DE1903554B2 - Walz verfahren zum Herstellen eines tiefziehfähigen Stahlbandes - Google Patents

Walz verfahren zum Herstellen eines tiefziehfähigen Stahlbandes

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DE1903554B2 DE19691903554 DE1903554A DE1903554B2 DE 1903554 B2 DE1903554 B2 DE 1903554B2 DE 19691903554 DE19691903554 DE 19691903554 DE 1903554 A DE1903554 A DE 1903554A DE 1903554 B2 DE1903554 B2 DE 1903554B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Walzverfahren zum Her- anzugeben, mit dem sich unter nur geringem Aufwand
stellen eines tiefziehenden Stahlbandes. die Tiefzieheigenschaften des Stahlbandes verbessern
Beim Walzen von Stahlbändern wird üblicherweise lassen. Dies wird erfindungsgemaß dadurch erreicht, das vorgewalzte Band warmgewalzt, entzundert (ge- daß das Stahlband nach dem Warmwalzen und vor beizt) und gewickelt. Das Warmwalzen erfolgt bei *5 dem Wickeln gekühlt und einem zusätzlichen Walzeiner Temperatur, die über der Rekristallisations- schritt bei einer Temperatur zwischen 300 und 6000C temperatur (im allgemeinen über dem A3-Umwand- mit einer Querschnittsverringerung von mehr als lungspunkt) liegt. Zur Verbesserung der Tiefzieh- 20% unterzogen wird.
eigenschaften eines Stahlbandes mit niedrigem Koh- Es hat sich gezeigt, daß durch den zusätzlichen lenstoffgehalt ist es ferner bekannt, das auf die be- 3° Walzvorgang die Tiefzieheigenschaften des Stahlbandes
schriebene Art und Weise hergestellte Stahlband überraschenderweise erheblich verbessert werden. Die
anschließend (etwa bei Raumtemperatur) kaltzuwalzen Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis:
und gegebenenfalls einem Rekristallisationsglühen zu Wenn ein Stahlbandbund nach einem üblichen, im
unterziehen. Austenit-Bereich durchgeführten Warmwalzen einem
Ein typisches Verfahren zur Herstellung von kalt- 35 Entkohlungsglühen unterzogen wird, wachsen säulengewalzten Stahlbändern guter Tiefziehgüte enthält die förmige Kristalle oder Riesenkristalle in dem geglühten folgenden Arbeitsgänge: Warmwalzen oberhalb der Bund. Selbst wenn ein warmgewalztes Stahlband Rekristallisationstemperatur; Beizen; Kaltwalzen mit dieser Struktur anschließend durch Kaltwalzen, Glühen einer Querschnittsverringerung von ungefähr 75%; und Temperwalzen weiterverarbeitet wird, ist es zur 10- bis 20stündiges Rekristallisationsglühen bei einer 4° Preßverformung ungeeignet, da sich bei dieser Weiter-Temperatur von ungefähr 7200C in einer Atmosphäre verarbeitung Oberflächenvergröberungen (sogenannte von DX-Gas; Temperwalzen mit einer Querschnitts- »Pinholes«) bilden. Dieses während des Entkohlungsverringerung von 1 bis 2%, um das Auftreten von für glühens entstehende grobe Kornwachstum wird bei die Preßverformung schädlichen Ziehriefen zu ver- einem Warmwalzen unterhalb der Rekristallisationsmeiden. Für einen nach diesem Verfahren hergestellten 45 temperatur von 600°C vermieden. Wenn das Warm-Bandstahl erhält man eine Tiefziehgüte von 38 bis walzen insbesondere in einem Temperaturbereich 37,6 mm (in CCV-Einheiten gemessen). zwischen 500 und 6000C durchgeführt wird, wird die
Ein in den letzten Jahren häufig benutztes Verfahren Ebene (111) konzentrisch hinausgeschoben und die besteht aus folgenden Schritten: Wickeln des Stahl- Ebene (100) bemerkenswert verkleinert,
bandes, das die obenerwähnten Schritte durchlaufen 50 Es ist allerdings bereits ein Walzverfahren bekannt hat, zu einem losen Bund; Entkohlungsglühert bei (deutsche Auslegeschrift 1 173 116), bei dem im Aneiner Temperatur von ungefähr 7200C und in einer Schluß an den Warmwalzvorgang ein weiterer WaIz-Atmosphäre von feuchtem Wasserstoff oder HNX- schritt bei einer Temperatur oberhalb der Raum-Gas, etwa 10 bis 20 Stunden lang; anschließend Tem- temperatur und unterhalb der Rekristallisationsperwalzen mit einer Querschnittsverringerung von 55 temperatur durchgeführt wird. Hierbei handelt es sich 1 bis 2%. Die Tiefziehqualität eines nach diesem Ver- jedoch nicht um ein Verfahren zum Walzen von tieffahren hergestellten Bandstahles beträgt 37,3 bis ziehfähigem Stahl, sondern zum Walzen einer Eisen-36,8 mm (in CCV-Einheiten gemessen). Silizium-Legierung mit einem Siliziumgehalt von mehr
Ein etwas abgewandeltes Verfahren besteht aus als 4,5%, die wegen ihrer magnetischen Eigenschaften
folgenden Schritten: Warmwalzen; Beizen; Wickeln 60 in der Elektroindustrie Verwendung findet. Auf Grund
zu einem losen Bund; Entkohlungsglühen wie oben des hohen Siliziumgehalts ist diese spezielle Legierung
erwähnt; Kaltwalzen; Rekristallisationsglühen; Tem- sehr brüchig, so daß das Walzen dieser Legierung auf
perwalzen. In dem geglühten Bund entstehen jedoch erhebliche Schwierigkeiten (Rißbildung) stieß. Durch
säulenartige Kristalle oder Riesenkristalle, so daß bei den zusätzlichen Walzschritt werden somit die durch
der Preßverformung des Bandstahles eine orangen- 65 den hohen Siliziumgehalt bedingten Schwierigkeiten
schalenartige Oberflächenvergröberung entsteht. Um behoben. Es war daher keineswegs vorhersehbar, daß
solche Oberflächenvergröberungen zu vermeiden, wird die Anwendung eines zusätzlichen Walzschrittes bei
ein zusätzliches Element, z. B. Vanadium, Titan, einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur und
unterhalb der Rekristallisationstemperatur die Tiefzieheigenschaften eines tiefziehfähigen Stahls, bei dem der Siliziumgehalt notwendigerweise vernachlässigbar gering ist, verbessern würde. Darüber hinaus ist die Temperatur, bei der der zusätzliche Walzschritt des bekannten Verfahrens durchgeführt wird, auf einen Bereich von 350 bis 425° C beschränkt, wogegen der bevorzugte Temperaturbereich des erfindungsgemäß vorgeschlagenen zusätzlichen Walzvorgangs zwischen 500 und 600° C liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt auf zwei verschiedene Ausführungsformen angewandt.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird das Stahlband nach dem zusätzlichen Walzschritt entzundert, entkohlungsgeglüht, (etwa bei Raumtemperatur) kaltgewalzt, rekristallisationsgeglülit und tempergewalzt. Hierdurch entsteht ein Stahlband besonders hoher Tiefziehgüte.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird der Bandstahl bereits durch den zusätzlichen Walzschritt auf seine Enddicke gebracht und anschließend rekristallisationsgeglüht. Hierdurch entsteht ein Stahlband, dessen Tiefzieheigenschaften immer noch wesentlich besser als die eines in üblicher Weise warmgewalzten Stahlbandes sind.
Der erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Walzschritt bedeutet nur einen unwesentlichen Mehraufwand, da sich dieser Walzschritt unmittelbar an das Warmwalzen anschließt. Es genügt daher, bei einer herkömmlichen Warmwalzanlage zwischen der Haspel und der Kühleinrichtung eine oder mehrere zusätzliche Walzgerüste vorzusehen.
An Hand der Zeichnung, die ein Walzstraße zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Weise darstellt, werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Eine herkömmliche Walzstraße für die Herstellung von warmgewalztem Bandstahl enthält eine Mehrzahl von konventionellen Walzgerüsten einer Fertigstraße 1, ein Kühlbett 2 und eine automatische Kühlvorrichtung 3 sowie eine Haspel 4. Erfindungsgemäß sind mehrere Walzgerüste 5 zwischen der Kühleinrichtung 3 und der Haspel 4 angeordnet Ein Bandstahl* der bei der gewöhnlichen Warmwalztemperatur auf der Fertigstraße 1 gewalzt wurde, wird auf eine Temperatur unter 6000C durch Wasser, das von der automatischen Kühlvorrichtung 3 ausgesprüht wird, abgekühlt, wenn dieser Bandstahl auf dem Kühlbett 2 transportiert wird. Anschließend gelangt er in die Walzgerüste 5. Die Walzgerüste 5 führen ein Warmwalzen des Bandstahles bei einer niedrigeren Temperatur durch, bis eine vom jeweiligen Verwendungszweck abhängige Querschnittsverringerung erreicht ist. Dann wird der Bandstahl auf der Haspel 4 aufgewickelt.
Man kann zugleich automatisch die Dicke des Bandstahles kontrollieren, indem man eine vorgespannte Anlage für die WaJzgeriiste5 verwendet. Auf diese Weise kann die Genauigkeit von Dicke, Gestalt oder Glattheit des Bandstahles in bemerkenswerter Weise verbessert werden.
Wenn eine warmgewalzte Haspel für gewöhnliche Verwendungszwecke durch normales Warmwalzen hergestellt werden soll, so werden die erfindungsgemäß angeordneten Walzgerüste 5 geöffnet, damit sie der Bandstahl, ohne gewalzt zu werden, durchlaufen kann. Die Walzen der Walzgerüste 5 werden vorzugsweise aus extrem hartem Metall, wie Wolframkarbid, hergestellt.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Ein gewöhnlicher, unruhig vergossener Block mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,08% wurde durch
Frischen in einem Stahlschmelzofen erzeugt und durch Vorwalzen zu einer Bramme verarbeitet und dann in der Vorstraße eines Bandstahlwerkes für Warmwalzen zu einer 23 mm dicken Platte ausgewalzt. Aus dieser Platte wurde Testmaterial entnommen, das eine in Tabelle I gezeigte chemische Zusammensetzung aufwies.
Si Mn Tabelle I P S Cu 0,0020 O1
C <0,01 0,27 0,017 0,020 0,06 0,013
0,08
Die folgenden Arbeitsgänge wurden mit diesem Testmaterial durchgeführt:
1. Warmwalzen bei 900" C, um es auf eine gewünschte Dicke zu bringen, mit einem für Versuchszwecke aufgebauten Duo-Walzwerk für Warmwalzen;
2. Abkühlen in Luft bis auf 5000C;
3. Walzen bei dieser Temperatur mit Querschnittsverringerungen von 10, 20, 30, 40 und 50%;
4. Beizen;
5. Entkohlungsglühen bei 750° C in einer Atmosphäre von feuchtem HNX-Gas, um den Kohlenstoffgehalt auf einen Wert unter 0,005 % zu reduzieren. Die Dauer des Entkohlungsglühens schwankte in Abhängigkeit von der Dicke des Bandstahles von 8 bis 100 Stunden;
6. durch Kaltwalzen mit damit verbundener Querschnittsverringerung von 60, 70, 80 und 90% Weiterverarbeitung des Bandstahles auf eine Enddicke von 0,9 mm. Hierzu wurde ein für experimentelle Zwecke aufgebautes Duo-Walzwerk für Kaltwalzen verwendet;
7. 6stündiges Rekristallisationsglühen bei einer Temperatur von 7000C in einer Argon-Atmosphäre;
8. Temperwalzen mit einer Querschnittsverringerung von 1 %.
Die Dicke des Bandstahls im ersten Arbeitsgang des Warmwalzens wurde so gewählt, daß die Kombination der jeweils gewählten Prozentzahlen der Querschnittsverringerung im dritten Schritt, dem zusätzlichen Walzen, und im sechsten Schritt, dem Kaltwalzen, den gewünschten Endwert von 0,9 mm ergaben.
Tabelle II zeigt den Einfluß dieser Behandlung auf die Tiefziehgüte von kaltgewalztem Bandtahl in Abhängigkeit von den in Prozenten angegebenen Querschnittsverringerungen, die im dritten Schritt, dem zusätzlichen Walzen, und im sechsten Schritt, dem
Laltwalzen, durchgeführt wurden. Zum Vergleich ist
as Formveränderungsvermögen eines kaltgewalzten
iandstahls, der für normale Tiefziehzwecke und durch
das übliche Verfahren mit Entkohlungsglühen des
losen Bundes gefertigt wird, angegeben. Diese Werte
sind in Tabelle Il unter (5) aufgeführt.
Tabelle II
Querschnittsverminderung
in der Stufe des		 Querschnitts CCV Korngrößen,
zusätzlichen Walzens verringerung in der gemessen in
bei einer niedrigeren Stufe des Kaltwalzens ASTM-Einheiten
Temperatur (mm)
(°/o) (7o) 38,5 (Nr.)
60 38,0 5,5
70 37,5 6,5 bis 7,0
(D 10 80 ausgezogen 6,5 bis 7,0
90 37,5 7,0
60 37,2 6,5
70 35,0 7,0
(2) 20 80 ausgezogen 7,0
90 37,3 7,0
60 37,1 6,5
70 ausgezogen 7,0
(3) 30 80 ausgezogen 7,0
90 37,3 7,0
60 36,9 7,0
70 ausgezogen 7,5
(4) 40 80 ausgezogen 7,5
90 7,5
(5)
früheres Verfahren 75 I 36,8 bis 37,2 j 6,5 bis 7,5
Wie in Tabelle II gezeigt, ergaben sich durch den zusätzlichen Walzvorgang bei einer niedrigeren Temperatur (500 bis 6000C) nach dem gewöhnlichen Warmwalzen im Austenitgebiet Ergebnisse des Conical Cup Tests, die alle »ausgezogen« bedeuteten, wenn eine Querschnittsverkleinerung über 20% in dem zu- *o sätzlichen Walzschritt und eine Querschnittsveränderung von mehr als 80% in dem Kaltwalz-Arbeitsgang erfolgte.
Alle diese Bandstähle wiesen eine gute Oberfläche an den gezogenen Stellen auf. Die Korngrößennummer lag innerhalb des Bereiches von 7 bis 8 ASTM-Einheiten, was einer gleichmäßig feinen Kornverteilung entspricht Darüber hinaus zeigen die Bänder auch nach anderen Testen ein sehr gutes Formveränderungsvermögen. Bei einem Überschiebungsverschmelzungstest traten keine derartigen Fehler, wie »Hammerschlageffekt«, »Fischschuppen«, »Pinholes«, »Bläschen« usw. auf; das Haftvermögen war deshalb auch sehr gut.
Beispiel 2
Aus einem durch Frischen in einem Stahlschmelzofen unruhig vergossenen Block mit 0,05% Kohlenstoffgehalt wurde durch Vorwalzen ein Bramme hergestellt und anschließend durch ein Bandstahlwalzwerk für Warmwalzen auf 4,5 mm Dicke ausgewalzt. Aus dieser Platte wurde ein Testmaterial genommen, das eine in Tabelle III gezeigte chemische Zusammensetzung aufwies.
Tabelle Π1
C Si Mn P S Cn N. 0,
0,05 <0,01 0,29 0,008 0,010 0,04 0,014 0,033
Die folgenden Arbeitsgänge wurden mit dem Testmaterial durchgeführt:
1. Warmwaben bei einer Temperatur von 9000C in einem für experimentelle Zwecke aufgebauten Duo-Walzwerk für Warmwalzen;
2. Wasserkühlung auf eine Temperatur von 55O0C;
3. zusätzliches Walzen bei dieser Temperatur mit Querschnittsverringerung von 20 und 40%. um den Bandstahl auf 0,9 mm Dicke auszuwalzen, wozu ein für Versuchszwecke aufgebautes Quarto Walzwerk für Kaltwalzen verwendet wurde;
4. Beizen;
5. Rekristallisationsglühen bei einer Temperatur voi 75O°C in einer Argon-Atmosphäre, für eine Daue: von 8 Stunden.
Tabelle IV zeigt die mechanischen Eigenschaftei und die Preßverformbarkeit des so gewonnenen Band Stahles. Zum Vergleich sind Ergebnisse, welche mi dein gleichen Versuchsmaterial nach 6stundigem Ent
1 90S
köhlüttgsglühBn in einer Atmosphäre vbh HNX-Gäs in Tabelle IV Unter (3) die PreBvefforrHbärkÖit eihes .... ^.M-, '-'^' ^..-ύ«« ^UiM ni^Ac Bfta*hnis ih üblichen Afb6itsgäng6h Warmgewalzten Bandstahls
köhlüHgsglüheti in einer Atmospäre
bei 75O0G erzielt wurden gezeigt. Dieses Ergebnis
Wird in Täfeelle IV Ufttör1 (4) aufgeführt. DäheBeri ist in Tabelle IV ütiter (3) die PreBverforttlbäri
in üblichen Afbeitsgängeh Warmgewalzten Bandstahls
enthalten.
Tabelle iV
Glühbedingung Querschnittsverringerung
bei einem zusätzlichen		 \S\J V Korngröße,
gemessen in 		Bemerkung
Walzschritt mit Hiidrlgerer ASTM-
Temperatur (mm) Einheiten
(1) Rekristalli
sationsglühen		 (·/·> 37,8
37,5		 (Nr.)
Nach der
vorliegen		 (2) Entkohlungs
glühen		 20
40		 37,2
37,0		 7 bis 8
7 bis 8		 Man erhielt die gleiche Ziehgüte
wie bei einem kaltgewalzten
Bandstahl
den Er
findung		 (3) Nicht-Glühen 20
40		 40,2 6,5 bis 8
7 bis 8
Früheres (beim Walzen) — 9 bis 10 Schlechte Ziehgüte
Verfahren (4) Entkohlungs 39,8
glühen — 3 bis 7 Konnte nicht verwendet werden,
da säulenförmige Kristalle sich
bildeten und zu einer Ober-
flächenvergröberung bei der
Preßverformung führten
auch dann die
Da, wie schon früher erwähnt, Ebene (111) konzentrisch hinausgeschoben und die Ebene (100) bemerkenswert verkleinert wird, wenn der warmgewalzte Bandstahl nur bei einer niedrigeren Temperatur zusätzlich gewalzt wird, konnte eine gewöhnliche, mit der eines normal kaltgewalzten Bandstahls vergleichbare Ziehgüte nur erreicht werden, wenn nur das übliche Rekristallisationsglühen ohne das Entkohlungsglühen angewendet wurde. Ein grobes Kornwachstum konnte nicht festgestellt werden. Die Korngrößennummer lag innerhalb eines Bereiches von 7 bis 8 ASTM-Einheiten, was einer gleichmäßig feinen Kornverteilung entspricht. Die gezogene Oberflache war bemerkenswert besser als die eines gewöhnlich warmgewalzten Bandstahles.
Beispiel 3
Das Testmaterial war hier das gleiche wie im Beispiel 2.
Tabelle V
Folgende Arbeitsgänge wurden mit dem Testmatenal durchgeführt:
1. Ein Warmwalzen bei einer Temperatur von 9000C durch ein für experimentelle Zwecke aufgebautes Duo-Walzwerk für Warmwalzen;
2. eine Wasserkühlung auf eine Temperatur von 5000C;
3. zusätzliches Warmwalzen bei dieser Temperatur unter einer Querschnittsverkleinemng von 30%, um den Bandstahl auf 1,5 mm Dicke auszuwalzen, wozu ein für experimentelle Zwecke aufgebautes Quarto-Walzwerk für Kaltwalzen verwendet wurde.
Tabelle V verdeutlicht den Einfluß dieser Behandlung auf die mechanischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit und Streckgrenze, die im dritten Arbeitsgang, dem Warmwalzen, hervorgerufen werden. Zum Vergleich sind die mit demselben Testmaterial nach zusätzlichem Kaltwalzen erhaltenen Ergebnisse ebenfalls in Tabelle V unter (2) angegeben.
Bedingung
Querschnitts-
verringerang beim
Warmwalzen mit
niedrigerer Temperatur
(1V.)
Früheres Verfahren
(1) Konventionelles Warmwalzen
(2) Konventionelles Warmwalzen und zusätzliches Walzen (5000C) bei einer tieferen Temperatur
(3) Konventionelles Warmwalzen und Kaltwalzen Zimmertemperatur
30
Zugfestigkeit (kg/mm1)
35,5
65,0
56,0
Streckgrenze (kg/mm1)
32,5
63,5
58,5
Ein gewöhnlicher unruhig vergossener Bandstahl, mit dem ein konventionelles Warmwalzen im Austenitbereich erfolgte, weist eine Zugfestigkeit von ungefähr 35 kg/mm2 auf. Wendet man auf diesen beunruhigten Bandstahl ein zusätzliches Warmwalzen bei einer Temperatur von 5000C mit einer Querschnittsverkleinerung von 30% an, wächst die Zugfestigkeit auf 65 kg/mm2. Die Zugfestigkeit im Vergleichsbeispiel betrug 56 kg/mm2. Zugfestigkeit und Streckgrenze sind demnach durch das erfindungsgemäße Warmwalzen bei einer Temperatur von 300 bis 4000C merklich verbessert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

■ν" Zirkonium od. ä., dem Material des Stahlbandes beiPatentansprüche: gegeben. Diese Zusatzelemente erhöhen jedoch die
1. Walzverfahren zum Herstellen eines tiefzieh- Material- und Herstellungskosten, so daß dieses Verfähigen Stahlbandes, dadurch gekenn- fahren praktisch ohne Nutzen ist. ......
ζ e i c h η e t, daß das Stahlband nach dem Warm- 5 Um die Mängel dieser Verfahren zu überwinden ist
walzen und vor dem Wickeln gekühlt und einem folgendes Verfahren bereits vorgeschlagen worden:
zusätzlichen Walzschritt bei einer Temperatur Warmwalzen; Beizen; Kaltwalzen bei einer Quer-
zwischen 300 und 6000C mit einer Querschnitts- schniftsverringerung von 20 bis JU /0; Keknstalh-
verringerung von mehr als 20% unterzogen wird. sationsglühen bei losem Bund; erneutes Kaltwalzen
2. Walzverfahren nach Anspruch 1, dadurch io mit einer Querschnittsvernngerung von 75 bis 80%; gekennzeichnet, daß das Stahlband nach dem abschließend Rekristallisationsglühen und Temperzusätzlichen Walzschritt durch an sich bekanntes walzen. Ein nach diesem Verfahren hergestellter Band-Kaltwalzen auf Enddicke gebracht wird. stahl zeichnet sich durch extrem hohe Tiefziehgüte
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch aus. Die Herstellungskosten sind jedoch sehr hoch, da gekennzeichnet, daß der zusätzliche Walzschritt 15 das Verfahren zweimaligem Kaltwalzen und zweibei einer Temperatür zwischen 500 und 6000C maliges Glühen erfordert. Deshalb blieb auch die Verdurchgeführt wird. wendung eines nach diesem Verfahren hergestellten
Bandstahls auf Spezialzwecke begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Walzverfahren 20 zum Herstellen eines tiefziehfähigen Stahlbandes
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