DE2115307A1 - Deep drawing steel - Google Patents
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Dipl.-Ing. H. Sauenland · Dr.-Ing. R. KönigDipl.-Ing. H. Sauenland · Dr.-Ing. R. King
1^ a Dipl.-Ing. K. Bergen a ^ 1 ^ a Dipl.-Ing. K. Bergen a ^
Patentanwälte · 4odo Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telefon 43Ξ7 3ΞPatent Attorneys · 4odo Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telephone 43Ξ7 3Ξ
Unsere Akte: 26 575 29. März 1971 Our file: 26 575 March 29, 1971
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NIPPON STEEL CORPORATION No.6-3, 2-chome, Ohtemachi, Ghiyoda-ku, Tokio/Japan NIPPON STEEL CORPORATION No.6-3, 2-chome, Ohtemachi, Ghiyoda-ku, Tokyo / Japan
"Tiefziehstahl""Deep drawing steel"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahl, der sich als Werkstoff für Dosenbleche mit ausgezeichneter Korrsionsbeständigkeit insbesondere gegenüber dem Doseninhalt eignet und sich hervorragend tiefziehen läßt.The invention relates to a steel which is used as a material for can plates with excellent corrosion resistance particularly suitable for the contents of the can and can be deep-drawn extremely well.
Das Tiefziehen stellt ein bewährtes Formgebungsverfahren zum Herstellen von rohrförmigen oder hohlzylindrischen Körpern mit geschlossenem Boden dar, bei dem ein flacher Blechschnitt unter Verwendung eines Stempels und Werkzeugs zu einem napfförmigen Körper verformt wird. Der napfförmige Rohling wird erneut unter Verwendung eines Ziehrings und eines*darin mit Abstand angeordneten Stempels verformt, wobei der Abstand geringer ist als die Seitenwanddicke des Rohlings, die normalerweise etwa der Blechdicke entspricht oder etwas dicker ist* un auf diese Weise den Rohling zu strecken und in seiner Wandstärke zu verringern.Deep drawing is a tried and tested shaping process for producing tubular or hollow cylindrical ones Closed-bottom bodies that are cut flat using a punch and tool is deformed into a cup-shaped body. Of the The cup-shaped blank is again spaced apart using a drawing ring and a * in it The punch is deformed, the distance being less than the side wall thickness of the blank, which is normally about the Sheet thickness corresponds to or is slightly thicker * un on this Way to stretch the blank and reduce its wall thickness.
Um die Verformbarkeit eines Blechs zu bestimmen, benutzt man häufig die maximale Querschnittsabnahme, wie sie auch beim herkömmlichen Tiefziehen erfolgt. Um jedoch die Tiefziehfähigkeit deutlicher zum Ausdruck zu bringen, bedient man sich des Verhältnisses der ursprünglichen Dicke tIn order to determine the deformability of a sheet metal, the maximum reduction in cross-section is often used, as is the case with them takes place in conventional deep drawing. However, in order to express the deep-drawing ability more clearly, operated one looks at the ratio of the original thickness t
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des Ausgangsmaterials zur Wandstärke t des napfförmigen Rohlings nach dem Tiefziehen; insbesondere dienen als Kennziffern das Verformungsverhältnis (t - t )/t und das Verhältnis der Wandstärke des napfförmigen Rohlings t^ zum Zeitpunkt des Tiefziehens zur Ausgangsdicke t ; insbesondere das kritische Verformungsverhältnis (t tf)/t0. ' ·of the starting material to the wall thickness t of the cup-shaped blank after deep drawing; In particular, the deformation ratio (t - t) / t and the ratio of the wall thickness of the cup-shaped blank t ^ at the time of deep drawing to the initial thickness t serve as indicators; in particular the critical deformation ratio (tt f ) / t 0 . '·
Herkömmliches Dosenblech wurde selten einer starken Verformung unterworfen, weswegen bislang das Hauptaugenmerk auf die Korrosionsbeständigkeit gerichtet war, während die Werkstoffeigenschaften nicht voll untersucht wurden. k Demzufolge besitzen auch Dosenbleche mit an sich guter Verformbarkeit keine hinreichende Tiefziehfähigkeit. Andererseits besitzen herkömmliche Bleche mit einer ausreichenden Verformbarkeit keine hinreichende Korrosionsbeständigkeit, wie sie für Dosenbleche erforderlich ist, so daß sie sich nur für wenig korrodierendes Gut eignen.Conventional can sheet has seldom been subjected to severe deformation, which is why the main focus has been on corrosion resistance, while the material properties have not been fully investigated. k As a result, even can sheets with good deformability in themselves do not have sufficient deep-drawability. On the other hand, conventional metal sheets with sufficient deformability do not have sufficient corrosion resistance, as is required for can sheets, so that they are only suitable for low-corroding material.
In jüngster Zeit ist aufgrund neuerer Verfahren zum Herstellen von Dosen sowie aufgrund der Kosten für Dosenblech und wegen der Käuferwünsche das Bestreben aufgekommen, das herkömmliche Verfahren zum Herstellen von Dosen aus drei Einzelteilen aufzugeben,- Dieses Verfahren besteht darin, daß der Dosenmantel, der Dosenboden und der Dosen-" deckel je für sich gefertigt und miteinander verbunden werden. Demgegenüber besteht ein neueres Verfahren darin, die Dosen aus zwei Teilen, d.h. aus einem tiefgezogenen, einseitig geschlossenen Hohlzylinder aus Stahlblech sowie einem üblichen Deckel herzustellen.Recently, due to newer methods of making cans as well as the cost of the can sheet and, in response to consumer demands, there has been a desire to use the conventional method of making cans to abandon three individual parts, - This procedure consists in the fact that the can jacket, the can bottom and the can- " lid can be manufactured individually and connected to one another. In contrast, a more recent method consists in the cans consist of two parts, i.e. a deep-drawn hollow cylinder made of sheet steel and closed on one side to produce a conventional lid.
Aus den vorerwähnten Gründen besteht ein steigender Bedarf an Dosenblechen mit guter Beständigkeit gegen die verschiedenen Doseninhalte einerseits und hohem Formänderungsvermögen. Beim Herstellen von Dosen durcfe Tief-For the reasons mentioned above, there is an increasing need for can sheets with good resistance to the different can contents on the one hand and high deformability. When making cans by deep
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ziehen werden zylindrische Körper im Vergleich zum Herstellen von Dosen nach dem herkömmlichen Verfahren aus drei einzelnen Teilen einer starken Kaltverformung unterworfen. Beim Herstellen von Dosen aus verzinntem Blech lassen sich Oberflächenrisse nicht vermeiden, unter denen die Stahloberfläche frei liegt. Der Korrosionsbeständigkeit wurde dabei unter praktischen Erwägungen eine geringere Bedeutung beigemessen, da die Innenoberfläche von solchen Dosen ohnehin einen organischen Lacküberzug erfordert. Die verschiedenen Dosentypen lassen sich grob in lackierte und nicht lackierte Dosen einteilen. Bei innenlackierten Dosen geht der elektrochemische Korrosionsschutz des Zinnüberzugs als Folge der Lackierung verloren, so daß das Dosenblech häufig über Mikroporen des Lacküberzugs angegriffen wird und sich unabhängig vom Doseninhalt Lochfraßkorrosion ergibt. In derartigen Fällen hängt die Haltbarkeit des Doseninhalts von der Korrosionsbeständigkeit des Dosenblechs selbst ab, so daß insbesondere bei starker Kaltverformung das Dosenblech eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion durch den Doseninhalt besitzen muß. Beim Herstellen von Dosen durch Tiefziehen unterliegt der Dosenboden nur einer Zugspannung, jedoch keiner nennenswerten Kaltverformung, während der Mantelteil beim Tiefziehen einer Kaltverformung von mehr als 30% unterliegt. Diese Unterschiede bewirken die Bildung eines galvanischen Elementes zwischen dem Dosenboden und dem Dosenmantel, wobei der Dpseninhalt den Elektrolyten bildet, so daß die Lebensdauer der Dose infolge galvanischer Korrosion stark beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde muß ein zum Tiefziehen geeignetes Dosenblech eine gute Korrosionsbeständigkeit nicht nur beim Eintauchen in korrodierende Lösungen, d.h. gegen einfache Korrosion, sondern auch eine gute Beständigkeit gegen galvanische Korrosion besitzen.will draw cylindrical bodies compared to making cans by the conventional method three individual parts subjected to severe cold deformation. When making cans from tin-plated sheet metal, surface cracks cannot be avoided, among them the steel surface is exposed. The corrosion resistance was made under practical considerations Less importance is attached, since the inner surface of such cans already has an organic lacquer coating requires. The different types of cans can be roughly divided into lacquered and non-lacquered cans. In the case of internally lacquered cans, the electrochemical corrosion protection of the tin coating is a consequence of the lacquering lost, so that the can sheet is often attacked via micropores of the paint coating and is independent of the Can contents result in pitting corrosion. In such cases, the durability of the contents of the can depends on the resistance to corrosion of the can plate itself, so that the can plate a must have high resistance to corrosion through the contents of the can. When manufacturing cans by deep drawing the bottom of the can is only subject to tensile stress, but not to any significant cold deformation, while the shell part is subject to cold deformation of more than 30% during deep drawing. These differences create education a galvanic element between the bottom of the can and the can jacket, the contents of the can containing the electrolyte forms, so that the life of the can is severely impaired as a result of galvanic corrosion. For this Basically, a can sheet suitable for deep drawing must have good corrosion resistance not only when immersed in corrosive solutions, i.e. against simple corrosion, but also good resistance to galvanic Have corrosion.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Stahl zu schaffen, der sich als Werkstoff zum Herstellen von Dosen eignet und bei guter Beständigkeit gegen galvanische Korrosion ein hohes Formänderungsvermögen sowie eine gute Beständigkeit gegen die verschiedenen Doseninhalte, wie insbesondere kohlensäurehaltige Getränke, phosphorsäure- und zitronensäurehaltige Getränke besitzt.The object on which the invention is based is to create a steel that can be used as a material for production of cans and with good resistance to galvanic corrosion a high deformability as well as good resistance to the various can contents, such as carbonated drinks in particular, Owns beverages containing phosphoric acid and citric acid.
Die Lösung der vorerwähnten Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die Verhältnisse von Schwefel zu Phosphor einerseits und Kupfer zu Phosphor und Schwefel andererseits sowie von Kupfer zu Kohlenstoff unter Berücksichtigung des Produktes des Kohlenstoff- und Kupfergehaltes bei einem Stahl in bestimmter Weise einzustellen, der aus unter 0,039% Kohlenstoff, 0,1 bis 1,0% Mangan, unter 0,10% Schwefel, unter 0,5% Kupfer und unter 0,002% Sauerstoff, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen besteht. The solution to the above-mentioned problem is based on the idea of the ratio of sulfur to phosphorus on the one hand and copper to phosphorus and sulfur on the other hand, and from copper to carbon in terms of the product to adjust the carbon and copper content in a steel in a certain way, which consists of less than 0.039% Carbon, 0.1 to 1.0% manganese, below 0.10% sulfur, below 0.5% copper and below 0.002% oxygen, the remainder inclusive there is impurities caused by the melting process.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Diagrammen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen das Diagramm derThe invention is explained in more detail below with reference to diagrams shown in the drawing. In the Drawing show the diagram of the
Fig. 1 die Abhängigkeit des Formänderungsvermögens vom Sauerstoffgehalt, 1 shows the dependence of the deformation capacity on the oxygen content,
Fig. 2 den Zusammenhang zwischen Kupfer- und Kohlenstoffgehalt bei verschiedenen Verformungsgraden, 2 shows the relationship between copper and carbon content at different degrees of deformation,
Fig. 3 bevorzugte Bereiche der Gehalte an Kupfer und Kohlenstoff, 3 preferred ranges of the contents of copper and carbon,
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Fig. 4 die Lebensdauer einer Dose in Abhängigkeit des Gesamtgehaltes an Phosphor und Schwefel bei verschiedenen Kupfergehalten und 4 shows the service life of a can as a function of the total content of phosphorus and sulfur with different copper contents and
Fig. 5 die Abhängigkeit der Lebensdauer vom Kohlenstoffgehalt bei verschiedenen Verhältnissen von Cu/ (P+S). 5 shows the dependence of the service life on the carbon content at different ratios of Cu / (P + S).
Um die Erfindung im einzelnen zu erläutern, werden nachfolgend die Tiefziehfähigkeit und die Korrosionsbeständigkeit erfindungsgemäßer Stähle gesondert voneinander behandelt .In order to explain the invention in detail, the deep-drawability and the corrosion resistance are described below steels according to the invention treated separately from one another.
Am stärksten wird die Tiefziehfähigkeit von Stahlblechen durch nichtmetallische Einschlüsse wie Oxyde, Sulfide und Karbide beeinträchtigt. Besonders nachteilig ist die Wirkung von Oxydeinschlüssen; so ergibt sich aus dem Diagramm der Fig. 1, daß bei Sauerstoff gehalten über 0,0296 der kritische Wert für die Tiefziehfähigkeit in unzuträglicher Weise heabgesetzt wird. Aus diesem Grunde muß der Sauerstoffgehalt des erfindungsgemäßen Stahls unter 0,02% liegen und durch geeignete Desoxydationsmittel wie Aluminium und Silizium oder auch durch eine Vakuumbehandlung sorgfältig eingestellt werden. Außerdem darf der erfindungsgemäße Stahl nur unter 0,10% Desoxydationsmittel wie Aluminium und Silizium enthalten.The deep drawability of sheet steel is strongest through non-metallic inclusions such as oxides, sulfides and Carbides impaired. The effect of oxide inclusions is particularly disadvantageous; so it follows from the diagram 1 that with oxygen kept above 0.0296 the critical value for the deep-drawability in unsuitable Way is lifted. For this reason, the oxygen content of the steel according to the invention must be below 0.02% and by suitable deoxidizing agents such as aluminum and silicon or by vacuum treatment carefully adjusted. In addition, the steel according to the invention may only be less than 0.10% deoxidizer such as Contains aluminum and silicon.
Die Sulfide sind weniger schädlich als die Oxydeinschlüsse, weil die Sulfide weicher sind als die Oxyde und sich daher leichter verformen lassen. Bei einem hinsichtlich bei einer guten Korrosionsbeständigkeit auf 0,02 bisO,1O% eingestellten Schwefelgehalt wird die Tiefziehfähigkeit etwas beeinträchtigt, doch läßt sich das auf ein Minimum begrenzen, wenn die Sulfide sehr fein ausgebildet sind.The sulphides are less harmful than the oxide inclusions because the sulphides are softer than the oxides and are therefore easier to deform. If the sulfur content is adjusted to 0.02 to 0.1% with regard to good corrosion resistance, the deep-drawability is somewhat impaired, but this can be limited to a minimum if the sulfides are very fine.
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Bei dem erfindungsgemäßen Stahl stehen der Kohlenstoff- und der Kupfergehalt hinsichtlich einer Tiefziehfähigkeit bzw. Verformbarkeit von über 30% in einem bestimmten Verhältnis, das über 50% liegt. Zwar ist im Hinblick auf eine hohe Tiefziehfähigkeit ein gewisser Kohlenstoffgehalt erforderlich, im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit sollte der Kohlenstoffgehalt jedoch so niedrig wie möglich sein. Aus diesem Grunde übersteigt der Kohlenstoffgehalt 0,039% nicht. Bei herkömmlichen, als Dosenwerkstoff geeigneten Stählen beträgt der Kohlenstoffgehalt 0,04 bis 0,15%. Ein Kohlenstoffgehalt innerhalb dieser Gehaltsgrenzen | garantiert zwar eine gute Tiefziehfähigkeit, beeinträchtigt aber die Korrosionsbeständigkeit wesentlich.In the steel according to the invention, the carbon and the copper content in terms of deep drawability or deformability of over 30% in a certain ratio that is over 50%. True, is in view of a high deep-drawability a certain carbon content is required, with regard to the corrosion resistance however, the carbon content should be as low as possible. Because of this, the carbon content exceeds 0.039% not. In conventional steels suitable as can material, the carbon content is 0.04 to 0.15%. A carbon content within these content limits | Although it guarantees good deep-drawability, it is impaired but the corrosion resistance is essential.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, verbessert das Kupfer bei sehr niedrigen Kohlenstoffgehalten die Tiefziehfähigkeit. Dabei sind die außerhalb der Erfindung liegenden Kohlenstoffgehalte durch den Pfeil A und die erfindungsgemäßen Koh-1enstoffgehalte, bei denen sich unabhängig vorn jeweiligen Kupfergehalt eine gute Verformbarkeit ergibt, durch den Pfeil B gekennzeichnet. Auch größere Gehalte an Kohlenstoff und Kupfer müssen sorgfältig aufeinander abgestimmt werden; und zwar müssen die oberen und unteren Gehaltsgrenzen der folgenden Bedingung genügen:As can be seen from FIG. 2, the copper improves the deep-drawability at very low carbon contents. Included are the carbon contents lying outside the invention by the arrow A and the carbon contents according to the invention, in which, regardless of the respective copper content, good ductility results from the Marked with arrow B. Larger amounts of carbon and copper also have to be carefully matched to one another will; the upper and lower salary limits must meet the following condition:
3 χ 10"4 <C% χ (Cu% - 0,04 ) <1 χ 10"2.3 χ 10 " 4 <C% χ (Cu% - 0.04) <1 χ 10" 2 .
Der eine gute Tief ziehfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ebsi noch ^antierende Höchstgehalt an Kohlenstoff liegt bei 0,5%.The maximum carbon content, which also prevents good deep drawability and corrosion resistance, is included 0.5%.
In Fig. 3 stellen die Kurven C und E die Begrenzungslinien für die Kupfer- und Kohlenstoffgehalte dar, die eine hohe Tiefziehfähigkeit erlauben. Bei einem im Hinblick auf dieIn Fig. 3, the curves C and E represent the boundary lines for the copper and carbon contents, which are high Allow deep drawability. With one in view of the
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Korrosionsbeständigkeit und die Tiefziehfähigkeit auf 0,02 bis 0,10% eingestellten Schwefelgehalt liegen die oberen Grenzen für Kupfer und Kohlenstoff wegen des schädlichen Einflusses der Sulfide etwas niedrig und müssen der nachfolgenden Bedingung genügen:Corrosion resistance and deep drawability to 0.02 up to 0.10% adjusted sulfur content are the upper limits for copper and carbon because of the harmful The influence of sulphides is somewhat low and must meet the following condition:
C% χ (Cu% - 0,04) < 8 χ 10"3· Der vorstehenden Bedingung trägt die Kurve C Rechnung. C% χ (Cu% - 0.04) <8 χ 10 " 3 · Curve C takes account of the above condition.
Die Korrosionsbeständigkeit des Stahls hängt von seiner Zusammensetzung und dem jeweils korrodierenden Medium ab. Bei tiefgezogenen Dosen kommt es wegen der versdiedenen Doseninhalte wesentlich darauf an, eine Stahlzusammensetzung zu wählen, die in allen Fällen eine gute Korrosionsbeständigkeit ergibt. Angesichts der außerordentlichen Vielzahl von Nahrungs- und Genußmitteln, die als Doseninhalt infrage kommen, ist es äußerst schwierig, die korrodierenden Eigenschaften des Dosengutes zu klassifizieren. Jeder Doseninhalt besitzt seine eigenen korrodierenden Eigenschaften. Aufgrund zahlreicher Versuche hat sich ergeben, daß sich die korrodierenden Eigenschaften des Dosenguts in zwei Gruppen aufteilen lassen; und zwar in Dosengut, das organische Säuren wie Zitronensäure, Tartarsäure und Maleinsäure als im wesentlichen korrodierende Medien enthält und nachfolgend als Zitronensäure-Gut bezeichnet wird sowie in Phosphorsäure als wesentliches korrodierendes Medium enthaltendes Dosengut, das nachfolgend als Phosphorsäure-Gut bezeichnet wird. Der erfindungsgemäße Stahl hat sich bei zahlreichen Versuchen nach dem Tiefziehen als beständig gegen beide Arten von Dosengut erwiesen.The corrosion resistance of steel depends on its composition and the corrosive medium away. With deep-drawn cans it happens because of the different Can contents essentially depend on choosing a steel composition that in all cases has good corrosion resistance results. In view of the extraordinary variety of foodstuffs and luxury foods that are considered to be Can contents come into question, it is extremely difficult to classify the corrosive properties of the can. Each can has its own corrosive properties. Has made numerous attempts it turns out that the corrosive properties of the canned material can be divided into two groups; in fact in canned goods that contain organic acids such as citric acid, tartaric acid and maleic acid as being essentially corrosive Contains media and is hereinafter referred to as citric acid-Gut and in phosphoric acid as Canned material containing essential corrosive medium, hereinafter referred to as phosphoric acid material. The steel according to the invention has proven to be resistant to both in numerous tests after deep drawing Types of canned goods proven.
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Bei Phosphorsäuregut findet, obgleich ein gewisser Schwefelgehalt sehr wirksam für die Erhöhung der Beständigkeit gegen einfache Korrosion des Dosenmantels nach dem Tiefziehen ist, eine starke Lochfraßkorrosion als Folge heftiger galvanischer Korrosion zwischen dem Dosenboden und dem Dosenmantel statt, wenn der Kohlenstoff- und der Schwefelgehalt über einer bestimmten Grenze liegen.Insbesondere findet bei einem Schwefelgehalt von 0,02 bis 0,10% und Kohlenstoffgehalten über 0,02%vegen der synergestischen Wirkung von Kohlenstoff und Schwefel eine heftige galvanische Korrosion statt. Liegt der Kohlenstofffe ■ gehalt dagegen unter 0,019%, ergibt sich keine galvanische Korrosion, wenn der Schwefelgehalt 0,02 bis 0,10% beträgt. Obgleich eine alleinige Zugabe von Kupfer hinsichtlich der Korrosion bei Phosphorsäure-Gut nicht wirksam ist, dämpft das Kupfer die die galvanische Korrosion beschleunigende Wirkung des Kohlenstoffs und Schwefels. Aus diesem Grunde kann die Korrosionsbeständigkeit durch Zugaben von Kupfer und Schwefel verbessert werden. In diesem Falle kann der Kohlenstoffgehalt bis 0,039% betragen, ohn^e daß die Tiefziehfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt wird. Hinsichtlich der Tiefziehfähigkeit . muß der Kupfergehalt der oben im Zusammenhang mit Fig. (Feld A) erwähnten Bedingung genügen:In the case of phosphoric acid, a certain sulfur content is found to be very effective in increasing the resistance against simple corrosion of the can jacket after deep-drawing, severe pitting corrosion as a result is more severe Galvanic corrosion takes place between the can bottom and the can jacket when the carbon and the Sulfur content is above a certain limit. In particular, at a sulfur content of 0.02 to 0.10% and carbon contents above 0.02% compared to the synergistic ones The effects of carbon and sulfur cause violent galvanic corrosion. Is the carbon monkey On the other hand, if the content is below 0.019%, there is no galvanic effect Corrosion when the sulfur content is 0.02-0.10%. Although a sole addition of copper with regard to the corrosion of phosphoric acid material is not effective, the copper dampens the galvanic corrosion accelerating Effect of carbon and sulfur. For this reason, the corrosion resistance can be increased by adding can be enhanced by copper and sulfur. In this case, the carbon content can be up to 0.039%, without that the deep-drawability and corrosion resistance are impaired. With regard to deep-drawability . the copper content must satisfy the condition mentioned above in connection with Fig. (field A):
8 χ 10~3 ^ C χ (Cu - 0,04) >3 x 10~4.8 χ 10 ~ 3 ^ C χ (Cu - 0.04)> 3 x 10 ~ 4 .
Der Phosphorgehalt des Stahls sollte so niedrig wie möglich liegen, da höhere Phosphorgehalte die Anfälligkeit gegen einfache und galvanische Korrosion erhöhen. Hinsichtlich der Beständigkeit gegen galvanische Korrosion muß bei der* bloßen Zugabe von Schwefel das Verhältnis von Schwefel zu Phosphor mindestens 2 und bei Abwesenheit von Kupfer das Verhältnis von Kupfer zum Gesamtgehalt an Phosphor und Schwefel mindestens 3 betragen.The phosphorus content of the steel should be as low as possible, since higher phosphorus contents increase the susceptibility increase against simple and galvanic corrosion. Regarding the resistance to galvanic corrosion If only sulfur is added, the ratio of sulfur to phosphorus must be at least 2 and in the absence of it of copper indicates the ratio of copper to the total content Phosphorus and sulfur are at least 3.
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Bei Zitronensäure-Gut kommt dem Kupfer- und dem Kohlenstoffgehalt eine maßgebende Bedeutung zu. Der Kohlenstoffgehalt sollte so niedrig liegen, wie es eine gute Tiefziehfähigkeit gerade noch erlaubt, insbesondere sollte die folgende Bedingung (Fig. 3, C) erfüllt sein: C χ (Cu - 0,04)>3 x 10~4.In the case of citric acid, the copper and carbon content are of decisive importance. The carbon content should be as low as it barely allows good thermoforming properties, in particular the following condition (Figure 3, C.) Should be fulfilled: C χ (Cu - 0.04)> 3 x 10 -4.
Während sich im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit ein Kupfergehalt von 0,1 bis 0,5% empfiehlt, sollte das Verhältnis des Kupfergehaltes zum Kohlenstoffgehalt mindestens 5 betragen. In Fig. 3 kennzeichnet die Kurve B die Grenzgehalte für Kupfer und Kohlenstoff. Bei Zitronensäure-Gut liegen die Gehalte an Phosphor und Schwefel so niedrig wie möglich, da diese Elemente sowohl die einfache als auch die galvanische Korrosion fördern. Insbesondere liegt der Schwefelgehalt unter 0,02%, da Schwefel die Beständigkeit gegen galvanische Korrosion in starkem Maße beeinträchtigt. Um die schädliche Wirkung des Phosphors und des Schwefels auszuschalten und auf diese Weise die Lebensdauer der D esen zu erhöhen, sollte der Kupfergehalt mindestens das Dreifache des Gesamtgehaltes an Phosphor und Schwefel übersteigen.While a copper content of 0.1 to 0.5% is recommended with regard to corrosion resistance, it should Ratio of the copper content to the carbon content must be at least 5. In Fig. 3, curve B denotes the limit values for copper and carbon. Citric acid contains phosphorus and sulfur as low as possible, as these elements promote both simple and galvanic corrosion. In particular If the sulfur content is below 0.02%, because sulfur is the resistance to galvanic corrosion in severely impaired. To switch off and on the harmful effects of phosphorus and sulfur this way to increase the life of the d ese should the copper content is at least three times the total content of phosphorus and sulfur.
Fig. 4 zeigt die Wirkung verschiedener Gesamtgehalte an Phosphor und Schwefel bei unterschiedlichen Kupfergehalten auf die Korrosionsbeständigkeit, während sich aus Fig, 5 die Korrosionsbeständigkeit in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt bei bestimmten Verhältnissen des Kupfergehaltes zum Gesamtgehalt an Phosphor und Schwefel ergibt. Dabei zeigen die Kurven der Fig. 4 und 5, daß steigende Kupfergehalte die Korrosionsbeständigkeit beträchtlich erhöhen und daß die Lebensdauer der Dosen mit steigendem Verhältnis von Kupfergehalt zum Gesamtgehalt an Kohlen stoff und Schwefel anwächst. Der Grund hierfür mag darin 4 shows the effect of different total contents of phosphorus and sulfur with different copper contents on the corrosion resistance, while FIG. 5 shows the corrosion resistance as a function of the carbon content with certain ratios of the copper content to the total content of phosphorus and sulfur. In this case, the curves of Figs. 4 and 5 that increasing copper levels increase the corrosion resistance considerably, and that the life of the can material with increasing ratio of copper content to the total content of carbon and sulfur increases. The reason for this may be in this
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liegen, daß das Kupfer die galvanische Korrosion zwischen Zonen mit und ohne Kaltverformung dämpft und gleichzeitig die Beständigkeit gegen einfache Korrosion erhöht. Dem Kupfer kommt mithin sowohl hinsichtlich der Tiefziehfähigkeit als auch hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit eine besondere Bedeutung zu.lie that the copper dampens galvanic corrosion between zones with and without cold deformation and at the same time the resistance to simple corrosion increases. The copper is therefore important both in terms of deep-drawability as well as with regard to the corrosion resistance.
Der erfindungsgemäße Stahl läßt sich in üblicher Weise zu Blech und Dosen verarbeiten. Demnach kann eine erfindungsgemäße Stahlschmelze beispielsweise im Konverter, Elektro- oder Siemens-Martin-Ofen erschmolzen, danach gege- ψ benenfalls vakuumbehandelt und unter Einschluß des Stranggießens vergossen werden. Danach können die Blöcke bzw. Stränge über 8500C warmgewalzt, kaltgewalzt und bei 500 bis 10000C geglüht werden. Das gewalzte Blech wird nach einer Oberflächenbehandlung, beispielsweise einem Entzundern und Beizen verzinnt, verchromt, phosphatiert oder einer anderen chemischen Behandlung unterworfen sowie anschließend tiefgezogen werden.The steel according to the invention can be processed into sheet metal and cans in the usual way. Accordingly, a steel melt according to the invention can, for example, melted in the converter, electric or open-hearth furnace, then gege- ψ appropriate, vacuumed and are cast including continuous casting. Thereafter, the blocks or strands can be hot-rolled to over 850 ° C., cold-rolled and annealed at 500 to 1000 ° C. After a surface treatment, for example descaling and pickling, the rolled sheet is tinned, chrome-plated, phosphated or subjected to another chemical treatment and then deep-drawn.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments:
Geglühtes Stahlblech der in Tabelle ι wiedergegebenen Zusammensetzung mit einer Dicke von 0,3nim wurde bei einer Querschnittsabnahme von 1,3% nachgewalzt und anschließend versinnt. Das kritische Verformungsverhältnis und die Tiefziehfähigkeit beim Tiefziehen von 211 χ 413 Dosen gemäß US-Standard sind neben anderen technologischen Eigenschaften in der Tabelle II zusammengestellt. Da die Wandstärk© der Doβ en nach dem Tiefziehen . 0,15 Ms 0,16mm betrug, lag die Formänderung bei 47 bisAnnealed steel sheet of the composition shown in Table 1 with a thickness of 0.3 nm was rolled with a decrease in cross section of 1.3% and then sintered. The critical deformation ratio and the deep-drawability when deep-drawing 211 × 413 cans in accordance with the US standard are listed in Table II, along with other technological properties. Since the wall Stärk © Do the β s after thermoforming. 0.15 Ms 0.16 mm, the deformation was 47 to
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E•
E.
Stahl Streck- Zugfestig- Dehnung Härte krit.Tief- Tiefziehgrenze keit ziehver- fähigSteel stretch- tensile strength- elongation hardness critical low- deep drawing limit ability to draw
ο ο hältnisο ο ratio
(kp/nrar) (kp/mnr) {%) (HR30-T) (%) 211x413(kp / nrar) (kp / mnr) {%) (HR30-T) (%) 211x413
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Aus der nachfolgenden Tabelle III ergibt sich die Korrosionsbeständigkeit von tiefgezogenen 211 χ 413-Dosen sowohl gegenüber Phosphor- und Kohlensäure-Gut als auch gegenüber Zitronen- und Kohlensäure-Gut. Als Lebensdauer ist dabei die Zeit bis zu dem Zeitpunkt angegeben, zu dem 10% der napfförmig tiefgezogenen, mit Kohlensäure-Getränken gefüllten und bei 33°C gelagerten Dosen von Lochfraß befallen waren.The corrosion resistance is shown in Table III below of deep-drawn 211 χ 413 cans against both phosphorus and carbonic acid goods and against Lemon and carbonated good. The service life is specified as the time up to the point in time at which 10% the cup-shaped deep-drawn cans filled with carbonated beverages and stored at 33 ° C are attacked by pitting corrosion was.
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säure-Gutphosphorus
acid-good
Gutand carbonic, citric and carbonic acid
Good
Wie sich aus Tabelle II ergibt, fallen die Stähle A, B und D unter die Erfindung; sie erlauben ein kritisches Tiefzieh- bzw. Verformungsverhältnis von über 50% und lassen sich daher ausgezeichnet tiefziehen. Andererseits liegen die Zusammensetzungen der Stähle E und F hinsichtlich ihres Kupfergehaltes oder hinsichtlich des Verhältnisses von Kohlenstoff zu Kupfergehalt weit außerhalb der Erfindung und besitzen demzufolge nur ein geringes kritisches Formänderungsvermögen; sie ließen sich nicht napfförmig verformen. Gefügeuntersuchungen ergaben zahlreiche Karbid- und Oxydeinschlüsse sowie Risse in deren Umgebung, die zum Bruch Anlaß geben. Die Daten der Tabelle III zeigen, daß die erfindungsgemäßen Stähle eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Phosphorsäure- und Zitronensäure-Gut besitzen. Die hinsichtlich ihres Kohlenstoff-, Schwefel- oder Kupfergehaltes außerhalb der Erfindung liegenden Stähle besaßen dagegen eine völlig unzureichendeAs can be seen from Table II, steels A, B fall and D under the invention; they allow a critical deep-drawing or deformation ratio of over 50% and can therefore be thermoformed excellently. On the other hand, the compositions of steels E and F are in terms of their copper content or in terms of the ratio of carbon to copper content far outside of that Invention and therefore have only a low critical deformability; they could not be cup-shaped deform. Structural examinations revealed numerous carbide and oxide inclusions as well as cracks in their surroundings, which give rise to breakage. The data in Table III show that the steels of the invention are excellent Have resistance to phosphoric acid and citric acid. In terms of their carbon, Steels with a sulfur or copper content outside the scope of the invention, on the other hand, were completely inadequate
1098U/105/,1098U / 105 /,
Korrosionsbeständigkeit. So zeigt beispielsweise Tabelle III, daß der Stahl C mit geringen Gehalten an Kupfer und Schwefel eine besonders geringe Korrosionsbeständigkeit gegen Phosphorsäure-Gut besitzt.Corrosion resistance. For example, Table III shows that steel C with low levels of copper and Sulfur has a particularly low corrosion resistance to phosphoric acid.
Im Konverter wurden verschiedene Stähle mit der in Tabelle IV aufgeführten "Zusammensetzung verblasen. Die StähleVarious steels with the composition listed in Table IV were blown in the converter. The steels
1 bis 5 fallen unter die Erfindung, wobei die Stähle 1,1 to 5 fall under the invention, the steels 1,
2 und 4 im Vakuum entkohlt und desoxydiert wurden. Nach dem Gießen wurden die Stähle "vcrgewalzt und anschließend bei einer Endtemperatur von 890°C warmgewalzt, bei 62O°C gehaspelt, in Säure gebeizt und mit einer Querschnittsabnahme von 85% bis auf eine Enddicke von 0,34mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die Stähle bei 64O0C in einer Atmosphäre aus 4% Wasserstoff und 96% Stickstoff geglüht, mit einer Abnahme von 1,5% nachgewalzt und dann verzinnt. In Tabelle V sind die mechanischen Eigenschaften und das kritische Verformungsverhältnis beim Tiefziehen des Blechs zusammengestellt.2 and 4 were decarburized and deoxidized in vacuo. After casting, the steels were "rolled" and then hot-rolled at a final temperature of 890 ° C., coiled at 62O ° C., pickled in acid and cold-rolled with a cross-section reduction of 85% to a final thickness of 0.34 mm 64o C 0 annealed in an atmosphere of 4% hydrogen and 96% nitrogen, re-rolled with a reduction of 1.5% and then tinned. in Table V, the mechanical properties and the critical deformation ratio during deep drawing of the sheet are shown.
1098U/10541098U / 1054
Stahlstole
C
(90 C.
(90
Mn (90 Mn (90
Si
(90 Si
(90
P (90 P (90
S (90 S (90
Cu
(90 Cu
(90
0 (90 0 (90
grenze
(kp/mm2)Stretch
border
(kp / mm 2 )
(90 strain
(90
(HR30-T)hardness
(HR30-T)
Tiefziehver-
hältnis
(90 critical
Deep drawing
ratio
(90
keit
(kp/mm )Tensile strength
speed
(kp / mm)
109844/1054109844/1054
Wie die Tabellen IV und V zeigen, besitzen die erfindungsgemäßen Stähle mit Ausnahme des Stahls 4 eine ausgezeichnete Tiefziehfähigkeit. Der Stahl 4 besitzt zwar eine ziemlich gute Beständigkeit gegenüber Phosphorsäure-Gut, wenngleich seine Tiefziehfähigkeit etwas schlechter ist. Obgleich der Stahl 4 wegen seiner geringen Gehalte an Kohlenstoff und Kupfer unter die Erfindung fällt, ist sein kritisches Verformungsverhältnis beim Tiefziehen gering. Der außerhalb der Erfindung liegende Stahl 6 be- ' sitzt einen zu hohen Kohlenstoffgehalt und sowohl eine schlechte Tiefziehfähigkeit als auch geringe Korrosionsbeständigkeit. Der ebenfalls außerhalb der Erfindung liegende Stahl 7 besitzt zwar im Hinblick auf das Tiefziehen nicht den richtigen Kohlenstoffgehalt, war aber wegen seines sehr hohen Sauerstoffgehaltes tatsächlich schlecht verformbar.As Tables IV and V show, the steels according to the invention, with the exception of steel 4, are excellent Deep drawability. The steel 4 has a fairly good resistance to phosphoric acid-good, although its deep-drawing ability is a little worse is. Although the steel 4 is covered by the invention because of its low carbon and copper contents its critical deformation ratio during deep drawing is low. The steel 6 lying outside the invention is' there is too high a carbon content and both poor deep-drawability and low corrosion resistance. The steel 7, which is also outside of the invention, has with regard to deep drawing not the right carbon content but was actually bad because of its very high oxygen content deformable.
Weitere Beispiele für die Korrosionsbeständigkeit ergeben sich für die Stähle der Zusammensetzung nach Tabelle VI aus der Tabelle VII. Dabei fallen die Stähle 8, 9, 11, 13 und 14 unter die Erfindung und besitzen eine ausgezeichnete W Korrosionsbeständigkeit. Die Stähle 8 und 9 besitzen eine besonders bevorzugte Zusammensetzung; ihre Unterschiede im Korrosionsverhalten ergeben sich aus dem unterschiedlichen Kohlenstoffgehalt. Die Stähle 11, 13 und 14 entsprechen ebenfalls bevorzugten Zusammensetzungen nach der Erfindung.Further examples of the corrosion resistance are obtained for the steels of the composition according to Table VI Table VII. The bars 8 9, 11, 13 and 14 fall under the invention and have an excellent corrosion resistance W. Steels 8 and 9 have a particularly preferred composition; their differences in corrosion behavior result from the different carbon content. Steels 11, 13 and 14 also correspond to preferred compositions according to the invention.
109844/1054109844/1054
Stahl C Mn Si P S Cu OSteel C Mn Si P S Cu O
8 0.005 0.27 0.02 0.008 0.010 0.21 0.0098 0.005 0.27 0.02 0.008 0.010 0.21 0.009
1098U/10541098U / 1054
Claims (5)
) (a) unter 0,019% Kohlenstoff, 0,02 bis 0,10% Schwefel,Consisting of less than 0.039% carbon, 0.10 to 1.00% manganese, less than 0.10% sulfur, less than 0.50% copper and less than 0.02% oxygen, the remainder including iron-related impurities, at least one of the following Conditions are sufficient:
) (a) less than 0.019% carbon, 0.02 to 0.10% sulfur,
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