DE2159597C3 - Anlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung eines kaltgewalzten Stahlbleches - Google Patents

Description

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'erfüllt, worin d die Dicke des Stahlbandes in Millimetern. R der Biegeradius in Millimetern und r die Biegezeit in Minuten an der Umlenkstelle bedeutet.

2. Anlage nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeradius mehr als das 60Gfache der Dicke des Stahlbandes beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeradius mehr als das 800fache der Dicke des Stahlbandes beträgt.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlaßkammer bei einer Temperatur von 250 bis 320° C mehrere Umlenkstellen vorhanden sind, welche die Gleichung

erfüllen, in welcher N die Znhl der Umlenkungen. u die Durchlaufzeit des Bandes zwischen zwei Umlenkstellen und η die Durchlaufzeil des Bandes durch eine Umlenkstelle bedeutet.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I, die sich insbesondere zum Herstellen von Stahlblechen mit Kaltverarbeitungsfähigkeit, insbesondere mil Preßverformungsqualität eignet.

Dünne Stahlbleche für die Kaltverarbeitung, insbesondere für das für Automobilieile verwendete Prcßverformen. müssen unter anderem sowohl eine gute Verformbarkeit, als auch eine gute Ziehfähigkeit und Dehnfähigkeit aufweisen. Um diese Eigenschaften zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Korngröße weit genug in dem Bereich liegt, in welchem der durch das Preßverformen bewirkte Apfelsinenschaleneffekt an der Oberfläche nicht auftritt, der Gehalt an gelöstem Kohlenstoff und Stickstoff ausreichend reduziert ist, die Streckgrenze niedrig ist und die Dehnung groß ist. Für diese Anforderungen werden die meisten der für derartige Zwecke bestimmten dünnen Stahlbleche auf konventionelle Weise unter Anwendung des Kastenglühens hergestellt.

Das Kastenglühen erfordert jedoch eine längere Bchandlungszeit von normalerweise mehr als b0 Stunden. Ein Verfahren zum Verkürzen dieser Zeit wurde unlängst durch die japanische Patentschrift Sho 4 35 995 bekannt. Dieses Verfahren erfordert noch immer mehr als 30 Stunden und ist daher für ein kontinuierliches Glühen ungeeignet.

Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 83 017 eine Anlage zur Wärmebehandlung von Tiefziehblechen bekannt. Bei dieser Anlage durchläuft das kaltgewalzte Stahlband kontinuierlich eine Auf heizkammer, in der das Band auf eine Temperatur von 600° C bis maximal etwa 700° C erwärmt wird, eine Haltekammer, in der das Band mindestens 20 Sekunden bei der Glühtemperatur gehalten wird, und eine Kühlkammer, in der das Band langsam auf weniger als

■S 400° C abgekühlt wird. Aus der Kühlkammer läuft das Band in eine Überalterungs- oder Vergütungskammer, in der es in Stücke geschnitten und aufgewickelt wird, während es 30 bis 10 Minuten bS\ 300 bis 350° C in der Kammer verbleibt. Danach werden die Bandringe in

ίο eine weitere Kühlkammer verbracht, in der sie auf etwa 100° C abgekühlt werden.

Auch diese Anlage arbeitet also nicht kontinuierlich und erfordert eine verhältnismäßig hohe Vergütungsdauer.

Die Erfindung löst demgegenüber die Aufgabe, eine Wärmebehandlungsanlage zu schaffen, bei welcher das Stahlband kontinuierlich die ganze Anlage, also auch die Vergütungskammer, bei vergleichbaren Temperaturen in kürzerer Zeit durchläuft und dennoch eine gute Tiefziehqualität erhält. Hierbei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus. daß in der Vergütungskammer eine Reckalterung oder Spannungshärtung vermieden werden muß, wie sie beim Umlenken des Stahlbandes entsteht, wenn die Biegespannungen im Band an den Umlenkstellen einen bestimmten Wert überschreiten, der vom Biegeradius des Bandes, der Banddicke und der Biegezeit abhängt. Eine solche Reckalterung oder Spannungshärtung wirkt der durch das Vergüten erreichten Verbesserung derTiefziehqualität entgegen. Demgemäß weist die Anlage gemäß der Erfindung die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches I auf.

Mit der Erfindung werden erstmalig eine Streckgrenze, eine hohe Dehnung und ein Lank-Fort-Wert (r-Wert) erreicht, wie sie bisher nur beim Küstenglühen oder bei Verzicht auf einen kontinuierlichen Durchlauf durch die Vergütungskammer für eine volle Ausscheidung des gelösten Kohlenstoffs erreichbar waren.

Die Anlage gemäß der Erfindung ist für kaltgewalzte Stahlbleche geeignet, die nach einem üblichen Verfahren hergestellt sind. Opti tale Ergebnisse lassen sich erreichen, wenn ein Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und weniger als 0,25 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 0,20 Gewichtsprozent Mangan, bei dem Mangan, Schwefel und Sauerstoff in folgender Beziehungstehen,

()< I Mn",, I-

Atomgewicht von Mn
Atomgewicht von O

Atomgewicht von Mn
Aloniuewiehl von S

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in üblicher Weise warmgewalzt bei einer hohen Temperatur über 600° C aufgehaspelt und in gewöhnli^ft5 eher Weise gekühlt wird und das so gewonnene Stahlband als Ausgangsmaterial verwendet wird.

Die Anlage zum kontinuierlichen Glühen von kaltgewalzten Stahlbändern nach der Erfindung besitzt

in ihrer bevorzugten Ausführung eine Heizkammer, die das Band innerhalb von zwei Minuten auf die Temperatur zwischen 700 und 900° C erwärmt, und eine Haltekammer, die das Band 2 Minuten lang im angegebenen Temperaturbereich halten kann. Die erste Kühlkammer erlaubt ein Abkühlen des Bandes mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 30 grd/s (vorzugsweise von mehr als 20 grd/s) vom oben angegebenen Temperaturbereich auf die Vergüiungstemperatur. die zwischen 250 und 450° C liegt. Die Vergütungskammer kann das Band über 10, vorzugsweise 5 Minuten bei der Vergütungstemperatur, die vorzugsweise 300 bis 400° C beträgt, halten. Die zweite Schnellkühlkammer kann das Band innerhalb von 2 Minuten von der oben angegebenen Vergütungstemperatur auf eine Temperatur von unter 50° C, vorzugsweise auf Raumtemperatur abkühlen. In der Ofenanlage kann das Blech vertikal oder horizontal geführt werden. Mehrere Umlenkstellen (gewöhnlich Heizwalzen) sind innerhalb der Ofenanlage vorgesehen. Da das Stahlband insbesondere in der Vergütungskammer bei der Umlenkung zur Spannungshäriung oder Reckalterung neigt, wird es bevorzugt, daß der Biegedurchmesser mehr als das 600fache, vorzugsweise das eOOfache. der Stärke des Bandes aufweist, um unangebrachte Biegebeanspruchungen zu vermeiden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die lediglich schematischen Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

F i g. I eine Ansicht einer kontinuierlichen Glühanlage gemäß der Erfindung,

F ig. 2 eine Einzelheiten zeigende Ansicht der zweiten Kühlkammer.

Ein kaltgewalztes Stahlband wird als Ausgangsmaterial verwendet.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Stahl mit geringen Kohlenstoff- und Mangangehall beschränkt, sondern ein weiter Bereich von kaltgewalzten Bändern kann als Ausgangsmaterial verwendet werden. Eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Anlage zum Erhalten von Stahlblechen mit guter Verarbeitbarkeil ist in Fig. 1 gezeigt.

Die Glühofenanlage A, in der die erfindungsgemäße Lehre angewandt werden soll, besteht aus den folgenden, in Serie verbundenen Kammern (Fig. 1):

a) eine gasbeheizte Aufheizkammer 4.

b) eine elektrisch beheizte Haltekammer 5.

c) einer ersten Kühlkammer 6, in der das Band mit einem Kühlgasstrom beaufschlag! wird.

d) einer Anlaßkammer 7 mit elektrischer Heizung und

e) einer zweiten Kühlkammer 9 mit einer ersten Kühlzone 10 und einer zweiten Kühlzone 11. wobei in ersterer mit Wasser, in letzterer mit Gas gekühlt wird.

in den Zeichnungen ist mit 8 eine Heizwalze für das Umlenken des Stahlbandes 2 bezeichnet. 12 stellt eine Spezial-Heizwalze mit großem Durchmesser dar. die in der Anlaßkammer 7 angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung wird der Umlenkbiegeradius des Stahlbandes in der Anlaßzone auf die Biegezeit abgestimmt.

Wenn der Durch messer der Hcizwalze klein ist. ist die Biegcbelastung des Bandes dort nicht vernachlässigbar. Daher wird die Vergrößerung der Dehnbarkeil infolge der Vergütung duich die Spannungshärtung wieder verringert; wenn die Biegebelastung groß ist, härtet das Stahlband schon vor der Anlaßbehandlung.

Das für das Vermeiden einer merkbaren Rcekalterung oder Spannui'gshärtung kritische Verhältnis der Blechstarke zum Biegeradius ist durch dlie folgende Gleichung gegeben:

- ^ 2,02 - 10-3 bis 1,05 - 10-^Jk>g(/ + 1). 5

Dabei ist tf die Dicke des Bandes in Millimetern, Ader Biegeradius in Millimetern (der Radius der Bandschleife am Umkehrpunkt) und / die Zeil in Minuten, während der die Belastung vorliegt (die Zeit zum Durchlaufen des

ίο Kreisbogens).

Wird die Zeit, während der die Belastung auf das Band ausgeübt wird, verkürzt, so steigt der kritische Wert von dlR, bei dem noch kein stärkeres Härten des Stahlbandes infolge Spannungshärtung eintritt

is Beträgt z. B. die Zeit, während der die Biegebelastung auf das Band ausgeübt wird. I Minute, so soll die Heizwalze einen Radius aufweisen, der mehr als das 600fache. vorzugsweise mehr als das 800fache der Banddicke beträgt.

Die Erfindung erlaubt die Erzeugung von weichem Stahlmaterial auch bei Verwendung niedriger Anlaßtemperaturen. Hierbei sind die Zeit, während welcher eine Biegespannung auf das Stahlband während des Durchlaufs durch die Anlaßzone ausgeübt wird, die Zeii während der keine Biegespannung ausgeübt wird und die Zeit der Umlenkstellen von Einfluß. Ist in der Anlaßkammer der Radius des Bandes an der Umlenkstelle mit /?,die Anzahl der Umlenkstellen, durch welche das Band läuft, mit N, die Zeit, in der das Band gerade von einer Umlenkstelle zur anderen verläuft, mit h und die Zeit, während der das Band eine Umlenkstelle durchläuft, mit ι» bezeichnet, sollte zwecks Erzeugung eines weichen Stahls mit weniger gelöstem Kohlenstoff auch unier niedrigen Temperaturen zwischen 250 und 320° C die folgende Bedingung erfüllt sein:

H f t n²⁷³

¹⁰-²-"-κ(ίΓ^γ) ^s241°-³-

Eine Umlenkstelle für das Stahlband kann an Stelle

einer einzelnen Heizwalze aus mehreren Walzen mit jeweils kleinerem Durchmesser gebildet sein. Die Umlenkstelle kann verschiedene Formen aufweisen, wie U-. L- oder eine andere stumpfwinkelige ί-orm. Vorteilhaft werden Heizwalzen verwendet, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Biegedurchmesser des Stahlbandes sind, also jeweils eine Walze pro Umlenkstelle.

Beim Betrieb der Anlage nach der Erfindung wird die Oberfläche des von dem Band I abgewickelten Stahlbandes 2 durch eine Oberflächen-Reinigungseinrichtung 3 gesäubert, worauf das Band zum Glühofen A läuft. Darauf durchläuft das Stahlband 2 zuerst die Aufheizkammer 4, in der es auf eine Temperatur zwischen 700 und 900° C erwärmt wird. Das Erwärmen bis in den oben angebebenen Temperaturbereich erfolgt innerhalb von 2 Minuten.

Dann wird das Band du^rch die Haltekammer 5 geführt, in welcher es im oben angegebenen Temperaturbereich von 700 bis 900° C von 0 bis 2 Minuten gehalten wird, um die Rekristallisation und das K ornwachstum zu bewirken.

Das aus der Haltekammer 5 auslaufende Band wird sofort in die erste Kühlkammer 6 eingeführt, in der das Band sehr schnell auf die Vergütungstemperatur

(15 abgekühlt wird.

Das soweit behandelte Band läuft innerhalb von 5 oder 10 Minuten durch die Anlaßkammer 7, in der das Band auf 250 bis 450° C gehalten wird. Anschließend

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wird es in der zweiten Kühlkammer 9 innerhalb von 2 Minuten bis auf etwa 50° C gekühlt.

Das aus der Kühlkammer 9 kommende Band wird unter Spannung über die Umlenkwalze 13 dem Schleifenspeicher 14 zugeführt und dann über die Spannrollen 15 und 17 der Entzunderungsstation 16 zugeleitet. Schließlich läuft es über zwei weitere Spannwalzcn 18 und 19 zur Richteinrichtung und dann über die Spannrolle 21 zur Haspelvorrichtung 22.

Eine Besonderheit der Anlage nach der Erfindung ist. daß die Entzunderungswalze 16 und die Richteinrichtung in der gleichen Produktionsstraße in einer Folge durchlaufen werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anlage zur kontinuierlichen Wärmebehandlung eines kaltgewalzten Stahlbandes im Durchlaufverfahren mit einer Aufheizkammer, einer Haltekammer, in der eine Temperatur von 700 bis 900° C herrscht, einer ersten Kühlkammer zur schnellen Abkühlung des Bandes, einer oder mehrerer Anlaßkammern, in der eine Temperatur von 250 bis 450° C herrscht, und einer zweiten Kühlkammer, wobei das Stahlband zu Schleifen umgelenkt durch die Behandlungszonen hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenk- |}iegeradius innerhalb der Anlaßzone die G leichung