DE2155620B2

DE2155620B2 - Verfahren zum Herstellen von warmgewalzten, ü'efziehfähigen Stahlplatten oder -blechen

Info

Publication number: DE2155620B2
Application number: DE2155620A
Authority: DE
Inventors: Hiroshima Fukuyama; Yoshisuke Ikegami; Kazuo Matsudo; Kouichi Osawa
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1970-12-19
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1974-05-16
Also published as: AU451296B2; IT940594B; DE2155620A1; JPS5241209B1; GB1333280A; FR2117866A1; US3716420A; AU3655571A; CA939937A; FR2117866B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von warmgewalzten, tiefziehfähigen Stahlplatten oder -blechen, aus einem Stahl, der 0,001 bis 0,02 % Kohlenstoff, weniger als 0,1 % Silizium, 0,1 bis 0,6% Mangan, weniger als 0,02 % Schwefel, 0,01 bis 0,1 % Aluminium, 0,02 bis 0,08% Titan, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält, und bei dem das Verhältnis von Titan- zu Kohlenstoffgehalt kleiner als 4 und von Titan- zu Schwefelgehalt größer als 2 ist. Bislang werden die meisten Stähle zum Tiefziehen nach Ksltwalzverfahren hergestellt. Solche Verfahren sind jedoch relativ teuer. Es ist daher wirtschaftlich vorteilhaft, für Ziehzwecke warmgewalzte Platten bzw.

ίο Bleche zur Verfugung zu stellen, wenn bei Blechen mit einer Dicke von 1,6 bis 3,4 mm eine Tiefziehfähigkeit erhalten wird, die derjenigen der kaltgewalzten Bleche gleich ist. So besitzt z. B. ein durch Kaltwalzen hergestelltes Blech mit einer Dicke von 3,2 mm eine Kerbdehnung von 20%. Wenn man dagegen zum Ziehen das herkömmliche Warmwalzen verwendet, dann erreicht die Kerbdehnung diesen Wert bei weitem nicht.

Hinsichtlich der Herstellung von warmgewalzten

»ο Stahlplatten mit ausgezeichneter Tiefziehfähigkeit sind schon eine Anzahl von Vorschlägen gemacht worden. Davon sind die vakuumentgasten, mit Aluminium beruhigten Stähle und die entschwefelten, niedermanganhaltigen und mit Aluminium beruhigten Stähle nennenswert. Die Tabelle I zeigt Beispiele für beide Typen der bekannten warmgewalzten Stähle und der Wärmebehandlungen sowie der mechanischen Eigenschaften solcher Stähle.

Tabelle I

	C	Si	Zusan Mn	imensetzun P	g (°/o) S	0,0029 0,0030	lösliches Al	Dicke der Bleche (mm)
Entgaster, mit Aluminium beruhig ter Stahl	0,01 0,04	Spuren 0,01	0,32 0,18	0,018 0,0ΐ0	0,017 0,012	0,043 0,016	3,2 3,2
Entschwefelter, niedermanganhalti- ger mit Aluminium beruhigter Stahl

Fortsetzung Tabelle I

Warmwalzb	edingungen Auf	Richtung	Streck grenze	Mechanische Eigenschaften	Zugfestigkeit	Dehnung	Streckgrenze Dehnung	Kerbdehnung
End temperatur	wicklungs temperatur		(kg/mm⁸)	(kg/mm«)	OVo)	CA.)	(Vo)
(⁰C)	(⁰C)	Längs	21,2	31,2	50,4	0	18,0
900	680	Quer	21,5	31,4	50,7	0,2	17,0
		Längs	23,4	32,1	51,5	2,8	19.4
870	665	Quer	25,6	32,5	52,1	5,0	19,1

Kerbdehnung ist die bei der Ketbzugprobe ermittelte Dehnung. Sie liefert einen verläßlichen Standardbeurteilungsmaßstab für die Tiefziehfähigkeit dünner Bleche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von warmgewalzten, tiefziehfähigen Stahlplatten oder -blechen zu ermöglichen, welche eine Kerbdehnung von mindestens 20%, d.h. eine sehr gute Tiefziehbarkeit, aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren der oben beschriebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stahl zu Blechen von 1 bis 7 mm Dicke mit einer Walzenendtemperatur im Bereich von bis 950° C warmgewalzt wird und die so erhaltenen Platten bzw. Bleche bei einem Temperaturbereich von 650 bis 700⁰C gehaspelt werden.

Ein Stahl der erfindungsgemäß verwendeten Art ist zwar schon aus der britischen Patentschrift 408 632 bekannt, doch ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen, dai3 das Verhältnis von Titan zu Kohlenstoff kleiner als 4 sein soll und daß dennoch ein solcher Stahl bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensführung zur Herstellung eines tiefziehfähigen Stahlbleches verwendet werden kann.
In der britischen Patentschrift 1 192 794 wird zwar

funden, daß der Titangehalt der Beziehung -g- > 2

genügen muß, um die oben beschriebenen Bedingungen zu erhalten. Darüber hinaus bewirkt das Verhältnis ^- > 4 eine Verbesserung der Tiefziehfähigkeit der warmgewalzten Stähle unter der Voraussetzung, daß auch der Bedingung -J- > 2 Genüge getan wird.

lein« tua τ «ι.

Nachstehend werden die einzelnen Gründe für die ijernessung der einzelnen Komponenten dargelegt.

Zunahmen des Kohlenstoffgehalts bewirken eine tonahme der Carbidausscheidung, die ihrerseits die Tiefziehfähigkeit der Stähle verschlechtert. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Stählen wird daher der Köhler stoff gehalt soweit wie möglich durch Vakuumentgasen verringert, um eine höhere Tiefziehfähigkeit

Unfalls ein gewalzter Stahl beschrieben, doch handelt ^s sich bei diesem Stahl um einen kaltgewalzten Stahl, jährend erfindungsgemäß die Herstellung eines warmgewalzten, tiefziehfähigen Stahlbleches in Betracht «zogen wird.

ks& der USA.-Patentschrift 3 522 110 ist schließlich
ein Stahl zur Herstellung von Tiefziehblechen bekannt,
der jedoch mehr als 0,02% Titan ohne den Titangehalt enthält, der zur Abbindung des Sauerstoffs als — °~~° S - - ~

Titanoxid benötigt wird. Weiterhin wird in dieser io Aus den obigen Gründen wird der Titangehalt auf Druckschiift vorgeschrieben, daß der Titangehalt 0,02 bis 0,08% festgelegt, wobei der weiteren Beziemehr als viermal so groß sein muß als der Kohlen- hung mit dem Kohlenstoff- und mit dem Schwefelstoffgehalt. Dadurch unterscheidet sich dieser Stahl gehalt Rechnung getragen wird, von dem erfindungsgemäß eingesetzten Stahl, da bei Aluminium wird in Mengen von 0,010 bis 0,10%

diesem das Verhältnis von Titan- zu Kohlenstoffgehalt 15 zugegeben, um die Desoxydation zu erleichtern und !deiner als 4 ist. _ej_ne bessere Titanausbeute zu ergeben. Mengen im

Überschuß von 0,10% sind hinsichtlich der Tiefziehfähigkeit der Stahlplatten bzw. der Stahlbleche schad-

„ _- -- lieh. Mengen von weniger als 0,010% verringern die

Zunahme der Carbidausscheidung, die ihrerseits die 20 Wirkungen der Desoxydation.

Tiefziehfähigkeit der Stähle verschlechtert. Bei den Zur Erzielung der gewünschten mechanischen Eigen-

~ schäften der warmgewalzten Stahlplatten bzw. Stahl

bleche für das Sondertiefziehen müssen die Wärme-

gascn vciiuiBwi, «..ι ViIi₁. iiv.ntit ι itiiicinaiiigAcu behandlungsstufen innerhalb der zuvor diskutierten m erhalten. 0,001 % Kohlenstoff ist die praktische 25 Temperaturbereiche kontrolliert werden, untere Grenze der Entkohlung durch Vakuum- Zur Herstellung von Stahlplatten bzw. Stahlblechen

entgasen. Die obere Grenze von 0,020% entspricht für das Tiefziehen mit ausgezeichneter Preßverformdem Punkt, oberhalb dem die Zugfestigkeit des Stahls barkeit ist es zweckmäßig, daß die Endtemperatur des wegen der TiC-Ausscheidung steil ansteigt. Walzens oberhalb der Ar₃-Umwandlungstemperatur

Sihi-ium ist ein weiteres Element, das die Zucfestig- 30 liegt, weil die Tiefziehfähigkeit unterhalb der Ar₃-keit der Stahlplatten bzw. Stahlbleche erhöht, so daß Temperatur rasch verschlechtert wird. Bei Platten bzw. der Anteil dieses Elements auf weniger als 0,1 "_o be- Blechen mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt liegt schränkt ist. jedoch die Ar₃-Umwandlungstemperat.ur in der Nacn-

Mai.gan in Mengen oberhalb \on 0,1 °„ wird züge- barschaft von 85O⁰C, und es ist bei sehr dünnen setzt, um die durch Schwefel bedingte Brüchigkeit 35 Blechen schwierig, die Endtemperatur so hoch wie bzw Sprödigheit zu vermeiden. Die obere Grenze des 850 C aufrechtzuerhalten. Der Effekt der Endtempe-

- - ■- - ,atur unterhalb der Ar₃-Umwandlungstemperatur wird

jedoch mindestens zum Teil durch eine sorgfaltige

_iw __e _o Kontrolle der Stahlzusammensetzung innerhalb der

Schwefel wird in Mengen von weniger als 0,020% 40 angegebenen Bereiche kompensiert. Da die Stahle vorgesehen, weil größere Mengen die Reinheit des gemäß der vorliegenden Erfindung im Dickenbereicn Stahls beeinträchtigen und auf Grund der Bildung von 1,0 bis 7,0 mm liegen, kann der^Bereich der tnüvon MnS die Tiefziehfähigkeit nachteilig beeinflussen. temperaturen sich von 800 bis 950 C erstrecken. Beim Titan wird dem Stahl zugesetzt, weil es das MnS Betrieb ist es zweckmäßig, eine Endtemperatur autvon einer Verunreinigung des Α-Typs in eine Ver- 45 rechtzuerhalten, die soweit wie möglich obernalD aer unreinigung des C-Typs umwandelt. Ein Einschluß Ar₃-Umwandlungstemperatur liegt. Zwar■ kann oie oder eine Verunreinigung des A-T yps ist Ms solcher Haspeltemperatur weniger als 650 C: betragen und definiert, der durch Verarbeiten plastisch deformiert trotzdem eine annehmbare Tiefzienfahigkeit ergeoen wird Ein Einschluß des C-Typs ist als ein solcher doch da sich die Tiefziehfähigkeit proportional mit definiert, der durch die Matrix hindurch willkürlich 50 der ansteigenden Haspeltemperacur erhöht sou cue verteilt wird und der durch eine Verformung nicht Haspeltemperatur ^zw*^che^⁵⁽^™J £* plastisch verformt wird. Einschlüsse vom C-Typ sind
für die Tiefzichfähigkeit weniger schädlich, und zur
gleichen Zeit wird bis zu einem gewissen Ausmaß
durch die Bildung von TiN eine feste Lösung von 55
Schwefel gebildet, wodurch die sich in der WaIzrichtung erstreckenden Sulfide vom MnS-Typ vermindert werden. Somit ergibt die Zugabe von Titan
zu den warmgewalzten Stahlplatten bzw. Stahlblechen

|J£VV . J^II Uyi^ 'Vl ^ *"^M »*-■ '"V.V1W». LiIV l/l/VI«. V-IIVlK-W WVJ Mangans muß jedoch auf weniger als 0,6% festgelegt werden, da Mangan, wie Kohlenstoff und Silizium, die Zugfestigkeit des Stahls erhöht.

U UvIl ITllllllgVIIUItW.. ~.v... .f.

eine ausgezeichnete Tiefziehfahigkeit. Es wurde ge- 60 solcher Stähle wieder.

LclSpClLCllip^l aiUl 6VIIJVV

Die Erfindung wird in dem Beispiel Beispiel

Tabelle Il gibt die chemische Zusammensetzung von erfindungsgemäß verwendeten Stählen an. Die Tabelle 111 gibt die Herstellungsbedingungen und die mechanischen Eigenschaften nach dem Warmwalzen

Tabelle H

0,008

Si

Spuren

Mn

0,20

0,011

Zusammensetzung in %

lösliches

0,012

0,0040

Al

0,035

Ti

0,03

Ti/C

3,7

	Tabelle	HIa	Auf- wick-	Kaltver	Test	Streck
	Herstellungsbedingungen	lungs-	formung beim	rich	grenze
	Warmwalz	Wmpe-	Dressieren	tung
Dicke	bedingungen	ratur
der Platten	End	(⁰C)
	tempe	680	(Vo)		(kg/mm·)
	ratur		1,0	Längs	17,8
				Quer	18,0
(mm)	(⁰C)
3,2	890

Tabelle IHb

Eigenschaften

Zug festigkeit (kg/mm¹)	Dehnung	Streck grenze Dehnung (Vo)	Kerb- dennung (*/.)	Alte rungs- index (kg/mm')
30,0 30,5	52,9 51,8	0 0	22,7 22,4

Aus dem Beispiel wird ersichtlich, daß Stähle, die gemäß der Erfindung hergestellt worden sind, eine niedrige Zugfestigkeit besitzen und ά&> sie sine ausgezeichnete Tiefzichfähigkeit aufweisen.

Die Erfindung und der Unterschied zu anderen warmgewalzten Stahlplatten bzw. -blechen zum Tiefziehen mit den gleichen Dicken werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
S F i g. 1 die Beziehung zwischen der prozentualen Kerbdehnung und der Zugfestigkeit bei erfindungsgemäßen Stählen und bekannten Stählen,

Fig. 2 eine Mikrophotographie (mit lOöfacher Vergrößerung) der Struktur einer Stahlplatte, die

ίο gemäß dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt worden ist, und

F i g. 3 eine Mikrophotographie (in 500facher Vergrößerung) der Struktur der Einschlüsse.
Die Unterschiedlichkeiten der Kerbdehnung zwisehen den erfindungsgemäß hergestellten Blechen und anderen warmgewalzten Stahlplatten bzw. -blechen für das Tiefziehen mit der gleichen Dicke sind in F i g. 1 gezeigt. Daraus wird ersichtlich, daß die Tiefziehfähigkeit dieser Stahlplatten bzw. Stahlbleche gegenüber den herkömmlichen Platten bzw. Blechen aus warmverwalztem Stahl erheblich überlegen ist. Es wird auch ersichtlich, daß die Eigenschaften an diejenigen von kaltverwalzten Stahlplatten bzw. Stahlblechen herankommen.

F i g. 2 zeigt, daß die Ferritstruktur der Stahlplatten bzw. Stahlbleche geinäP der Erfindung eine ideale Bildung hat. Die F i g. 3 zeigt daß Al₂O₃ und MnS eng an dem TiN -+- TiS haften. Daraus gehen die ausgezeichneten Eigenschaften hervor, welche gemäß der Erfindung erhalten werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von warmgewalzten, tiefziehfähigen Stahlplatten oder -blechen, aus einem Stahl, der 0,001 bis 0,02% Kohlenstoff, weniger als 0,1 % Silizium, 0,1 bis 0,6 % Mangan, weniger als 0,02% Schwefel, 0,01 bis 0,1% Aluminium, 0,02 bis 0,08% Titan, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält, und bei dem das Verhältnis von Titan- zu Kohlenstoffgehalt kleiner als 4 und von Titan- zu Schwefelgehalt größer als 2 ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl zu Blechen von 1 bis 7 mm Dicke mit einer Walzenendtemperatur im Bereich von 800 bis 950⁰C warmgewalzt wird und die so erhaltenen Platten bzw. Bleche bei einem Temperaturbereich von 650 bis 700°C gehaspelt werden.