DE19712616C2 - Warmwalzen von Stahlband - Google Patents

Warmwalzen von Stahlband

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von stranggegossenen und/oder im Austenitgebiet vorgewalzten Bändern mit homogenen Gefügen und Eigenschaften aus unlegiertem und niedriglegiertem Stahl durch kontinuierliches Warmwalzen jeweils in zwei oder mehreren Stichen im Austenitgebiet, ausgehend von einer Temperatur T ≧ Ar3 + 30°C, mit einem Gesamtumformgrad ∈h ≧ 30% und anschließend in mehreren Stichen im Ferritgebiet mit einem Gesamtumformgrad ∈h ≧ 60% sowie Haspeln.
Verschiedene Schriften, z. B. EP 0 306 076 B1, DE 692 02 088, WO 96/12573, EP 0 504 999 A3, EP 0 541 574 B1 und EP 0 370 575 B1, offenbaren Verfahrensweisen, nach denen das Warmwalzen im Austenitgebiet durch Zwischenschalten einer Kühlstrecke ggf. mit Temperatur-Ausgleichsstrecke vor der Fertigstaffel vom Warmwalzen im Ferritgebiet getrennt wird. Das hat den Nachteil einer verhältnismäßig langen Abkühldauer. Dazu muß entweder die Kühlstrecke zwischen Vor- und Fertigstaffel entsprechend lang ausgebildet sein, was platzaufwendig ist, oder das Band muß bis zum Abschluß der Gefügeumwandlung angehalten werden. Beides ist zeitaufwendig und verlängert in unerwünschtem Maß den Produktionsablauf.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf platz- und zeitaufwendige sowie kostenintensive Zusatz­ installationen durch eine Verstärkung der Kühlstrecke vor und zwischen den Fertiggerüsten weitgehend zu verzichten. Gelöst wird diese Aufgabe bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das Walzgut in der Fertigstaffel nach jedem Stich im Austenitgebiet intensiv gekühlt wird und die intensive Kühlung beendet wird, nachdem die Ferritumwandlung abgeschlossen ist.
In Fig. 1 ist der Zeit-Temperaturverlauf des erfindungsgemäßen Walzverfahrens dem Stand der Technik gegenübergestellt.
Mit Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei Stählen mit (in Masse-%) max. 0,06% C, max. 1,5% Si, max. 0,6% Mn, 0,005 bis 0,25% P, max. 0,03% S, max. 0,008% N sowie gegebenenfalls bis insgesamt 1,5% von einem oder mehreren der Elemente Al, Ti, Nb, Zr, Cu, Sn, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen durchführen.
Bei dem erfindungsgemäßen Warmwalzen im Austenit- und Ferritgebiet wird das werkstoff- und umformungstechnisch schwierige Zweiphasengebiet Austenit/Ferrit in den Walzprozeß mit einbezogen, aber durch intensives In-line- Kühlen des Walzgutes problemlos überwunden.
Das erfindungsgemäß vorgesehene kontinuierliche Walzen im Austenit-, im Zweiphasen- und im Ferritgebiet kann sowohl in einer für das konventionelle Austenitwalzen benutzten mehrgerüstigen Fertigstaffel als auch in Fertigstaffeln von Warmbandwerken, die Dünnbrammen direkt aus der Gießhitze verarbeiten, angewendet werden.
Die Temperatureinstellung im Walzgut erfolgt zielsicher und genau durch den variablen und schrittweisen Einsatz von Kühlgruppen, die beispielsweise im Zunderwäscher vor Einlauf in die Fertigstaffel und hinter den Fertig­ gerüsten jeweils zur Verfügung stehen. Beim Einlauf in die Fertigstaffel wird das Warmband bevorzugt mittels Hochdruckwasser auf eine Einlauftemperatur im Bereich von T ≧ Ar3 + 30°C einreguliert.
Abgesehen von Platz- und Kosteneinsparungen bietet das Kühlen während des kontinuierlich ablaufenden Fertigwalzens Vorteile, die sich positiv auf die Produktqualität auswirken. Durch das Minimieren der Zeit beim kontinuierlichen Übergang vom Austenit- in das Zweiphasengebiet und vom Zweiphasengebiet in das Ferritgebiet wird ein Gefügezustand hoher Gleichmäßigkeit über die Bandbreite, die Banddicke und die Bandlänge erzielt. Das erfindungsgemäß erzeugte Warmband weist ein über den Querschnitt homogenes Gefüge auf. Die bei konventioneller Erzeugung üblicherweise zu beobachtende Inhomogenität über die Dicke entfällt. Das Gleiche gilt bezüglich der Grobkornsäume im oberflächennahen Bereich und insbesondere im Bandkantenbereich. Der Ausscheidungszustand wird darüberhinaus günstig beeinflußt.
Das neue Verfahren ist in weiten Grenzen variabel. Durch den gezielten Einsatz mehrerer Kühlgruppen vor und in der Fertigstaffel kann der Temperaturbereich des Zweiphasengebietes im Stichplan unterschiedlich positioniert werden. Durch das Kühlen im Zuge des Fertigwalzens wird die Umwandlungskinetik Austenit/Ferrit beschleunigt und das Zweiphasengebiet temperaturmäßig vorteilhaft eingeengt.
Pendelzeit wird eingespart, die sonst für eine Temperaturabsenkung zwischen Vor- und Fertigstraße notwendig wäre.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können ferner die Walztemperaturen unter Berücksichtigung der Ar3-Temperatur und insbesondere der Ar1-Temperatur zielsicher und sehr genau eingestellt werden. Das ermöglicht ein Ferritwalzen leicht über Ar1 ebenso wie unterhalb von Ar1. Das Ferritwalzen nahe Ar1 bietet die Möglichkeit, Walzkräfte zu sparen und damit hohe Stichabnahmen zu fahren, die beispielsweise für Dünnband unter 2,5 mm und sogar unter 1 mm Enddicke notwendig sind. Beim Walzen von Warmband im konventionellen Dickenbereich werden die niedrigen Walzkräfte zur Erzeugung von Bändern großer Breiten vorteilhaft genutzt.
Die Kombination hoher Endwalztemperatur mit hoher Haspeltemperatur führt zu einem weichen Warmband, d. h. zu einem Warmband mit weitgehend entfestigtem Gefügezustand. Dazu wird vorteilhafterweise ein Haspel in kurzem Abstand von beispielsweise 20 m zum Auslauf des letzten Fertiggerüstes hin benutzt. Dieses Warmband weist Eigenschaften auf, die beim direkten Einsatz von Warmband als Werkstoff gefordert werden.
Bei der Kombination von hoher Endwalztemperatur mit niedriger Haspeltemperatur werden ebenso wie bei der Kombination niedriger Endwalztemperatur mit niedriger Haspeltemperatur Warmbänder entweder durch einen nachträglichen Glühvorgang entfestigt oder durch Kaltwalzen weiterverarbeitet, um anschließend mit oder ohne Kombination mit einer Oberflächenveredelung endwärmebehandelt zu werden.
Die vorerwähnten Kombinationen von Endwalztemperatur mit Haspeltemperatur bieten vielfältige Möglichkeiten, in das Eigenschaftsprofil der Warmbänder für den Direktverbrauch bzw. in das Eigenschaftsprofil von daraus erzeugtem Kaltband steuernd einzugreifen, was durch Texturbilder einfach zu belegen ist.
Mit Vorteil wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Warmband bei einer Temperatur im Bereich zwischen der Umwandlungsendtemperatur des Ferrits und bis 200°C darunter, bevorzugt weniger als 100°C darunter, fertiggewalzt und anschließend bei einer Temperatur ≧ 650°C gehaspelt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Warmband spätestens 2 s nach Beendigung des Walzens mit flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedien, wie Wasser und/oder Wasser-Luft-Gemisch, mit einer Kühlgeschwindigkeit im Kern von über 10 K/s auf eine Haspeltemperatur gekühlt werden, die um mehr als 200°C unter der Ar1-Temperatur liegt.
Die angegebenen Vorteile gelten sowohl für Warmband zum Direktverbrauch als auch für das daraus durch anschließendes Kaltwalzen mit einem Abwalzgrad von ≧ 30%, bevorzugt ≧ 60%, und rekristallisierendes Glühen im Durchlauf oder im Haubenofen erzeugte Kaltband.
Dünne Bänder unter 3 mm Enddicke sollten bevorzugt unter Einsatz von Schmiermitteln im Ferritgebiet gewalzt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erzeugung von stranggegossenen und/oder im Austenitgebiet vorgewalzten Bändern mit homogenen Gefügen und Eigenschaften aus unlegiertem und niedriglegiertem Stahl durch kontinuierliches Warmwalzen jeweils in zwei oder mehreren Stichen im Austenitgebiet, ausgehend von einer Temperatur T ≧ Ar3 + 30°C mit einem Gesamtumformgrad ∈h ≧ 30% und anschließend in mehreren Stichen im Ferritgebiet mit einem Gesamtumformgrad ∈h ≧ 60% sowie Haspeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzgut in der Fertigstaffel nach jedem Stich im Austenitgebiet intensiv gekühlt wird und die intensive Kühlung beendet wird, nachdem die Ferritumwandlung abgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die intensive Abkühlung nach jedem Stich bis zum Ende der Ferritumwandlung durch Beaufschlagung mit Wasser oder einem Wasser-Luft-Gemisch oder einem Wasser-Dampf-Gemisch mit einem Druck von ≧ 3 bar vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder aus einem Stahl mit (in Masse-%) max. 0,06% C, max. 1,5% Si, max. 0,6% Mn, 0,005 bis 0,25% P, max. 0,03% S, max. 0,008% N sowie gegebenenfalls bis insgesamt 1,5% von einem oder mehreren der Elemente Al, Ti, Nb, Zr, Cu, Sn, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen warmgewalzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband bei einer Temperatur im Bereich zwischen der Umwandlungsendtemperatur des Ferrits und 200°C darunter im Ferritgebiet fertiggewalzt und anschließend bei einer Temperatur von ≧ 650°C gehaspelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur im Bereich von Umwandlungsendtemperatur des Ferrits und 100°C darunter im Ferritgebiet fertiggewalzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband spätestens 2 s nach Beendigung des Walzens mit flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedien, wie Wasser und/oder Wasser-Luft-Gemisch, mit einer Kühlgeschwindigkeit im Kern von über 10 K/s auf eine Haspeltemperatur gekühlt wird, die um mehr als 200°C unter der Ar1-Temperatur liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband mit einem Abwalzgrad von ≧ 30% kaltgewalzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband mit einem Abwalzgrad von ≧ 60% kaltgewalzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Warm- oder Kaltband im Durchlauf oder in der Haube rekristallisierend geglüht und/oder oberflächenveredelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband im Ferritgebiet unter Zusatz von Schmiermitteln auf Dicken unter 3 mm fertiggewalzt wird.
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