DE19543804B4 - Process for producing hot-dip galvanized steel strip and hot-dip galvanized sheet or strip made of steel made therewith - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von feuerverzinktem Stahlband mit folgenden Verfahrensschritten:
– Herstellung eines eine gute Kaltumformbarkeit aufweisenden Stahlbandes durch Warmwalzen, Haspeln und anschließendes Kaltwalzen und rekristallisierendes Glühen im Haubenglühofen
– Erwärmung des so hergestellten, auf etwa Raumtemperatur abgekühlten Stahlbandes im abgehaspelten Zustand auf eine Temperatur zwischen 420 °C und 500 °C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 150 °C bis 300 ° C/s
– unmittelbar darauf Einleiten des erwärmten Stahlbandes im Wesentlichen ohne Abkühlung in ein etwa die gleiche Temperatur aufweisendes Zink-Schmelzbad
– anschließende Abkühlung mit einer Kühleinheit und Dressieren des schmelztauchbeschichteten Bandes.Process for the production of hot-dip galvanized steel strip with the following process steps:
- Production of a steel strip with good cold formability by hot rolling, reeling and subsequent cold rolling and recrystallizing annealing in the bell annealer
- Heating the steel strip thus produced, cooled to about room temperature, in the uncoiled state to a temperature between 420 ° C and 500 ° C with a heating rate of 150 ° C to 300 ° C / s
- Immediately thereafter, introducing the heated steel strip essentially without cooling into a zinc melt bath having approximately the same temperature
- Subsequent cooling with a cooling unit and dressing the hot-dip coated tape.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerverzinktem Stahlband. Die Erfindung betrifft ferner ein feuerverzinktes, kalt gewalztes und alterungsbeständiges Blech oder Band aus Stahl.The invention relates to a method for the production of hot-dip galvanized steel strip. The invention relates also a hot-dip galvanized, cold-rolled and age-resistant sheet or steel band.
Nach
Nach der gleichen Schrift ist ferner bekannt, weich geglühte Bänder einzusetzen, bei denen keine Glühbehandlung erfolgt. Stattdessen werden die Bänder auf bis zu 230°C erwärmt und mit dieser Oberflächentemperatur durch das auf 450°C erhitzte Zinkbad gezogen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass das Zinkbad durch eine unwirtschaftliche Induktionsheizung von außen beheizt werden muss und hierbei Schwierigkeiten auftreten. Es wurde deshalb vorgeschlagen, die Bänder weiterhin weich zu glühen, zu reinigen und in reduzierender Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 500 und 720°C zu erwärmen, bevor das Band mit etwa 480°C in das Zinkbad eingeführt wird. Hierdurch sollte eine Streckgrenze von nur 20 kg/mm2 erreicht werden.According to the same document, it is also known to use soft annealed strips in which no annealing treatment takes place. Instead, the strips are heated up to 230 ° C and pulled at this surface temperature through the zinc bath heated to 450 ° C. This method has the disadvantage that the zinc bath has to be heated from the outside by an uneconomical induction heating system and difficulties arise. It has therefore been proposed to continue annealing the strips softly, to clean them and to heat them in a reducing atmosphere to a temperature between 500 and 720 ° C. before the strip is introduced into the zinc bath at approximately 480 ° C. This should achieve a yield strength of only 20 kg / mm 2 .
Die Glühbehandlung bei Temperaturen von mehr als 500°C vor der Einführung des Bandes in das Zinkbad ist auch im weiter bekannten Stand der Technik als grundsätzliche Maßnahme vorgesehen.Annealing treatment at temperatures of more than 500 ° C before the introduction of the tape in the zinc bath is also in the more well-known state of the Technology as a basic measure intended.
So wird z.B. in
Nach
Nach
Nach
Demgegenüber lassen sich alterungsbeständige Bleche durch eine rekristallisierende Glühung im Haubenofen erzeugen.In contrast, aging-resistant sheets can be used by recrystallizing annealing in the bell annealer.
Der Aufsatz von Heintz „Verfahrenstechnische Neuentwicklungen bei der Band-Feuerverzinkung" in BLECH 1967, Nr. 1, Seiten 5 bis 12 verdeutlicht, dass eine Feuerverzinkung von Stahlblechen regelmäßig in Verbindung mit einer Durchlaufglühe vorgenommen worden ist. Dabei werden die metallkundlichen Eigenschaften von kaltgewalzten und rekristallisierend geglühten Blechen verändert. Insbesondere sind diese Bleche nicht alterungsbeständig, weswegen eine Überalterungsbehandlung für derartige Bleche bekannt ist. In dem Aufsatz ist ein modifiziertes Cook-Norteman-Verfahren beschrieben, bei dem vorgeglühte und dressierte Bunde verarbeitet werden. Da das im Bund aufgewickelte Stahlband eine rekristalliserende Glühung bereits erfahren hat, wird das Band nach dem modifizierten Verfahren in einem Vorerhitzer auf Zinkbadtemperatur erwärmt, und zwar in einer Sendzimir-Anlage mittels eines Glühofens, der nur auf die Zinkbadtemperatur erhitzt wird. Dabei werden die Materialeigenschaften des zu verzinkenden Bandes nicht verändert, womit ein Unterschied zu der das Material völlig verändernden rekristallisierenden Glühbehandlung des Sendzimir-Verfahrens angesprochen sind. Durch die Erwärmung des Stahlbandes entstehen bei dem beschriebenen Verfahren jedoch wieder Alterungserscheinungen, die durch eine sonst übliche Überalterungsbehandlung nicht beseitigt werden können, weil dadurch die durch das rekristallisierende Glühen im Bund bewirkten und angestrebten Materialeigenschaften erheblich beeinträchtigt würden.Heintz's article “Process engineering New developments in hot dip galvanizing "in BLECH 1967, no. 1, pages 5 to 12 clarifies that hot-dip galvanizing of steel sheets in regular contact with a continuous annealing has been made. In doing so, the metallurgical properties changed by cold-rolled and recrystallizing annealed sheets. In particular these sheets are not resistant to aging, which is why an aging treatment for such Sheet metal is known. A modified Cook-Norteman method is included in the article described in the pre-annealed and processed bundles are processed. Because that wound up in the bund Steel strip has already undergone recrystallizing annealing, the tape is processed in a preheater using the modified process warmed to zinc bath temperature, in a Sendzimir plant using an annealing furnace, which is only heated to the zinc bath temperature. The Material properties of the strip to be galvanized did not change, with what a difference to the recrystallizing one that completely changes the material annealing of the Sendzimir process. By warming the Steel strip, however, is created again in the process described Signs of aging that are not caused by the usual aging treatment can be eliminated because of the recrystallizing glow in the bundle caused and desired material properties would be significantly affected.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines feuerverzinkten Stahlbandes zu ermöglichen, das seine durch die rekristallisierende Glühung erzeugten Materialeigenschaften, insbesondere seine Alterungsbeständigkeit, auch nach der Feuerverinkung beibehält.The present invention lies hence the task of producing a hot-dip galvanized steel strip to allow that its material properties produced by the recrystallizing annealing, especially its aging resistance, maintains even after the fire gating.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit folgenden Verfahrensschritten:
- – Herstellung eines eine gute Kaltumformbarkeit aufweisenden Stahlbandes durch Warmwalzen, Haspeln und anschließendes Kaltwalzen und rekristallisierendes Glühen im Haubenglühofen
- – Erwärmung des so hergestellten, auf etwa Raumtemperatur abgekühlten Stahlbandes im abgehaspelten Zustand auf eine Temperatur zwischen 420 °C und 500 °C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 150 °C bis 300 °C/s
- – unmittelbar darauf Einleiten des erwärmten Stahlbandes im Wesentlichen ohne Abkühlung in ein etwa die gleiche Temperatur aufweisendes Zink-Schmelzbad
- – anschließende Abkühlung mit einer Kühleinheit und Dressieren des schmelztauchbeschichteten Bandes.
- - Production of a steel strip with good cold formability by hot rolling, reeling and subsequent cold rolling and recrystallizing annealing in the bell annealer
- - Heating the steel strip thus produced, cooled to about room temperature, in the uncoiled state to a temperature between 420 ° C and 500 ° C with a heating rate of 150 ° C to 300 ° C / s
- - Immediately thereafter, introducing the heated steel strip essentially without cooling into a zinc melt bath having approximately the same temperature
- - Subsequent cooling with a cooling unit and dressing the hot-dip coated tape.
Das in üblicher Weise hergestellte Kaltband wird vor dem Eintauchen in das Schmelzbad im Wesentlichen nur noch auf Schmelzbadtemperatur erwärmt. Dabei wird insbesondere die Temperatur der Bandoberfläche bei der Verzinkung auf nicht mehr als 500°C erhöht. Das Band taucht unmittelbar nach dieser Erwärmung in das Schmelzbad ein. Der Vorteil hierbei ist, dass sowohl bei den weichen unlegierten Güten als auch bei den höherfesten mikrolegierten Güten das beschichtete Feinblech unabhängig von der Beschichtungsart die gleiche chemische Zusammensetzung und die gleichen technologischen Eigenschaften aufweisen. Die technologischen Eigenschaften des beschichteten Stahlbandes sind nicht nur von der chemischen Zusammensetzung des Stahles abhängig, sondern auch von der Wärmebehandlung, die das beschichtete Stahlblech durchlaufen hat. Die erfindungsgemäße, von der bisher üblichen Durchlaufglühe in Verbin dung mit einer Feuerverzinkung abweichende Verfahrensfühung führt zu dem wesentlichen Vorteil, dass die Verarbeitung des beschichteten Bleches nicht mehr an die Beschichtungsart angepasst werden muss. So sind die gleichen technologischen Eigenschaften bei gleicher chemischer Analyse unabhängig von der Beschichtungsart erreichbar.The manufactured in the usual way Cold strip is essentially pre-immersed in the weld pool only heated to the molten bath temperature. In particular the temperature of the belt surface increased to no more than 500 ° C during galvanizing. The tape dives immediately after this warming into the weld pool. The advantage here is that both the soft unalloyed grades as well as the higher strength ones microalloyed grades the coated sheet is independent of the coating type the same chemical composition and have the same technological characteristics. The technological Properties of the coated steel strip are not only of the chemical composition of the steel depends, but also on the Heat treatment that has passed through the coated steel sheet. The invention of the usual so far continuous annealing in connection with a different galvanizing process leads to the significant advantage that the processing of the coated sheet no longer has to be adapted to the type of coating. So are the same technological properties with the same chemical Analysis independent achievable by the type of coating.
Demgegenüber müssen bei der Verwendung einer Durchlaufglühe zur Feuerverzinkung die Bänder auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden. Um dabei die gleichen technologischen Eigenschaften zu erzeugen, wie sie z.B. bei haubengeglühtem Material (z.B. St 14) in Verbindung mit einer elektrolytischen Beschichtung erreicht wurden, musste für die Feuerverzinkung ein höherwertiges Material (z.B. IF-Stahl) eingesetzt werden.In contrast, when using a continuous annealing the strips for hot-dip galvanizing high temperatures are heated. To do the same technological To generate properties such as with annealed material (e.g. St 14) in connection with an electrolytic coating had to be achieved for hot-dip galvanizing is of a higher quality Material (e.g. IF steel).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht mehr notwendig, die Verzinkungsbehandlung auf eine Durchlaufglühe abzustimmen, da eine Durchlaufglühe nicht verwendet wird. Die Verzinkung ist also nicht mehr abhängig von der Rekristallisationsbehandlung in der Durchlaufglühe. Daher ist auch die Bandgeschwindigkeit nicht mehr auf die Stahlsorte abzustimmen. Die Leistung der Verzinkungsanlage ist demzufolge nur noch bestimmt durch die Auslegung des Verzinkungsteils.In the method according to the invention it is no longer necessary to apply the galvanizing treatment to a continuous annealing to vote as a continuous annealing is not used. The galvanizing is therefore no longer dependent on recrystallization treatment in continuous annealing. Therefore the belt speed can no longer be matched to the steel grade. The performance of the galvanizing system is therefore only determined by designing the galvanizing part.
Das erfingungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere
für Stahlbänder, die
ein quasi isotropes Verformungsverhalten ( < Δr-Wert)
und eine hohe Streckgrenze aufweisen. Ein derartiges Kaltband weist
z.B. folgende Analyse auf:
0,02 bis 0,06 % Kohlenstoff, vorzugsweise
0,03 bis 0,048 % Kohlenstoff,
0,01 bis 0,40 % Silizium, bevorzugt
bis 0,06 % Silizium,
0,10 bis 0,80 % Mangan,
0,005 bis
0,08 % Phosphor,
0,0005 bis 0,02 % Schwefel,
0,002 bis
0,009 % Stickstoff,
0,015 bis 0,08 % Aluminium,
0,01 bis
0,04 % Titan,
max. 0,15 % von einem oder mehreren der Elemente
Kupfer, Vanadium, Nickel, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.The method according to the invention is particularly suitable for steel strips which have a quasi-isotropic deformation behavior (<Δr value) and a high yield strength. Such a cold strip has the following analysis, for example:
0.02 to 0.06% carbon, preferably 0.03 to 0.048% carbon,
0.01 to 0.40% silicon, preferably up to 0.06% silicon,
0.10 to 0.80% manganese,
0.005 to 0.08% phosphorus,
0.0005 to 0.02% sulfur,
0.002 to 0.009% nitrogen,
0.015 to 0.08% aluminum,
0.01 to 0.04% titanium,
Max. 0.15% of one or more of the elements copper, vanadium, nickel, balance iron and unavoidable impurities.
Das erfindungsgemäß hergestellte kaltgewalzte feuerverzinkte Blech oder Band aus Stahl ist alterungsbeständig.The cold-rolled produced according to the invention hot-dip galvanized steel sheet or strip is resistant to aging.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen zur Herstellung eines Kaltbandes mit äußerst geringer Anisotropie (Δr < 0,2) näher erläutert.The invention is explained below of embodiments for the production of a cold strip with extremely low anisotropy (Δr <0.2) explained in more detail.
Aus den Schmelzen A-D sowie dem Vergleichsschmelzen E-F (Tabelle 1) werden Brammen von 210 mm Dicke im Strang vergossen. Nach Erwärmung im Stoßofen auf 1250°C wurde die Bramme zu Warmband von 3 mm Dicke ausgewalzt, gehaspelt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Walzendtemperaturen und Haspeltemperaturen zeigt Tabelle 2. Nach dem Beizen wurden Bänder durch Kaltwalzen in unterschiedlichen Stufen von 10 % bis zu 80 % auf Feinblechdicke reduziert und erneut gehaspelt. Das Bund wurde im Haubenglühofen auf 700°C erwärmt, mit einem Durchsatz von 1,1 t/h bis 1,9 t/h rekristallisierend geglüht und anschließend im Ofen auf 120°C abgekühlt.From the melts A-D and the comparative melts E-F (Table 1), slabs 210 mm thick are cast in the strand. After warming up in the pusher furnace to 1250 ° C the slab was rolled into 3 mm thick hot strip, coiled and cooled to room temperature. The roll end temperatures and reel temperatures are shown in Table 2. After pickling, tapes became by cold rolling in different stages from 10% up to 80 % reduced to thin sheet thickness and re-coiled. The covenant was in the bell annealer to 700 ° C heated annealed with a throughput of 1.1 t / h to 1.9 t / h and then in Oven to 120 ° C cooled.
Die Kaltwalzung in Abhängigkeit
vom Titangehalt erfolgt bei:
0,01 % Titan mit 20–60 %, bevorzugt
30–50
% Kaltwalzgrad;
0,02 % Titan mit 10–15 % oder 40–85 %, bevorzugt
50–80
% Kaltwalzgrad;
0,03 % Titan mit 10–20 % oder 50–85 %, bevorzugt
60–80
% Kaltwalzgrad;
0,04 % Titan mit 15–25 % oder 55–80 %, bevorzugt
20 % oder 60–70
% Kaltwalzgrad.Cold rolling depending on the titanium content takes place at:
0.01% titanium with 20-60%, preferably 30-50% cold rolling degree;
0.02% titanium with 10-15% or 40-85%, preferably 50-80% cold rolling degree;
0.03% titanium with 10-20% or 50-85%, preferably 60-80% cold rolling degree;
0.04% titanium with 15-25% or 55-80%, preferably 20% or 60-70% degree of cold rolling.
Für Zwischenwerte des Legierungselementes Titan, beispielsweise 0,025 % Ti, werden bevorzugt Kaltwalzgrade bis 15 % oder 20 % und bis 85 % eingestellt. Bei Werten zwischen 0,01 % und 0,02 % werden bevorzugt niedrigere Kaltwalzgrade eingestellt. Den bevorzugten Kaltwalzgraden konnte ein hohes Zugfestigkeits- und Streckgrenzenniveau zugeordnet werden.For Intermediate values of the titanium alloy element, for example 0.025 % Ti, cold rolling grades up to 15% or 20% and up are preferred 85% set. Values between 0.01% and 0.02% are preferred lower cold rolling degrees set. The preferred cold rolling grade was assigned a high level of tensile strength and yield strength become.
Beispiel: Stahl B
- a) Kaltwalzgrad 10 bis 15 % = Streckgrenzenniveau Rp 0,2 = 400 bis 350 N/mm2 Zugfestigkeitsniveau Rm = 450 bis 400 N/mm2
- b) Kaltwalzgrad 30 % = RP 0,2 = 180 N/mm2 und Rm = 320 N/mm2
- c) Kaltwalzgrad 50 bis 80 % = RP 0,2 = 250 bis 280 N/mm2 und Rm = 360 bis 370 N/mm2
- a) Cold rolling degree 10 to 15% = yield point level R p 0.2 = 400 to 350 N / mm 2 tensile strength level R m = 450 to 400 N / mm 2
- b) Cold rolling degree 30% = R P 0.2 = 180 N / mm 2 and R m = 320 N / mm 2
- c) Cold rolling degree 50 to 80% = R P 0.2 = 250 to 280 N / mm 2 and R m = 360 to 370 N / mm 2
Diese Erkenntnis ermöglicht eine bauteil- oder funktionsangepaßte Wahl der Festigkeit für ein und dasselbe Bauteil durch Änderung der Parameter Titangehalt und Kaltwalzgrad.This realization enables one component or function adapted Choice of firmness for one and the same component by change the parameters titanium content and degree of cold rolling.
Tabelle 2 zeigt die erfindungsgemäß erzielte Korngröße in ASTM-Einheiten; die erzielbare Kornverfeinerung gegenüber Stählen ohne Titanzusatz nach dem Stand der Technik ist erheblich und reicht bis ASTM 11. Demgegenüber wiesen die Vergleichsschmelzen ein größeres Korn und eine erhöhte Anisotropie auf.Table 2 shows that achieved according to the invention Grain size in ASTM units; the achievable grain refinement compared to steels without titanium addition the state of the art is considerable and extends up to ASTM 11 the comparative melts a larger grain and an increased Anisotropy.
Für einen Stahl C (Varianten C3 bis C5) wurden Versuche mit variabler Haspeltemperatur Th und Glühdurchsatz Pg durchgeführt (Tabelle 3). Während Schwankungen in der Durchsatzmenge des Haubenglühofens von 1,1 bis 1,9 t/h sowohl die Korngröße als auch die ebene Anisotropie Delta r nicht negativ beeinflußten, hatte eine Erhöhung der Haspeltemperaturen auf 710 Grad Celsius bei annähernd gleichen Walzendtemperaturen eine Kornvergröberung und eine Erhöhung der ebenen Anisotropie zur Folge. Die Haspeltemperaturen sollten demzufolge zwischen 520 und 710, bevorzugt zwischen 450 und 680 Grad Celsius liegen.For A steel C (variants C3 to C5) were experiments with variable Coil temperature Th and annealing throughput Pg performed (Table 3). While Fluctuations in the throughput of the bell annealer from 1.1 to 1.9 t / h both the grain size as well did not adversely affect the flat anisotropy delta r an increase the reel temperatures to 710 degrees Celsius at approximately the same Rolling temperatures a grain coarsening and an increase in plane anisotropy. The reel temperatures should accordingly between 520 and 710, preferably between 450 and 680 degrees Celsius lie.
Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Table 1 Table 2 Table 3
In Tabelle 2 und 3 bedeuten:
Tw
Walzendtemperatur
Th Haspeltemperatur
K Korngröße nach
ASTM
Pg Glühdurchsatz
Δr ebene AnisotropieIn tables 2 and 3:
Tw final roll temperature
Th reel temperature
K grain size according to ASTM
Pg annealing throughput
Δr flat anisotropy
Das derart hergestellte Kaltband wird nach einer chemischen Reinigung in einem Ofen unter Schutzgas, bevorzugt einem Induktionsofen, auf im wesentlichen nur die Schmelzbadtemperatur erwärmt. Die Bezeichnung „Schmelzbad" ist hier nur im Sinne eines Beispiels verwendet. Es können auch andere Beschichtungsverfahren, wie z.B. Flammsprühen, verwendet werden. Erfindungsgemäß kommt es darauf an, das Band nur soweit zu erwärmen, wie es für die Beschichtung notwendig ist. Unter Erwärmung auf „Schmelzbadtemperatur" ist also eine Erwärmung auf die für die Beschichtung notwendige Temperatur zu verstehen.The cold strip produced in this way after chemical cleaning in an oven under protective gas, preferably an induction furnace, to essentially only the melt bath temperature heated. The term "weld pool" is only here in the Used for an example. Other coating methods, such as. Flame spraying, be used. According to the invention it is important to heat the tape only to the extent necessary for the coating necessary is. With warming so to "melt bath temperature" is a heating up the for to understand the coating necessary temperature.
Bei einer Verzinkung beträgt die Oberflächentemperatur des Bandes bei dieser Erwärmung nicht mehr als 420 bis 500 Grad Celsius. Das derart erwärmte Band wird unmittelbar, also im wesentlichen ohne Abkühlung, in das Bad für die Schmelztauchbeschichtung eingeführt.With galvanizing, the surface temperature is of the tape with this warming not more than 420 to 500 degrees Celsius. The tape so heated is immediately, so essentially without cooling, in the bath for hot dip coating introduced.
Das schmelztauchbeschichtete Band wird nach einer Abkühlung auf etwa Raumtemperatur dressiert, streckgerichtet und chemisch passiviert beziehungsweise für eine nachfolgende Beschichtung chemisch vorbehandelt und getrocknet. Die Beschichtung kann insbesondere aus einem Mehrschichtaufbau, zum Beispiel aus Versiegelung, Vorgrundierung und einer mehrschichtigen Vorlackierung, bestehen. Hierbei ist von entscheidender Bedeutung, daß das erfindungsgemäße schmelztauchbeschichtete Stahlband durch die Erwärmung auf nur Schmelzbadtemperatur des eingesetzten Kaltbandes, auch nach der Lackierung, keine Alterung aufweist.The hot dip coated tape is after cooling trained to about room temperature, stretch-oriented and chemical passivated or for a subsequent coating is chemically pretreated and dried. The coating can in particular consist of a multilayer structure, for example from sealing, pre-priming and a multi-layer Pre-painting. Here it is crucial that this hot-dip coated according to the invention Steel band through the warming to only the bath temperature of the cold strip used, even after the paint, shows no aging.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage weist
einen unmittelbar vor dem Schmelztauchbad
Von dem Haspel
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