte Stahl sich ötireli größere Zähigkeit-bet &ifhes?ar Z«g£©stiglceit aus- . ^: zeichnet^ Im ©isiaelnen heißt <3©s_s öaß "sich,.die. Erfindung mit. einem neuartigsa- V©i?falEb©s sms¹ B©&asäliaaf vom taiilegiertem. b@fslt_f vm-ümk'Btmät b&w^su. smr -Ve^weadungr für

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besondere für die Böden der Dosen, die Getränke aufnehmen sollen und .unter hohen Innendruck gesetzt werden können, erfordern die Verwendung von unlegierten Kohlenstoffstählen mit hohem Stickrstoffgehalt« Derartige Stähle wurden als geglühtes und vollständig rekristallisiertes > ein Zwischenmaß aufweisendes Produkt geschaffen. Eine solche Glühbehandlung wird von einem Härteverlust von"über 80, gemessen nach dem Sockwell 30-T-Maßstab auf· eine Höhe von etwa 60 in demselben Maßstab begleitet» Zur Erzeugung der gewünschten mechanischen Festigkeit wird eine abschließende Kaltreduzierung von 30-50%' in der üblichen Weise vorgenommen, und auf diese abschließende Kaltreduzierung kann dann die gewünschte ' Verzinnung des Stahls folgen.

Obgleich sich mit der geschilderten» bekannten Verfahrensweise Material erzeugen läßt, das sich im Handel einer gewissen bereitwilligen Abnahme erfreut, ist das Verfahren umständlich und teuer und wirft eine Reihe von Verfahrensproblemen auf, die die Herstellungskosten erhöhen* ■

ErfinäungsgeiaEß werden swei Verfahren zur Behandlung von unlegiertem Kohlenstoffstahl offeabartj mit denen sich durchge- liHrtstes _t spannungsfrei gemachtes. Stahlband erzeugen läßt« Gemäß «2ar eiasn Ausfükeungsform des erfiiidungsgemäßen Verfahrens

©ines Stahls_B der sic'ii für "bestimmte Dasenböäeir*

©igaatj w:a'-ö eia unlegierter Kohlenstoffstahl,, üQT etwa 0jO7"0f01/i Kohlenstoff und mjo? eine geringe Kesge StiGkstoSi: sa^kält-, bei einer Esiöfosar-beituiigstemperatur ■ ir», sastheaiticelisa- Bs^eieli s&i vm-mbammisS warm gewalat. Nach üem

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Warmwalzen -wird der Stahl schnell von dem austenitischen Bereich auf eine temperatur abgekühlt, die nicht über 649⁰C, vorzugsweise jedoch, zwischen 566 und 593⁰C liegt, um dadurch einen wariage-•walzten Stahl zu erzeugen, der verhältnismäßig kleine, gut dis-"pergierte Carbide enthält» Nach der üblichen Entzunderung wird der Stahl auf Endmaß kaltreduziert und darauf kontinuierlich bei „ einer Temperatur, die 566⁰C nicht übersteigt, vorzugsweise jedoch zwischen 524 und 538°C geglüht, und zwar so lange, bis die Walzspannungen beseitigt sind, wobei jedoch Rekristallisation im wesentlichen vermieden werden soll.

Gemäß der zweiten Ausfüirangsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von durchgehärtetem, spannungsfrei gemachtem, unlegiertem Kohlenstoffstahl, der sich für Dosenkörper und Dosenböden eignet, die eine etwas geringere mechanische Festigkeit, jedoch eine größere Verformbarkeit erfordern als der Setränkedosenboden, wird ein unlegierter iTohlenstoffstahl mit bis zu etwa 0,08% Kohlenstoff, vorzugsweise jedoch etwa 0,05-0 _f08% Kohlenstoff und mit einem nur geringen Rest an Stickstoff von einer Endtemperatur im austenitischen Bereich auf, Warmbandmaß warmgewalzt und darauf aus dem austenitischen Bereich mit einer Geschwindigkeit abgekühlt, die klein genug ist*, um ver-hältnismäßig große, agglomerierte Carbide zu erzeugen, Dies wird dadurch erreicht j daß ein Minimum aii TCühiwasser verwendet, wird und die Kühltemperaturen nicht unter 649°C, vorzugsweise jedoch nicht unter 677⁰C liegen. Nach der üblichen Entzunderung wird -dann der Stahl auf Endmaß kaitrsduziert und abschließend kontinuierlich bei einer Temperatur geglüht, die nicht über 552°C,

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vorzugsweise jedoch.zwischen 524 und 538°C liegt und ausreicht, die WalzSpannungen zu beseitigen, eine wesentliche Rekristallisation zu vermeiden. Bei der praktischen Anwendung der beiden obengenannten Verfahrensweisen kann der Stahl zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften und der Glätte durch Walzen getempert werden, jedoch muß eine derartige Temperung vor dem abschl u-'BKrid' η kontinuierlichen Glühen stattfinden.

Das erfindungsgemäß erzeugte Produkt weist verbesserte Glätteeigenschaften und Festigkeitseigenschaften auf. Mit Hilfe der gesteuerten, begrenzten Wärmebehandlung, die auf die Kaltreduzierung folgt, wird dem Stahl eine ausreichende Verformbarkeit gegeben, so daß eine Weiterverarbeitung ohne ernsthafte Beeinträchtigung der hohen.Zugfestigkeitswerte des kaltverformten Materials möglich ist. Die flache Oberflächenausbildung-oder Glätte des Produkts wird durch kontinuierliches Glühen eher verstärkt als durch Kastenglühen, wobei das kontinuierliehe Glühen unter Spannung bei der Herstellung eines Produkts annehmbarer, gegenwärtig handelsüblicher Glätte genauer ist.

Der Erfolg bei der Erreichung der bezüglich der Festigkeit und des Formänderungsvermögens gestellten Anforderungen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensweise hängt in hohen Maße von dem Kohlenstoffgehalt und der Carbid-Dispersbn in dem unlegierten Kohlenstoffstahl ab. 3s wurde gefunden, daß bei der Anwendung der erstgenannten, obenbeschriebenen Verfahrensweise der Kohlen*- stoffgehalt sehr genau innerhalb eines Bereiches von etwa 0,07 bis 1,1% gehalten werden muß, und daß ein aus verhältnismäßig kleinen

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gut dispergierten Carbiden bestehendes Gefüge erreicht werden muß. Kohlenstoffgehalte von über etwa 0,10% ergeben im allgemeinen einen zu■■ spröden Stahl_f-w$irendKohlenstoffgehalte unter etwa 0,07% sich durch zunehmend geringere Zugfestigkeit kennzeichnen« In ähnlicher Weise sollte der für die zweite oben beschriebene Verfahrensweise verwendete, unlegierte Kohlenstoff- .' stahl einen Kohlenstoffgehalt von nicht über 0,0870 aufweisen, während, die Carbide verhältnismäßig groß sein und sich zusammengelagert haben müssen, um die verbesserte Zähigkeit bei höheren Zugfestigkeitswerten sicherzustellen, die den auf diese Weise erzeugten Stahl kennzeichnen,

Während der übliche Stahl, der für Getränkedosenbödenmaterjal Verwendung findet, einen Stickstoffzusatz enthält, hat sich herausgestellt, daß dieser Zusatz nicht notwendig ist und daß nur die Sestmengen an in dem Stahl verbleibenden Stickstoff vorhanden zu sein brauchen« Weil sowohl Offenherdstähle und basische: Sauerstoff stähle verwendet werden können, schwankt die Grenze des Stickstoffgehalts etwas;, der in dem Stahl enthalten sein soll* Bs hat sich jedoeh als unnötig erwiesen, bei derAnwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensweioe Stickstoff zuzusetzen „■ um die gewünschte Festigkeit zu erreichen« -

Erfindungsgemäß wird unlegierter KohlewstoP.fηtahl bei einer. Endt<sniperatiii' Im austhenitischen B©reieli in Warrab and abmessung

, wa^uigewalstes Stahlband "verwandelt. Bei el er TmTc.brl «ι· <^:-/· siren _e- obenbeschriebaaen W^TShhT®ns\veise wird der

Staiil n&ch dem Warmwalstn sehaell iron der Bnöbearbeltuhgstemperatur

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auf die Kühltemperatur so heruntergekühlt, daß die sich infolge der abnehmenden Lösungsfähigkeit des Kohlenstoffs bei tieferen Temperaturen bildenden Eisencarbide ziemlich klein und im ganzen Peingefüge des warmgewalzten Materials gut verteilt sind, Dies wird durch Verwendung einer beträchtlichen Kühlmittelmenge nach der abschließenden Warmbearbeitung und zwar mit Hilfe von gewöhnlichen Wasserstrahlen auf dem Auslauftisch einer Warmbandstraße erreicht« Die Abkühlung wird in der Weise durchgeführt:, daß die Bandtemperaturen 643°G nicht übersteigen, wenn das Band in die Kühlvorrichtung einläuft. Nach der gewöhnlichen Entzunderung wird dann das Band auf das für DosenbodenmaterM. gewünschte Endmaß: kaltreduziert. Wach der Kaltreduzierung wird der Stahl unter Spannung warmbehandelt, um seine Glätte zu verbessern und um ihm ein ausreichendes Formvermögen zu geben, das die Herstellung von beispielsweise Getränkedosenböden ermöglicht, ohne daß seine Festigkeit aufgrund des Kaltrediktio-nsprozeeses erhebliche Einbuße erleidet. Dies wird in einer kontinuierlichen Glühvorrichtung erreicht, die so gefahren wird, daß eine Wärmebehandlung erfolgt, bei der im wesentlichen keine Rekristallisation in dem Feingefüge stattfindet. Bei einem unlegierten Kohlenstoffstahl mit dem obengenannten, genau begrenzten Kohlenstoffgehalt, der Carbiddispersion und der im obigen beschriebenen Vorbehandlung wurde gefunden, daß etwa 566⁰C nicht überschreitende Glühtemperaturen zu einer angemessenen·Entfernung der Walzspannungen ohne schnell hervortretende Rekristallisation führen. Daraus ergibt sich, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensweisen ein Produkt hergestellt werden kann, das sowohl bezüglich seines Gefügeaufbaus als auch der Festigkeitseigenschafl:en an die Eigen-

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schäften kaltreduzierten Stahls herankommt, im ■ Gegensatz zu dem aus geglühtem öder rekristallisiertem'Stahl bestehenden Produkt.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird im folgenden beispielshalber beschrieben. Eine aus unlegiertem Kohlenstoffstahl bestehende Bramme, deron Gießkannenanalyse 0,0 96% Kohlenstoff ergab, wurde auf eine im austenitisehenBereich liegende Endtemperatur von 843 C auf eine ¥armbandabmessung von 2,03mm warmgewalzt. Mach dem Warmwalzen wurde der Stahl rasch auf eine Kühltemperatur von 593°C abgekühlt. Die Spule wurde daraufhin entzündet und dann auf 0,25mm kaltreduziert« Nach der. Kaltreduktion wurde der Stahl gereinigt und dann gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise zur Verbesserung der Oberflächen- und Glätteeigenschaften unter Temperung gewalzt. Als abschließender Schritt wurde das Band unter Spannung bei 538⁰C spannungsfrei geglüht, um dadurch die Walzspannungen ohne wesentliche Rekristallisation zu beseitigen und die Oberflächengätte des Produkts zu vergrößern. Die Eigenschaften nach dem Spannungsfreiglühen ergaben sich zu:' Rockwellfeärte 30-T Maßstab 8i ,5 *

Zugspannung (L); am Ende der Spule 80,9 kp/mm

Zugspannung; am anderen Ende der Spule ' ,83,0 kp/mm

Bei der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrensweise zur Herstellung eines Stahls, der sich sowohl für Dosenkörper als auch für DosenbMen eignet, die eine etwas geringere mechanische Festigkeit, jedoch größerer Verformbarkeit als der Getränkedosenboden verlangen, muß ein unlegierter Kohlenstoffstahl „it einem etwa 0,08% nicht übersteigenden Kohlenstoffgehalt ver-

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wendet werden» Nach dem Warmwalzen in der obenbeschriebenen Weise zu einer Warmbandabmessung bei einer Sndbearbeitungstempa&tur im austhenitischen Bereich wird der S-f-ahl mit einer Geschwindigkeit abgekühlt, die niedrig genug ist, um verhältnismäßig große, agglomerierte. Eisencarbide zu erzeugen. Im praktischen Anwendungsfall wird das dadurch erreicht, daß nach dem Warmwalzen mit einer erheblich herabgesetzten Abkühlungsgeschwindigkeit gearbeitet wird und die Kühlung bei Temperaturen erfolgt, die nicht unter 649°C liegen. Danach wird der Stahl durch gewöhnliche, kontinuierliche Abbeizverfahren entzundert und auf das Endmaß kaltreduziert. Als letzter Schritt nach dem gemäß der bevorzugten Verfahrensweise durchgefühlten Temperungswalzen wird der Stahl kontinuierlich unter Spannung bei einer 552°C nicht übersteigenden Temperatur geglüht, um die vZalzspannungen ohne erhebliche Rekristallisation zu beseitigen,und die Oberflächengätte des Produkts zu verbessern. Die genaue Stärke des Glühens hängt von der Konstruktion und der Geschwindigkeit der kontinuierlichen Glüh vor.richtung ab sowie ilen ■^•3!"ails '^ί.λ·; chemischen Stahlaufbaus und der Vorbehandlung, so daß die Glühbehandlung so durchgeführt werden soll, daß keine wesentliche Rekristallisation des kaltbearbeiteten Feingefüges erfolgt. 'Die genaue Größe der Spannung hängt wie beider ersten Verfahrensweise ebenfalls von der Konstruktion der kontinuierlichen Glühvorrichtung und den speziellen Eigenschaften des behandelten Materials ab, so wird jedoch in allen Fällen in dem Sinne eingestellt, daß der Stahl nicht über die außerordentlich kleinen Werte hinaus gedehnt wird, die im Zusammenhang mit der Korrektur kleinerer Unregelmäßigkeiten in der OberBöchenglätte auftreten. Natürlich kann in den Fällen, in denen die Glätte des Produkts

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keine Rolle spielt, die Wärmebehandlung ohne BErücksichtigung der Bandspannung durchgeführt werÄen. Das sich ergebende Material besitzt eine etwas geringere Zugfestigkeit als das auf dem ersten Verfahrenweg erzeugte Produkt, jedoch eine größere Zähigkeit. Aufgrund seiner verbesserten Zähigkeit und seiner immer noch verhältnismäßig hohen Festigkeit ist ein solches Material für eine Anzahl Anwendungsfälle gut zu gebrauchen.

Als Beispiel für die zweite Form der erfindungsgemäßen Verfahrensweise soll folgender Vorgang dienen: eine Stahlbramme, deren Bießkannenanalyse Q",0-7$ Kohlenstoff ergab, wurde bei einer Endfrearbeitungstemperatur von 880 C auf eine Warmbandabmessung von 2,03mm warmgewalzt. Nach dem Warmwalzen wurde nur eine geringe Kühlwassermenge verwendet, um den Stahl bei einer Kühltemperatur von 696°C zur Erzeugung eines Feingefüges mit verhältnismäßig großen, agglomerierten Carbiden abzukühlen. Wach.der Abkühlung wurde der Stahl durch übliche kontinuierliche Abbeizverfahren entzundert und dann auf 0,25mm Dicke kaltreduziert« Nach der Kaitreduzierung wurde der Stahl gereinigt und zur Verbesserung seiner Oberflächeneigenschaften und seiner Glätte durch Walzen getempert. Schließlich wurde er dann kontinuierlich bei 543°C zur Beseitigung der Walzspannungen ohne offensichtliche Rekristallisation geglüht. Folgende Eigenschaften des erzeugten Stahlbandes wurden festgestellt;

Zugfestigkeit (L) , 68,g

Dehnung innerhalb von 5,08 cm 2,5>

Ein Stahlband, das erheblich kalt-reduziert n/urdn_f" kann i\

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gewissem Maße aufgrund der hohen Restspannungen, die durch den Kaltreduktionsvorgang im Stahl erzeugt v/erden, ein nicht flaches Aussehen aufweisen. Aber auch durch den Temperungswalzvorgang, mit dem die gewünschte Oberflächenendform normalerweise geschaffen wird, können rasch Spannungen hervorgerufen werden, die im Material mit höheren Festigkeitseigenschaften ausreichen, um diesem Material eine für viele Anwendungsfälle nicht ausreichende Glätte zu erteilen. Um derartige Schwierigkeiten zu vermeiden und ein Material zu schaffen, dessen Oberfläche so flach und glatt wie möglich ist, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Kaltbearbeitung oder das Temperungswalzen zur Oberflächenendbearbeitung oder für andere Zwecke, beispielsweise zum Glä-tten, erst nach dem abschließenden Spannungsfreiglühen durchzuführen. Wo derartige Bearbaitungsvorgänge notwendig sind, sollten sie mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise durchgeführt werden, und zwar besser vor der Warmbehandlung zur Spannungsbeseitigung als danach. Wenn so verfahren wird, können alle Spannungen, die sich in dem Stahl während der Behandlung gebildet haben, durch die nachfolgende Wärmebehandlung beseitigt werden, so daß sie die Oberflächenglätte des Produkts nicht stören.

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Claims (7)

16UbUUi

PATENTANWÄLTE DipUng. M A R TI N LICHT

PATENTANWStT. UCHT. HANSMANN, HERRMANN Il ^ **IN HO LD.S CHMI DT .

8MDNGHEN2-THERES.ENSTRASSE33 AJi Dipl.-Wirtsch.-lng. A X E L H A N S M A N N

DipL-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München,den 21. Februar 1968 UNITED STATES STEEL CORPORATIO ET

Pittsburgh, Pennsylvania -IhrZelchen UnserZeidien

William Penn Place 525 Ke/Zi

Patentanmeldung: "Verfahren zur Behandlung von Stahlblech"

P a t ent a η sρ rü c h e

1 . Verfahren zur Behandlung von unlegiertem Kohlenstoffstahl mit 0,0 7-0,1% Kohlenstoff und nur Restbestandteilen an Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bei- einer Endbearbeitungstemperatur im austenitischen Bereich auf Warmbandabmessung warmgewalzt wird, daß er darauf zur Schaffuiig eines warmgewalzten Produkts mit kleinen, gut verteilten Karbiden schnell auf eine Temperatur von nicht über 649°C abgekühlt wird, und daß der Stahl dann auf Endabmessung kaltreduziert und kontinuierlich bei einer 566°C nicht übersteigenden Temperatur so lange geglüht wird, bis die Walzspannungen beseitigt sind, wobei jedoch eine wesentliche Rekristallisation zu- vermeiden ist. ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der unlegierte Kohlenstoffstahl bis- zu etwa 0 ,08% Kohlenstoff enthalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl von einer Temperatur im austenitisehen Bereich auf eine Temperatur' von nicht unter 649°C mit einer Ge sch wind ig-

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Pafenkmwäife DipL-lng. Martin Lichf, Dipl.-Wirt*di.-Ing, Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THEREStEMSTRA&SE S3 «Telefon (281202 · Telegramm-Adresse: LipaHi/MOnfhen Bayer. Vereimbonfc MOndien, Zweigst. Oskdr-yon-Miller-Rirtg, Kfo.-Nr. 882495 · Postscheck-Kontoj München Nr. 163397

OppenauerBOro: PATENTANWALT DR. REfNHOLD SCHMIDT

13AD ORIGINAL

keit abgekühlt wird, die ausreicht, um verhältnismäßig lange agglomerierte Karbide zu erzeugen, daß' der Stahl auf Endmaß kaltreduziert und bei einer etwa 663⁰C nicht übersteigenden Temperatur kontinuierlich geglüht wird»

3. Verfahren nach Anspruch 2_Λ dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl, etwa 0,05-0,08% rohlenstoff enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl nach dem Warmwalzen von einer Temperatur im austenitischen Bereich auf eine Temperatur nicht unter 677⁰C abgekühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl nach dem Warmwalzen zur Erzeugung des gewünschten Peingefüges schnell auf eine Temperatur im Bereich von etwa 566-593°C abgekühlt wird.

6. Veifehren nach einem der Ansprüche T-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl vor dem kontinuierlichen Glühen durch Walzen getempert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierliche Glühen zur Verbesserung der Oberflächenglätte des S_tahls unter Spannung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 524-538°C durchgeführt wird.

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