DE19913498C1 - Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes und Warmbandlinie zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes und Warmbandlinie zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Warmbandes (W), das basierend auf einem unlegierten oder niedrig legierten Stahl mit Zusätzen von Mikrolegierungselementen aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, Dünnbrammen oder gegossenem Band erzeugt wird, wobei das Warmband (W) eine aus mehreren Walzgerüsten (F1-F7) gebildete Fertigstaffel (FS) durchläuft. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Einleiten des Warmbandes (W) in das erste Walzgerüst (F1) der Fertigstaffel (FS) mit einer Temperatur (T¶1¶), welche um mindestens 30 DEG C über der Rekristallisationsstop-Temperatur (T¶REK-STOP¶) liegt, kontinuierlich erfolgendes Walzen des Warmbandes (W) in einem oder mehreren Stichen im Rekristallisationsbereich des Austenits; Abkühlen des Warmbandes (W) zwischen zwei Walzgerüsten (F1, F2; F2, F3; F3, F4; F4, F5; F5, F6; F6, F7) mittels einer Kühleinrichtung (K2-K7) auf eine Temperatur (T¶2¶), welches mindestens 20 DEG C unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur (T¶REK-STOP¶) liegt, mit einer Abkühlgeschwindigkeit, welche mindestens 10 DEG C/s beträgt; Walzen des unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur (T¶REK-STOP¶) abgekühlten Warmbandes (W) in mehreren Stichen bei einem Gesamtumformgrad (epsilon¶h¶) von mindestens 30% im Temperaturbereich unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur (T¶REK-STOP¶).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Warmbandes, das basierend auf einem unlegierten oder
niedrig legierten Stahl mit Zusätzen von
Mikrolegierungselementen aus Strangguß in Form von
wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze
eingesetzten Brammen, Dünnbrammen oder gegossenem Band
erzeugt wird, wobei das Warmband eine aus mehreren
Walzgerüsten gebildete Fertigstaffel durchläuft.
Verfahren dieser Art werden angewendet, um hochfeste
Warmbänder von hoher Zähigkeit herzustellen.
Beispielsweise aus dem Aufsatz "Optimierung der
Warmwalzbedingungen zur Verbesserung und
Vergleichmäßigung der Werkstoffeigenschaften", K. Kaup,
W. Haumann, G. Gorges, W. Fabian, Stahl u. Eisen 104
(1984), S. 1017-1024, sind Verfahren bekannt, bei denen
das Warmband im Rekristallisationsbereich vorgewalzt,
anschließend abgekühlt und dann bei einer Temperatur,
welche unterhalb der Rekristallisationstemperatur liegt,
fertig gewalzt wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich,
den Walzprozeß beim Vorwalzen so zu führen, daß die
Vorbandoberfläche vor dem letzten Umformstich des
Vorwalzens auf Temperaturen dicht oberhalb der
Rekristallisationstemperatur abgekühlt ist. Dies kann zum
einen dadurch erreicht werden, daß eine zusätzliche
Kühlstrecke im Bereich der Vorwalzstraße vorgesehen wird.
Steht entsprechender Platz nicht zur Verfügung, kann der
Walzprozeß für eine für das Abkühlen ausreichende
Zeitdauer verzögert werden. Diese Verzögerung, während
der das Vorband im Bereich zwischen dem Vorwalzgerüst und
der Fertigstaffel hin- und herbewegt wird ("pendelt"),
führt zu einer unerwünschten Verlängerung des
Produktionsablaufs. Während einer langen Pendelzeit kann
es darüber hinaus zu einem unerwünschten
Austenitkornwachstum und zu Ausscheidungen kommen, durch
welche die Gefügeentwicklung nach dem letzten Umformstich
in der Vorwalzstraße und beim anschließenden Fertigwalzen
in der Fertigstaffel negativ beeinflußt wird. So können
nach dem Fertigwalzen im Warmband Austenit-
Mischkornstrukturen vorhanden sein, die einen negativen
Einfluß auf die Gefügeentwicklung im Rahmen der γ/α-
Umwandlung auf dem Auslaufrollgang und im Coil ausüben.
Letzteres führt insbesondere bei Warmbanddicken von 8 mm
und mehr zu einem unerwünscht inhomogenen Gefüge über den
Bandquerschnitt, durch welche insbesondere die Zähigkeit
in unerwünschtem Maß herabgesetzt wird. Besonders
nachteilig wirkt sich dieser Zähigkeitsverlust bei
mikrolegierten Stahlgüten mit hohen
Zähigkeitsanforderungen aus, welche beispielsweise für
den Öl- oder Gas-Pipeline-Bau verwendet werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 25 434 A1
ist ein Verfahren zum Walzen von Warmband aus
stranggegossenen Dünnbrammen in einer sogenannten
"Compact-Strip-Production (CSP)"-Linie bekannt. Bei
derartigen CSP-Linien wird das stranggegossene
Vormaterial nach dem Unterteilen in Walzlängen über einen
Ausgleichsofen direkt dem Walzwerk zugeführt. Dabei
besteht eine Besonderheit gegenüber konventionellen
Herstellungslinien darin, daß die Dünnbramme mit
Gußgefüge in die Fertigstaffel eingeführt wird.
In der erwähnten Offenlegungsschrift wird zur Herstellung
eines Warmbreitbandes aus einem ferritisch-perlitisch
mikrolegierten Baustahl mit einer Mikrolegierung mit
Vanadium, Niob und/oder Titan vorgeschlagen, die
Gußstruktur des in die Fertigstaffel eingeführten
Materials durch Einstellung definierter Temperatur- oder
Formänderungsbedingungen bei der ersten Umformung zu
verändern. Dabei liegt die Temperatur des Materials
während der ersten Umformung oberhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur. Die erwähnte Änderung
soll derart durchgeführt werden, daß während oder nach
der ersten Umformung eine vollständige Rekristallisation
des Gußgefüges vor Beginn des zweiten Umformschritts
erfolgt. Anschließend soll das Warmband bei einer
Temperatur unterhalb der Rekristallisationsstop-
Temperatur gewalzt werden. Die dabei erreichte Umformung
soll einen Betrag von 30% nicht unterschreiten. Darüber
hinaus soll eine Endwalztemperatur nahe der Ar3-Temperatur
erreicht werden.
Um sicherzustellen, daß die Rekristallisation vor der
zweiten Umformung vollständig abgeschlossen ist, wird in
der genannten Offenlegungsschrift weiter vorgeschlagen,
mindestens das zweite Walzgerüst der Fertigstaffel zu
öffnen oder allenfalls als Treiber einzusetzen. Auf diese
Weise hat das in der ersten Stufe umgeformte Warmband
ausreichend Zeit, abzukühlen, bevor es der zweiten
Umformung unterzogen wird.
Durch ein solches Vorgehen läßt sich zwar auch bei einer
CSP-Anlage ein in zwei definierte Abschnitte unterteiltes
Walzen, nämlich das Walzen im Rekristallisationsbereich
des Austenits und das anschließende Walzen im Bereich
unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur,
durchführen. Nachteilig an dieser Verfahrensweise ist
jedoch, daß die Walzleistung mindestens eines der in der
Fertigstaffel zur Verfügung stehenden Walzgerüste nicht
genutzt werden kann. Dies führt zu einer erheblichen
Beschränkung des beim Fertigwalzen maximal erzielbaren
Umformgrades und, damit einhergehend, zu einer
erheblichen Einschränkung der Vielfalt an Produkten, die
mit einem solchen Verfahren hergestellt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
der eingangs angegebenen Art und eine zur Durchführung
eines solchen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung
zu schaffen, welche es ermöglichen, ein hochfestes
Warmband mit herausragender Zähigkeit kostengünstig
herzustellen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch
gelöst, daß ein Verfahren zum Herstellen eines
Warmbandes, das basierend auf einem unlegierten oder
niedrig legierten Stahl mit Zusätzen von
Mikrolegierungselementen aus Strangguß in Form von
Brammen, Dünnbrammen oder Band erzeugt wird, wobei das
Warmband eine aus mehreren Walzgerüsten gebildete
Fertigstaffel durchläuft, die folgenden Schritte umfaßt:
- - Einleiten des Warmbandes in das erste Walzgerüst der Fertigstaffel mit einer Temperatur, welche um mindestens 30°C über der Rekristallisationsstop- Temperatur liegt,
- - kontinuierlich erfolgendes Walzen des Warmbandes in einem oder mehreren Stichen im Rekristallisationsbereich des Austenits,
- - Abkühlen des Warmbandes zwischen zwei Walzgerüsten mittels einer Kühleinrichtung auf eine Temperatur, welche mindestens 20°C unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur liegt, mit einer Abkühlgeschwindigkeit, welche mindestens 10°C/s beträgt,
- - Walzen des unterhalb der Rekristallisationsstop- Temperatur abgekühlten Warmbandes in mehreren Stichen bei einem Gesamtumformgrad von mindestens 30% im Temperaturbereich unterhalb der Rekristallisationsstop- Temperatur.
Besonders vorteilhaft läßt sich mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ein Warmband herstellen, welches aus einem
Stahl erzeugt ist, der in Masse-% C: ≦ 0,18%, Si: ≦ 1,5%,
Mn: ≦ 2,5%, P: 0,005-0,1%, S: ≦ 0,03%, N: ≦ 0,02%,
Cr: ≦ 0,5%, Cu: ≦ 0,5%, Ni: ≦ 0,5%, Mo: 0,5%, Al
≦ 2%, bis insgesamt 0,3% von einem oder mehreren der
Elemente B, Nb, Ti, V, Zr und als Rest Eisen und
unvermeidbare Verunreinigungen enthält.
Gemäß der Erfindung hat das Walzgut, wenn es in die
Fertigstaffel eingeleitet wird, eine Temperatur, welche
sicher oberhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur
liegt. Diese Eintrittstemperatur ist so eingestellt, daß
mindestens die erste Umformung des Warmbandes in der
Fertigstaffel im Rekristallisationsbereich des Austenits
durchgeführt wird. Durch dieses im
Rekristallisationsbereich des Austenits erfolgende Walzen
wird eine Kornfeinung erreicht.
Nach der ersten oder erforderlichenfalls weiteren
Umformung in diesem Temperaturbereich wird das Warmband
zwischen zwei der Walzgerüste der Fertigstaffel mit einer
geeigneten Kühleinrichtung so stark und schnell
abgekühlt, daß seine Temperatur beim Eintritt in das
folgende Walzgerüst unterhalb der Rekristallisationsstop-
Temperatur liegt.
In diesem Zusammenhang kann es günstig sein, wenn das
Warmband, bevor es zwischen den beiden Walzgerüsten auf
die unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur
liegende Temperatur gekühlt wird, mindestens einmal
zwischen zuvor durchlaufenen Walzgerüsten gekühlt wird,
ohne dabei die Rekristallisationsstop-Temperatur zu
unterschreiten. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig,
wenn das Warmband mit einer hohen Temperatur in die
Fertigstaffel einläuft. Durch das dem entscheidenden
Schritt der Abkühlung unter die Rekristallisationsstop-
Temperatur vorgeschaltete Kühlen "tastet" man sich an die
Temperatur heran, von der aus dann mit einem Schlag das
Walzgut bis mindestens 20°C unterhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur abgekühlt wird.
Wesentlich bleibt dabei, daß diese entscheidende
Abkühlung unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur
definiert zwischen zwei Walzgerüsten erreicht wird.
Erfindungsgemäß sollte das Fertigwalzen des Warmbandes im
Austenitbereich stattfinden. Daher sollte die
Endwalztemperatur des Warmbandes beim Verlassen der
Fertigstaffel größer als Ar3 + 30°C sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, anders als
das aus der DE 197 25 434 A1 bekannte Verfahren, in einem
kontinuierlich durchgeführten Prozeß ein Warmband von
besonderes guten Materialeigenschaften herzustellen.
Diese hervorragenden Materialqualitäten lassen sich bei
erfindungsgemäßer Vorgehensweise auch bei Warmbändern
erreichen, die aus Stählen mit verminderten oder gar
nicht vorhandenen Gehalten an teueren Legierungs- und
Mikrolegierungselementen, wie Ti, Nb, V, erzeugt worden
sind. Damit können durch Anwendung der Erfindung bei
vorhandenen Legierungskonzepten neue Stahlqualitäten mit
höheren Festigkeiten und hervorragender Zähigkeit erzeugt
werden. Bei bekannten Stahlgüten können Legierungsgehalte
eingespart werden, ohne daß es zu einer negativen
Beeinflussung des Eigenschaftsspektrums kommt.
Kostenträchtige Kühlstrecken mit hohem Platzbedarf oder
für das Abkühlen erforderliche zusätzliche Prozeßzeiten
werden bei der Erfindung nicht benötigt. Ebenso kann die
Walzleistung aller in der Fertigstaffel zur Verfügung
stehenden Walzgerüste voll genutzt werden, so daß mit der
Erfindung eine uneingeschränkt große Produktpalette
hergestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich
nicht auf die Verwendung von Dünnbrammen oder
vorgewalztem Material als Ausgangsmaterial beschränkt,
welches direkt aus der Gießhitze verarbeitet wird. Ebenso
kann die Erfindung im Rahmen des konventionellen
Warmbandwalzens eingesetzt werden, bei dem
Stranggußbrammen wiedererwärmt werden, bevor sie in die
Walzstraße eingeführt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich
Warmbänder herstellen, welche ein über den Querschnitt
sehr feinkörniges und homogenes Gefüge aufweisen. Die
beim konventionellen thermo-mechanischen Warmwalzen
üblicherweise sich einstellende feinkörnige
Gefügestruktur wird bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise
weiter verfeinert. So ist festgestellt worden, daß ein
konventionell thermo-mechanisch gewalztes, 12,7 mm dickes
Warmband mit einer nach API X65 eingestellten
Gefügestruktur ein Perlit-Ferrit-Gefüge mit einem
mittleren Ferrit-Korndurchmesser von 5-7,5 µm aufweist.
Ein vergleichbares Warmband weist, nachdem es das
erfindungsgemäße Verfahren durchlaufen hat, einen
mittleren Ferrit-Korndurchmesser von 3,5 bis 4,5 µm auf.
Ferritkorn-Inhomogenitäten im Bandkern werden dabei
vermieden. Das gleiche gilt für den Ausscheidungszustand,
welcher eine feinere Dispersion besitzt und zu einem
Betrag der Ausscheidungshärtung führt, welcher über den
bei konventionell gewalzten Warmbändern zu erwartenden
hinausgeht.
Weiter wurde festgestellt, daß die Zähigkeit der
erfindungsgemäß hergestellten Warmbänder trotz
gestiegener Streckgrenze und höherer Banddicke verbessert
ist. Die Übergangstemperatur für 80% Mattbruch beim
BDWT-Test wurde um bis zu 25°C zu tieferen Temperaturen
verschoben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die
Walztemperaturen unter Berücksichtigung der
Rekristallisationsstop-Temperatur zielsicher und sehr
genau eingestellt werden. Dies ermöglicht es, das Walzen
im Rekristallisationsgebiet dicht oberhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur durchzuführen. So kann
die Austenitkornverfeinung optimal ausgenutzt werden. Die
anschließende Umformung unterhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur wird dann zur
Verfestigung der feinkörnigen Austenitkornstruktur
genutzt. Diese feinkörnige und verfestigte
Austenitstruktur führt zu einer optimalen, sehr feinen
Gefügestruktur nach der γ/α-Umwandlung.
Des weiteren werden bei der Erfindung
verformungsinduzierte Ausscheidungsvorgänge auf die nur
eine kurze Zeit in Anspruch nehmende Verformung in den
letzten Gerüsten der Fertigwalzstaffel beschränkt. Der
Anteil der ausgeschiedenen Mikrolegierungsgehalte wird
aufgrund dieser kurzen Zeitspanne deutlich verringert.
Gleichzeitig wird das Ausscheidungspotential für die
Ausscheidungshärtung des Gefüges nach der γ/α-Umwandlung
besser genutzt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
besteht darin, daß der Oberflächenzustand des Warmbandes
positiv beeinflußt wird. Durch die gezielte Kühlung
zwischen den Walzgerüsten wird die Zunderbildung nahezu
vollständig unterdrückt, so daß geringe Materialverluste
entstehen und das Warmband im Lieferzustand mit einer
geringen Zunderschicht von weniger als 10 µm belegt ist.
Dadurch sind einerseits Vorteile beim Direkteinsatz mit
gut haftendem, weil dünnen Zunder, zu erwarten, wie
beispielsweise bei der Fertigung von Gasflaschen, welche
ohne vorheriges Entzundern nach der Umformung lackiert
werden. Andererseits kann in solchen Fällen, in denen das
Warmband vor seiner Weiterverarbeitung entzundert wird,
die beispielsweise für das Beizen benötigte Zeit verkürzt
und die Kapazität der Beize erhöht werden.
Hinsichtlich der Warmbandlinie zur Durchführung des
Verfahrens wird die oben angegebene Aufgabe dadurch
gelöst, daß mindestens in einem der zwischen zwei
Walzgerüsten der Fertigstaffel verbleibenden Freiräume
eine Kühleinrichtung angeordnet ist. Diese zusätzlich zu
den üblichen Kühlungen der Walzgerüste vorgesehene
Kühleinrichtung ist in der Lage, das Warmband während des
Übergangs vom einen zum nächsten Walzgerüst so stark
abzukühlen, daß der Rekristallisationsbereich des
Austenits nach der Kühlung vollständig verlassen ist und
das anschließende Walzen bei Temperaturen unterhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur durchgeführt wird.
Vorteilhafterweise bringt die Kühleinrichung mindestens
einen Hochdruck-Wasserstrahl aus, dessen Volumenstrom
regelbar ist. Bei einer derart ausgestalteten
Kühleinrichtung kann die Kühlleistung auf einfache Weise
an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden.
Letzteres gilt insbesondere dann, wenn die
Kühleinrichtung mehrere Düsen umfaßt, welche einzeln oder
in Gruppen mit Kühlflüssigkeit beaufschlagbar sind.
Günstig ist es auch, wenn nicht nur zwischen einem der
jeweiligen Walzgerüstpaare eine Kühleinrichtung
vorgesehen ist, sondern wenn in mehreren der zwischen
jeweils zwei Walzgerüsten vorhandenen Räumen eine
derartige Einrichtung angeordnet ist. Dies gibt die
Möglichkeit, den Übergang des Warmbandes zu einer
Temperatur unterhalb der Rekristallisationsstop-
Temperatur gezielt an der für den jeweiligen Walzprozeß
im Hinblick auf das gewünschte Ergebnis optimalen Stelle
durchzuführen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen in
schematischer Darstellung:
Fig. 1 die Fertigstaffel und den Auslaufrollgang einer
Walzstraße in seitlicher Ansicht;
Fig. 2 den über die Zeit aufgetragenen
Temperaturverlauf während des Walzens in der
Fertigstaffel der Walzstraße.
Beim hier erläuterten Ausführungsbeispiel ist die
Fertigstaffel FS aus sieben Walzgerüsten
F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7 gebildet, welche von einem Warmband
W in Förderrichtung F nacheinander durchlaufen werden. Es
versteht sich von selbst, daß die Fertigstaffel FS je
nach deren Auslegung und Leistungsvermögen mit einer
geringeren oder eine größeren Zahl von Walzgerüsten
ausgestattet sein kann.
Dem ersten Walzgerüst F1 in Förderrichtung F vorgeordnet
ist eine erste Kühleinrichtung K1. Diese Kühleinrichtung
K1 weist hier nicht gezeigte Düsen auf, über die Wasser
unter hohem Druck auf das Warmband W gestrahlt wird,
bevor es in das erste Walzgerüst F1 eintritt.
In jedem der zwischen den Walzgerüsten F1, F2; F2, F3;
F3, F4; F5, F6; F6, F7 jeweils verbliebenen Räumen R ist
jeweils eine Kühleinrichtung K2, K3, K4, K5, K6, K7
angeordnet. Die Kühleinrichtungen K2-K7 weisen
ebenfalls Düsen auf, welche über Versorgungsleitungen L
an eine Steuereinrichtung S angeschlossen sind. Über die
Steuereinrichtung S werden die Düsen der
Kühleinrichtungen K2-K7 wahlweise mit unter hohem Druck
stehendem Kühlwasser beaufschlagt. Dabei arbeiten die
Kühleinrichtungen K2-K7 zusätzlich und unabhängig von
den Kühlungen, mit denen die jeweiligen Walzgerüste F1-
F7 standardmäßig ausgestattet sind.
Im Bereich des Auslaufrollgangs A ist im geringen Abstand
zum letzten Walzgerüst F7 der Fertigstaffel FS eine
herkömmlich ausgebildete Kühleinrichtung K8 angeordnet,
in der nach Art einer Laminarkühlstrecke oder einer eine
beschleunigte Abkühlung ermöglichenden Kompaktkühlstrecke
Kühlwasser auf das Warmband W aufgebracht werden kann. Am
Ende des Auslaufrollgangs A befindet sich schließlich
eine Haspeleinrichtung H, in welcher das Warmband W zu
Coils C gewickelt werden kann.
Beispielsweise aus konventionellem Strangguß
hergestelltes, anschließend abgekühltes, wiedererwärmtes
und vorgewalztes Warmband W wird in der ersten
Kühleinrichtung K1 mittels unter hohem Druck
ausgebrachtem Wasser auf eine Temperatur abgekühlt,
welche im Bereich von wenig mehr als 30°C oberhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur TREK STOP des Stahls
liegt, aus dem das Warmband W erzeugt worden ist.
Alternativ kann auch eine direkt aus der Gießhitze
eingesetzte und vorgewalzte Dünnbramme oder ein durch
endabmessungsnahes Gießen erzeugtes Band in die
Fertigstaffel eingeleitet werden. Dabei wird, wenn
erforderlich, die Bramme oder das Band durch die
Kühleinrichtung K1 auf die erforderliche Temperatur T1
oberhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur gekühlt.
Das derart abgekühlte Warmband W wird im ersten
Walzgerüst F1 einer ersten Umformung unterzogen. Da die
Temperatur des Warmbandes W während dieser ersten
Umformung oberhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur
TREK STOP liegt, erfolgt diese Umformung innerhalb des
Rekristallisationsbereichs des Austenits.
Ein formelmäßiger Zusammenhang für die Bestimmung der
Rekristallisationsstop-Temperatur in Abhängigkeit
bestimmter Legierungselemente ist beispielsweise aus dem
Artikel "Determination of Recrystallization Stop
Temperature from Rolling Mill Logs and Comparison with
Laboratory Simulation Results", T. M. Maccagno et al.,
ISIJ International, Vol. 34 (1994) No. 11, pp. 917-922,
bekannt.
Nach dem ersten Umformvorgang wird das Warmband W
beispielsweise durch das von der Kühleinrichtung K2
zwischen dem ersten und dem zweiten Walzgerüst F1, F2
unter hohem Druck ausgebrachte Kühlwasser mit einer
Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 10°C/s auf eine
Temperatur gekühlt, die um mindestens 20°C geringer ist
als die Rekristallisationsstop-Temperatur TREK-STOP. Das
derart gekühlte Warmband W wird in den Walzgerüsten F2
bis F7 im nichtrekristallisierten Bereich des Austenits
fertiggewalzt, wobei ein Gesamtumformgrad εh beim Walzen
in diesen Walzgerüsten F1-F7 erreicht wird, der mehr als
30% beträgt. Die weiteren zwischen den nachfolgend
durchlaufenen Walzgerüsten F2-F7 angeordnete
Kühleinrichtung K3-K7 bleiben in diesem Fall außer
Funktion.
Ist dagegen ein größerer Umformgrad beim Walzen im
rekristallisierten Austenit erforderlich, so kann die
Temperatur T1, mit welcher das Warmband W in die
Fertigstaffel FS eintritt, durch eine entsprechende
Kühlleistung der Kühleinrichtung K1 so eingestellt
werden, daß das Warmband W, mit einer Temperatur oberhalb
der Rekristallisationsstop-Temperatur TREK STOP auch in das
zweite Walzgerüst F2 einläuft, um dort ebenfalls im
Rekristallisationsbereich des Austenits gewalzt zu
werden. In diesem Fall kann das Warmband W anschließend
durch die dritte Kühleinrichtung K3 mit
Abkühlgeschwindigkeiten von mehr als 10°C/s auf eine um
mindestens 20°C unterhalb der Rekristallisationsstop-
Temperatur TREK STOP liegende Temperatur T2 gekühlt und in
den folgenden Walzgerüsten F3 bis F7 im
nichtrekristallisierten Austenitbereich bei einem
Gesamtumformgrad von wiederum mindestens 30%
fertiggewalzt werden. Dabei kann die Kühleinrichtung K2
zwischen den Walzgerüsten F1, F2 dazu benutzt werden, die
Temperatur des Warmbandes W vor seinem Eintritt in das
zweite Walzgerüst F2 abzusenken, ohne dabei jedoch die
Rekristallisationsstop-Temperatur TREKSTOP zu
unterschreiten (Fig. 2).
Indem im Raum R zwischen jedem der Walzgerüst-Paare
F2, F3; F3, F4; F4, F5; F5, F6; F6, F7 eine Kühleinrichtung K2-
K7 angeordnet ist, kann somit der entscheidende Schritt
der Abkühlung unterhalb der Rekristallisationsstop-
Temperatur TREKSTOP an der für die Eigenschaften des
verarbeiteten Warmbands W jeweils günstigsten Stelle der
Fertigstaffel FS durchgeführt werden. Dabei können die
jeweils vor dieser entscheidenden Abkühlung durchlaufenen
Kühleinrichtungen dazu genutzt werden, das Warmband W
abzukühlen, ohne die Rekristallisationsstop-Temperatur
TREK STOP zu unterschreiten. Auf diese Weise kann unter
anderem der Bedarf an Kühlleistung bei der entscheidenden
Kühlung von einer Temperatur oberhalb der
Rekristallisationsstop-Temperatur TREK STOP auf eine
Temperatur unterhalb der Rekristallisationsstop-
Temperatur TREKSTOP vermindert werden.
Das im hier erläuterten Beispiel mit einer oberhalb der
Ar3-Temperatur liegenden Temperatur T3 aus der
Fertigstaffel FS austretende Warmband W tritt spätestens
nach 10, vorzugsweise aber schon nach 2 Sekunden in die
vierte Kühleinrichtung K4 ein. In dieser wird es mit
einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20°C/s auf eine
Haspeltemperatur von nicht mehr als 650°C, vorzugsweise
nicht mehr als 550°C, gekühlt. Das so gekühlte Warmband
W wird schließlich auf der Haspeleinrichtung H zu einem
Coil C gehaspelt.
Das derart hergestellte Warmband W wird vorteilhafter
Weise zu einem Kaltband mit einer Dicke von weniger als 5
mm kaltgewalzt, wobei der während des Kaltwalzens
erreichte Gesamtumformgrad mindestens 55% betragen
sollte. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch,
wenn das Kaltband rekristallisierend geglüht wird. Dabei
kann das Glühen je nach gewünschter Eigenschaft des
Endprodukts in einem Hauben- oder einem Durchlaufofen
durchgeführt werden. Weiter ist es möglich, das derart
geglühte Kaltband mit einem Korrosionsschutz zu versehen,
der in Form einer Feuerverzinkung oder einer
elektrolytisch aufgebrachten Beschichtung gebildet wird.
In Tabelle 1 sind für drei aus einem Stahl mit in Masse-%
0,06% C, 0,28% Si, 1,07% Mn, 0,019% P, 0,001% S,
0,03% Al, 0,11% Cu, 0,05% Ni, 0,007% N, 0,057% Nb,
0,056% V, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen
in konventioneller Vorgehensweise hergestellte
Warmbandproben PK1, PK2, PK3 die jeweilige Dicke D in mm, die
Endwalztemperatur ET in °C, die Haspeltemperatur HT in
°C, die Streckgrenze Re in N/mm2, die Zugfestigkeit Rm in
N/mm2, die Bruchdehnung A in %, die Ergebnisse des BDWT-
Tests BDWT 0°C in % bzw. BDWT 85% in °C, sowie der
jeweilige mittlere Ferrit-Korndurchmesser FKm in µm
angegeben.
In Tabelle 2 sind, soweit ermittelt, die gleichen Angaben
für sechs in erfindungsgemäßer Weise aus demselben Stahl
hergestellte Warmbandproben PE1, PE2, PE3, PE4, PE5, PE6
zusammengestellt.
Der Vergleich der Materialeigenschaften der nach dem
konventionellen Verfahren hergestellten Warmbandproben
PK1, PK2, PK3 mit den Eigenschaften der nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Warmbandproben PE1,
PE2, PE3, PE4, PE5, PE6 zeigt deutlich, daß die
erfindungsgemäß erzeugten Warmbänder bei einer größeren
Dicke erheblich verbesserte Festigkeitseigenschaften,
einen deutlich verbesserten Mattbruchanteil und eine sehr
viel feinere Körnung aufweisen.
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes (W), das
basierend auf einem unlegierten oder niedrig legierten
Stahl mit Zusätzen von Mikrolegierungselementen aus
Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der
Gießhitze eingesetzten Brammen, Dünnbrammen oder
gegossenem Band erzeugt wird, wobei das Warmband (W) eine
aus mehreren Walzgerüsten (F1-F7) gebildete
Fertigstaffel (FS) durchläuft, umfassend die folgenden
Schritte:
- - Einleiten des Warmbandes (W) in das erste Walzgerüst (F1) der Fertigstaffel (FS) mit einer Temperatur (T1), welche um mindestens 30°C über der Rekristallisationsstop-Temperatur (TREK-STOP) liegt,
- - kontinuierlich erfolgendes Walzen des Warmbandes (W) in einem oder mehreren Stichen im Rekristallisationsbereich des Austenits,
- - Abkühlen des Warmbandes (W) zwischen zwei Walzgerüsten (F1, F2; F2, F3; F3, F4; F4, F5; F5, F6; F6, F7) mittels einer Kühleinrichtung (K2-K7) auf eine Temperatur (T2), welche mindestens 20°C unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur (TREK-STOP) liegt, mit einer Abkühlgeschwindigkeit, welche mindestens 10°C/s beträgt,
- - Walzen des unterhalb der Rekristallisationsstop- Temperatur (TREK-STOP) abgekühlten Warmbandes (W) in mehreren Stichen bei einem Gesamtumformgrad (εh) von mindestens 30% im Temperaturbereich unterhalb der Rekristallisationsstop-Temperatur (TREK-STOP)
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stahl in Masse-%
- - C: ≦ 0,18%
- - Si: ≦ 1,5%
- - Mn: ≦ 2,5%
- - P: 0,005-0,1%
- - S: ≦ 0,03%
- - N: ≦ 0,02%
- - Cr: ≦ 0,5%
- - Cu: ≦ 0,5 %
- - Ni: ≦ 0,5
- - Mo: ≦ 0,5%
- - Al: ≦ 2%
- - bis insgesamt 0,3% von einem oder mehreren der Elemente B, Nb, Ti, V, Zr und als
- - Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Endwalztemperatur (ET) des Warmbands (W) beim Verlassen
der Fertigstaffel (FS) größer als Ar3 + 30°C ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Warmband (W), bevor es zwischen den beiden Walzgerüsten
(F1, F2; F2, F3; F3, F4; F4, F5; F5, F6; F6, F7) auf die unterhalb
der Rekristallisationsstop-Temperatur (TREK-STOP) liegende
Temperatur (T2) gekühlt wird, mindestens einmal zwischen
zuvor durchlaufenen Walzgerüsten (F1-F7) gekühlt wird,
ohne dabei die Rekristallisationsstop-Temperatur (TREK-STOP)
zu unterschreiten.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Warmband (W) nach dem Verlassen der Fertigstaffel (FS)
spätestens nach 10 Sekunden mit einer
Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 20°C/s auf eine
Haspeltemperatur (HT) von nicht mehr als 650°C gekühlt
und anschließend gehaspelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abkühlung des
Warmbandes (W) spätestens 2 Sekunden nach dem Verlassen
der Fertigstaffel (FS) beginnt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haspeltemperatur
(HT) nicht mehr als 550°C beträgt.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Warmband (W) bei Temperaturen von nicht mehr als 650°C
feuerverzinkt wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Warmband (W) zu einem Kaltband mit einer Dicke von weniger
als 5 mm kaltgewalzt wird und daß der während des
Kaltwalzens erreichte Gesamtumformgrad mindestens 55%
beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kaltband
rekristallisierend geglüht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kaltband
feuerverzinkt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Kaltband elektrolytisch mit einem Korrosionsschutz
versehen wird.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke des Warmbandes (W) mindestens 8 mm beträgt.
14. Warmbandlinie zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der voranstehenden Ansprüche mit einer aus mehreren
Walzgerüsten (F1-F7) gebildeten Fertigstaffel (FS),
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens in einem der zwischen zwei Walzgerüsten
(F1, F2; F2, F3; F3, F4; F4, F5; F5, F6; F6, F7) der Fertigstaffel
(FS) verbleibenden Räume eine Kühleinrichtung (K2-K7)
angeordnet ist.
15. Warmbandlinie nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung
(K2-K7) mindestens einen Hochdruck-Wasserstrahl
ausbringt, dessen Volumenstrom regelbar ist.
16. Warmbandlinie nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühleinrichtung (K2-K7) mehrere Düsen umfaßt, welche
einzeln oder in Gruppen mit Kühlflüssigkeit beaufschlagbar
sind.
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