DE2149176B2

DE2149176B2 - Verwendung eines Stahles für stranggegossene Blöcke, die zu Blechen weiterverarbeitet werden

Info

Publication number: DE2149176B2
Application number: DE19712149176
Authority: DE
Inventors: Hisashi Tokio Gonda; Takaho Kawawa; Haruo Yokohama Kubotera; Hidetaro Nemoto; Eiichi Kamakura Sakamoto
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1971-10-01
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE2149176A1; CA955081A; GB1341503A; FR2129320A5; JPS518376B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Stahles für stranggegossene Blöcke, die zu Blechen mit guten Tiefzieheigenschaften weiterverarbeitet werden. Wenn beruhigter Stahl, der 0,02 bis 0,06% lösliches Aluminium enthält, kontinuierlich gegossen wird, ist es möglich, daß ein von dieser oxydieienden Behandlung herrührendes Produkt, nämlich Aluminiumoxyd, den Ausgußstutzen einer Gießpfanne oder eines Tundish verstopft, wodurch nicht nur der Betrieb gestört wird, sondern auch die Oberfläche der erhaltenen Stahlbleche beim Gießen Schrammen infolge der Anwesenheit dieses Desoxydationsproduktes erhält, so daß keine Stahlbleche mit einer glatten Oberfläche erhalten werden können.

Um die genannten Schwierigkeiten zu überwinden, wurde das Verfahren der USA.-Patentschrift 3 412 781 vorgeschlagen. Gemäß diesem Verfahren wird die Menge von metallischem Aluminium als Desoxydationsmittel verringert, und dafür metallisches Silizium zugegeben. Der geschmo¹ ene Stahl, der durch dieses Verfahren der USA.-Patentschrift hergestellt ist, enthält 0.01 bis 0,08% Kohlenstoff, 0,03 bis 0.08% Silizium, 0.2 bis 0,6% Mangan und bis 0,015% lösliches Aluminium.

Obwohl das Verfahren der genannten USA.-Patentschrift diese Wirkung erreicht, wurde festgestellt, daß die durch dieses Verfahren erhaltenen Stahlbleche weniger ausreichende Tiefzieheigenschaften besitzen als die handelsüblichen Bleche aus unberuhigtem Stahl. Wenn bei den Erzeugnissen nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift der Lankford-Wert r bestimmt wurde, der numerisch die Tiefzieheigenschaften ausdrückt, zeigten die Erzeugnisse Werte, welche um etwa 0,2 niedriger waren als die von handelsüblichen Blechen aus unberuhigtem Stahl. Stahlbleche mit einem solchen niedrigen r-Wert sind für Tiefziehbearbeitungen ungeeignet. Die genannte USA.-Patentschrift enthält keine Angaben bezüglich der Alterungseigenschaften der erhaltenen Stahlbleche. Die Zugabe von verringerten Mengen von metallischem Aluminium läßt aber die Anwesenheit von restlichem Stickstoff in fester Lösung in dem Stahl erwarten, der nicht in der Form von Aluminiumnitrid gebunden werden kann. Die Anwesenheit dieses Stickstoffs hat einen schädlichen Einfluß auf die Alterungseigenschaften des Stahls.

Ziel der Erfindung ist es, einen Stahl anzugeben, der kontinuierlich vergossen und zu tiefziehfahigen, alterungsbeständigen Blechen weiterverarbeitet werden kann. Die kaltgewalzten Stahlbleche sollen zudem eine glatte Oberfläche besitzen.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Stahles für stranggegossene Blöcke erreicht, der aus weniger als 0,10% Kohlenstoff, Si 0,03 bis

0 10%, Mn weniger als 0,20%, lösliches Al 0,0001 bis 0,010%, B 0,003 bis 0,010%, Gesamt O₂ weniger als 0.015%, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen besteht.

Ein Stahl dieser Zusammensetzung ist an sich bekannt (GB-PS 986 061).

Im folgenden sollen die Erfindung und ihre Vorteile an Hand von Beispielen und der Zeichnungen niiher erläutert werden. Dabei wird auch angegeben werden, warum der verwendete geschmolzene Rohstahl die obiae Zusammensetzung hat. die sich durch den Mansian"- und Bor-Gehalt von der nach der US-PS 3412781 unterschiedet. Der dort verwendete Stahl einhält kein Bor. Das Bor beeinflußt die Alterungseigenschaften, wie es an sich durch die britische Patentschrift

1 109 844 bekannt ist.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Beziehung zwischen Lankford-Wert und dem Gehalt an löslichem Aluminium von kaltgewalzten Stählen,

F i g. 2 die Beziehung zwischen dem Alterungsindex und dem Gehalt an löslichem Aluminium von kaltgewalzten Stf.hlen.

Der Kohlenstoffgehalt ist weniger als 0.1%. Obwohl das desoxidierende Mittel aus gemeinsam verwendeten metallischem Aluminium und Silizium besteht, ist die Zugabe von metallischem Aluminium soweit wie möglich reduziert, um das Wachstum von Aluminiumoxyd minimal zu machen, was die Oberfläche der erhaltenen Stahlbleche verbessert. Ein geringer Gehalt an Aluminium verringert die Zugfestigkeit des erhaltenen Stahlbleches, so daß das Tiefziehen erleichtert wird. Wenn überhaupt kein Aluminium und Silizium zugegeben werden, wird der Sauerstoffgehalt im geschmolzenen Stahl auf 400 bis 600 ppm anwachsen, was Anlaß zu einer Gasblasenbildung gibt und das Stranggießen vollständig behindert.

Einfach zu dem Zweck, das obengenannte Verstopfen des Ausgußstutzens zu vermeiden, kann die obere Grenze für den Gehalt an löslichem Aluminium im geschmolzenen Stahl von 0,01 % zugelassen wurden. Um jedoch die Tiefzieheigenschaften der erhaltenen Stahlbleche zu verbessern, sollte dieser Aluminiumgehalt vorzugsweise auf 0,0001% verringert werden, Um eine vollständige Beruhigung mit dem stark reduzierten Aluminiumgehalt zu erreichen, ist es erforderlich, daß der Siliziumgehalt des geschmolzenen Stahls zu 0,03 bis 0,1 % gewählt wird. Dies macht es möglich, den Gesamtsauerstoffgehalt des Stahls auf einer Höhe von weniger als 0,015% zu halten. Wenn der Gesamtsauerstoffgehalt über 0,015% anwächst, sind unerwünschte Oberflächeneigenschaften der erhaltenen Stahlbleche die Folge.

Ein Mangangehalt von über 0,20% macht dun Lunkford-Wert des erhaltenen Stahlblechs kleiner «|s den eines handelsüblichen Bleches aus unberuhigtem Stahl· Duner wurde erfmdungsgemäß der Manaangehalt auf weniger als 0,20% festgelegt.

Wenn der Gehalt an löslichem Aluminium, wie oben beschrieben, verringert wird, um die Tiefzieheigenschaften der erhaltenen Stahlbleche zu verbessern, werden die Alterungseigenschaften durch die Wirkung des restlichen Stickstoffs in fester Lösung, der nicht in der Form von Aluminiumnitrid (AIN) gebunden ist, verschlechtert. Es ist daher offensichtlich nur erforderlich, als Gegenmaßnahme ein getrenntes Element zuzugeben, welches sich mit dem restlichen Stickstoff in fester Lösung verbindet, um ein Nitrid zu bilden.

Erfindungsgemäß ist metallisches Bor am wirkungsvollsten in bezug auf diese Eigenschaft. Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe von metallischem Bor ium geschmolzenen Stahl deutlich den Alterungsindex des erhaltenen Stahlbleches verringert. Der Ausdruck »Alterungsindex«, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist in der folgenden Weise definiert: An einer Probe eines Stahlbleches, das einem Egalisierwalzen unterworfen wurde, wird die Spannung u (kg/mm²) bestimmt, die zu einer 10%igen Dehnung führt. Danach wird die Probe durch Lagern bei einer Temperatur von 100⁰C für 4 Stunden gealtert und die Streckgrenzenspannung a_? (kg/mm²) bestimmt. Der »Alterungsindex« bedeutet die Differenz zwischen den festgestellten Werten dieser Streckspannungen η und a₅

Alterungsindex = a_s - α (kg mm²)

35

Im allgemeinen enthält beruhigter Stahl Ü,(X)3 bis 0,006% Gesamtstickstoff. Unter der Annahme, daß das lösliche Aluminium kein Nitrid bildet, wird die untere Grenze für die Zugabe von Bor, die erforderlich ist, um den Stickstoff zu binden, zu 0,003% gewählt. Die obere Grenze sollte aus Sicherheitsgründen auf weniger als 0,01% gesetzt werden. Der Grund dafür ist, daß, wenn der Borgehalt 0,015% überschreitet, ein Wachstum von Eisenborid (Fe₂B) erfolgt, so daß die Duktilität des entstandenen Stahlbleches verringert wird. Demgemäß wurde für die Zugabe von Bor ein Bereich zwischen 0,003 und 0,01 % gefunden.

Die Desoxydation, die in den verschiedenen erfindungsgemäß verwendeten Schritten enthalten ist, hat einen großen Einfluß auf die Oberflächen bedingung des erhaltenen Stahlblechs und sollte sorgfältig durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß ungenügende Desoxydation zu Gasporenbildung an der Oberfläche einer Bramme infolge des restlichen Sauerstoffgases, welches in dem geschmolzenen Stahl cingeschlossen ist. führt. Wenn die Bramme erhitzt wird, oxydieren diese Gasblasen das Eisen und geben Veranlassung zu Walzsplittern an der Oberfläche eines kaltgewalzten Stahlbleches infolge des darin abgelagerten Eisenoxyds. Wenn andererseits die Desoxydation durch metallisches Aluminium übermäßig ausgeführt ist, dann wird ebenso Walzsplittern an der Oberfläche des kaltgewalzten Stahlblechs infolge der Anwesenheit von Aluminiumoxyd auftreten.

Zur Einstellung des fiauerstoffgehaltes ist es empfehlenswert, zuerst den Stahl vorläufig z. B. in einem Konverter oder Siemer.? Martin-Ofen unter Verwendung von kleinen Mengen von Fcrroaluminium zu desüxydieren, die Zwischenoxydation des Stahls in einer Gießpfanne unter Verwendung von Ferrosiljzium und Ferromangan durchzuführen, Ferroborzur Abbindung des Stickstoffs zuzugeben, und schlietlich schnell geeignete Mengen von Aluminiumdraht schnell in die Gießpfanne einzubringen. Da die Gesamtmenge des zugegebenen Aluminiums durch den Endkohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahls bestimmt werden sollte, sollte die Zufuhr von Aluminiumdrahl in der Schlußstufe genau gesteuert werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, poröse Ziegel auf den Boden der Gießpfanne zu legen und ein inertes Gas, wie z. B. Argon, durch die Ziegel in das Bad einzuführen, während der Aluminiumdraht zugegeben wird, um zu bewirken, daß Fremdstoffe in dem Bad nach oben schwimmen und um die Temperatur des Bades einheitlich zu machen.

Das Stahlblech wird von dem auf diese Weise eingestellten geschmolzenen Stahl durch die herkömmlichen Schritte des Warmwalzers, Beizens. Kaltwalzens und Glühens hergestellt. Obv -ml die Haspeltemperatur während des Warmwalzschrittes 500 bis 600 C sein kann, wie es üblicherweise der Fall ist. wurde gefunden, daß der r-Wert des Endprodukts höher ist, wenn dieses Haspeln bei hohen Temperaturen, ά ie 650 bis 700C ausgeführt wird. Es wird angenommen, daß ein solcher erhöhter 7-Wert durch die folgende Tatsache entsteht. Die Anwesenheit von sehr feinen Ablagerungen von Aluminiumnitrid in dem heißen Stahl behindert das Wachstum der Stahlkristalle, so daß es einen schädlichen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften des Stahls und auf die Glüh- oder Anlaßtextur der angelagerten Rekristallisation ausübt, was den vergleichsweise verringerten r-Wert zur Folge hat. Im Gegensatz dazu bewirkt die genannte höhere Haspeltemperatur, daß die feinen Teilchen von Aluminiumnitrid sich während des Warmwalzens zu größeren Teilchen zusamrrenlagern. die die mechanischen Eigenschaften des Stahls weniger stören.

Wie oben ausgeführt wurde, ermöglicht die Zugabe von möglichst kleinen Mengen von löslichem Aluminium, von relativ kleinen Mengen von metallischem Mangan und von geeigneten Mengen von metallischem Bor zu dem geschmolzenen Stahl, daß das kontinuierliche Gießen schnell und unter stabilen Bedingungen durchgeführt werden kann, ohne daß der Auslaßstutzen einer Gießpfanne oder eines Tundish verstopft wird, wodurch ein Erzeugnis erhalten wird, welches eine glatte Oberfläche aufweist und Tiefzieheigenschaften, die gleich oder besser sind als die von handelsüblichen Blechen aus unberuhigtem Stahl, die von Gußblöcken erhalten werden, und ausgezeichnete Eigenschaften der verzögerten Alterung zeigt.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung weiter erläutern.

Beispiel I

Es wurden Brammen von 1250 χ 2(K) mm Querschnittsfläche durch kontinuierliches Gießen von verschiedenen Arten von geschmolzenem beruhigtem Stahl mit verschiedenen Zusammensetzungen, die durch die Proben Nr. ! bis 8 der folgenden Tabelle I angeuebcn sind, hergestellt.

5 6

Tabelle I Zusammensetzungen des beruhigten Stahls

■,pic! r.	C	Si	Mn	0.013	S	I ovlichcN ΛΙ	N,	ο.	U
I	0.05	0,06	0.19	0,015	0.018	0.(XX)I	0.0045	0,0110	0.0043
2	0.06	0,05	0.17	0.01 I	0,013	0,(X)2	0,0041	0,0103	().!X)52
3	0.04	0,06	0.16	0.018	0.015	0.003	0.0035	0.0082
4	0.05	0.04	0.18	0.012	0.016	0.006	0.0052	0.0065
5	0.05	0.05	0.15	0.019	0.017	0.008	0,0048	0.0047
6	0.04	0,07	0,19	0.013	0.013	0.012	0,0039	0.0043
7	0.04	0,05	0.18	0.015	0.014	0.015	0,0055	0.0038
8	0.05	0.06	0.16	0.0 Π	0.020	0.0050	0.0049

Die Bramme wurde warmgewalzt zu einem Blech von 2,8 mm Dicke bei der Endtemperatur von 850 C und der Haspeltempcratur von 560 C. Nach dem Beizen wurde auf eine Dicke von 0.8 mm kaltgewalzt und in einem Warmhalteofen für 3 Stunden bei 700 C einer Wärmebehandlung, höher als die Rckristallisationstemperatur des Stahls, unterworfen, wodurch ein dünnes Stahlblech erhalten svurde. das ein Verformungsverhältnis beim Egalisierungswalzen von 1.2 bis 1.5% hat, wie bei handelsüblichen Blechen aus iinberuhigtem Stahl.

Die Proben Nr. 1 und 2 in der obigen Tabelle I enthalten die vorgeschriebenen Mengen von metallischem Bor gemäß der Erfindung. Die anderen Vergleichsproben sind Kontrollproben, die kein metallisches Bor enthalten. Die Eigenschaften dieser Proben von kaltgewalzten Stahlblechen sind gemeinsam in der folgenden Tabelle II dargestellt.

Tabellen

Eigenschaften der Stahlblechprobcn (Haspeltemperatur 560 C)

Mterungsinde\

(kg nmr ι 3.2

2.7 5.8 5.7 4.8 1.3 1,2 0.9

	St reek-	Zug	Gesamt -	I I
I Vl ft Nr.	gren/c	festigkeit	dchnimg
	(kg mnr)	(kg mnr)	Γ ο I	1 -il ι rv ι \ ¹I vi~ wert r
I	18.9	32.5	47.9
2	19.2	33.1	46.4
3	19.5	33,4	45.3
4	21,4	33.8	44,8
5	2Z4	34,0	44.6
6	23,8	34,5	43.9
7	24.6	34,7	43.2	.28
8	23,9	34,3	44.3	.26
.16
1.09
1,04
0.95
0.92

1.05

und Il entnommen sind. Alle diese Stahlbleche haben im wesentlichen dieselben Gehalte an C. Si. Mn. P. S und N. wie in Tabelle I zu sehen ist. Die zwei in Fig. I aufgetragenen Punkte c und d sind erfindungsgemäße Fälle, deren Lankford-Werl größer ist als der der anderen aufgetragenen Punkte.
Die Kurve C in F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem A'.icrungsindcx und dem Gehalt an löslichem AI der kaltgewalzten Stahlbleche und beruht auf den aufgetragenen Punkten, die aus den Tabellen I und Il entnommen sind. Die zwei Punkte e und f in F i g. 2 sind die erfindungsgemäßen Fälle, deren Altcrungsindex sehr viel kleiner ist als der bei den anderen aufgetragenen Punkten, deren Gehalte an löslichem Al kleiner als 0,008% sind.

B c i s ρ i c I 2

Hs wurden wie im Beispiel 1, Brammen durch kon tinuicrlichcs Stranggießen der verschiedenen Arter von geschmolzenem, beruhigtem Stahl mit verschiede nen Zusammensetzungen, die durch die in Tabelle ! aufgerührten Proben Nr. 1 bis 8 angegeben sind, hergc stellt. Die Bramme wurde warm und kalt zu einen Blech von 2.8 mm Dicke bei der Endbearbcitungstcm peratur von 870" C und der Wickeltcmpcratur vor 680 C gewalzt, wobei, wie im Beispiel 1. ein dünne:

Stahlblech erhalten wurde, dessen Verformungsver hällnis des Egalisierungswalzcns 1.2 bis 1.5% svar. wii bei den handelsüblichen Blechen aus unrx.uhigicn Stahl. Die Eigenschaften der erhaltenen Proben dei Stahlbleche sind in der folgenden Tabelle III gezeigt

Tabelle III

Eigenschaften des Stahlblechs
(Haspeltempcratur 680° C)

Wie bei Probe Nr. 1 zu sehen ist, erhöht die Zugabe von metallischem Bor den Lankford-Wert r des Stahls stark, auch wenn dieser nahezu frei von löslichem Aluminium ist, und verbessert die Tiefzieheigenschaften des erhaltenen Stahlblechs. Weiter verringert die Zugabe von Bor beträchtlich den Alterungsindex, wenn der Gehalt an löslichem Aluminium des Stahls weniger als 0.008% beträgt.

Die Kurve B in F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen Lankford-Wert und dem Gehalt an löslichem Al der kaitgewaizten Stahlbleche, wobei die Kurve auf den aufgetragenen Punkten beruht, die aus den Tabellen 1

Probe
Nr.

Streckgrenze

(kg mnr)

. 17,8
17,5
18,2
19,7
20,9
22.3
23,2
22.4

Zugfestigkeit

(kg/mm²)

30,8
30.6
31,6
32,8
33,4
34,1
34,3
33.9

Gesamtdehnung

49,8
50,2
48,3
47,4
46,1
45,7
44,8
45,6

-ankford-	Alterungs index
wert F
	(kg mnr)
1,42	3.3
1,38	2,9
1,31	6.1
1.28	5.8
1,13	5,3
1.00	1.5
0,96	1.8
1.07	1.3

Ein Vergleich der Werte in den Tabellen Il und 111 zeigt, daß die Erhöhung der Haspcltempcratur von 560 auf 680° C den Lankford-Wcrt r des Stahls merklich erhöht, wenn der Gehalt an löslichem Aluminium klciticr als 0,008% ist.

Die Kurve A in F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Lankford-Wcrt und dem Gehall an löslichem Al. der kaltgewalzten Stahlbleche und beruht auf den eingezeichneten Punkten, welche aus den Tabellen I und III entnommen sind. Die zwei in Fig. 1 eingetragenen Punkte α und b sind die crfindungsgcmäßcn Fälle, bei denen der Lankford-Wert größer ist als der

der anderen aufgetragenen Punkte. Außerdem sind die Werte von u und b größer als die von r bzw. d in der Kurve ß.

Stahlbleche, die aus denselben Zusammensetzungen des geschmolzenen, beruhigten Stahls, wie die der Proben Nr. 1 und 2 des Beispiels 1 und 2 gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, cnthielter äußerst geringe Mengen an zugegebenem metallischen" Aluminium, was ein geringes Wachstum von Alumini umoxyd zur Folge hat. und demzufolge war die er hallenc Oberfläche des Erzeugnisses ausgezeichnc glatt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

I, Verwendung eines Stuhls, der aus weniger als 0,10% Kohlenstoff, 0,03 bis 0,10% Silizium, weniger als 0,20% Mangan, &.0OOI bis 0,010% lösliches Aluminium, 0,003 bis 0,010% Bor, weniger als 0,015% Gesamtsauerstoff, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen besteht, für stranggegossene Blöcke, die zu Blechen mit guten Tiefzieh- und Alterungseigenschaften weiterverarbcitei werden.

ι Verwendung eines Stahls nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stahl 0,(KK)I % lösliches Aluminium enthält.