DE2331885A1

DE2331885A1 - Kontinuierliches gluehverfahren fuer kaltreduziertes stahlband

Info

Publication number: DE2331885A1
Application number: DE2331885A
Authority: DE
Inventors: Kenzi Araki; Kozi Iwase; Haruo Kubotera; Takao Kurihara; Kazuhide Nakaoka; Nobuo Tanaki; Kanagawa Yokohama
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1972-06-22
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1974-01-17
Also published as: AU5725973A; GB1419704A; ES416138A1; BR7304644D0; BE801286A; JPS5215046B2; CA991964A; FR2189518B1; FR2189518A1; DE2331885B2; US4323403A; JPS4922330A

Description

ÖltEhverfähiiföii für kalt-

Die Erfindung betrifft ein köfi-feitiüierlicheß Glühverfahren zur HeisteliuJlg voa kal-fereduäiörten Siähihleohen, die für allgemeine BiiitekYerfofiEiuiigsVOligailge geeignet sind, und insbesondere einen Wäi?iaet)öMndlüÄgBVörgäiig auf dör Grundlage der am "besten geeigneten Aüigangsiöfirperatüi? der Atjsöhreckung zur Erzielung einer guten Drue lever fojfttfbarfos it, das heißt eines höheren Ver~ festigungöindex und eißöö niedrigeren Index (Streckgrenze).

Eine kontinuierliche GlühböMüdlung zeichnet sich Vor allem durch ihre außerordentlich höhe Produktivität im Vergleich zum sogenannten Kastenglühen aus. Dies "beruht auf der kürzeren Yerv;eilzeit ift dem Ofen oder der höheren Alakühlgeschv/lndigkeit. Das Verfahren hat jedoch äUö -äiesern Grund liachteile in Bezug auf den VerförSmngswiäerätand oder die Druckverformharkeit* Daher v;ar es allgemein ühliöh, dieses Verfahren nicht als Wärmebehandlungsverfahren für Stahlbleche zu verwenden, die zum 2ief-*

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ziehen dienen sollten. Andererseits ergibt Dich bei dem kontinierlicheii Glühverfahren eine höhere Produktivität und eine bessere Gleichförmigkeit der Qualität des Stahlblechs, die bei herkömmlichen, chargenv/eise arbeitenden Glühbehandlungsverfahren nicht erreicht v/erden können. Es würde daher einen unerwarteten und neuartigen Verwendungszweck dieses Verfahrens darstellen, wenn es zur Herstellung von Stahlblech für iiefziehzwecke eingesetzt werden könnte.

Im Hinblick auf diesen Punkt sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. Das wichtigste Beispiel stellt die US-PS 2 832 711 dar, von der zahlreiche weitere Beispiele und Verbesserungen abgeleitet worden sind. Die in dieser Patentschrift beschriebene Wärmebehandlung besteht darin, daß das kaltreduzierte Stahlband auf 677 bis 705⁰C erwärmt wird, schnell unter 538⁰C abgekühlt wird und sodann bei 427 bis 538°C über mehr als 30 Sekunden gehalten wird. Das auf diese Art erzielte Stahlblech ist jedoch ohne irage schlechter als das herkömmliche Stahlblech aus einem chargenv/eise arbeitenden Verfahren im Hinblick auf die Druckverformbarkeit, insbesondere den Verfestigungsindex oder η-Wert. Dies dürfte an der ungeeigneten Auswahl der Abkühlgesehwind igkeit, der Aus gangs temperatur vor dem schnellen Abkühlen entsprechend dieser Geschwindigkeit und der Behandlung zum Ausscheiden von Kohlenstoff, liegen. Zahlreiche weitere Verbesserungen gegenüber diesem bekannten Verfahren weisen ähnliche Nachteile auf, die die praktische Verwendung des Verfahrens bei der Herstellung von Stahlblechen ausschließen.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden, das heißt ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Herstellung von Stahlblechen mit guter Verformbarkeit zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein gekennzeichnet durch eine optimale Steuerung der Aus gangs temperatur des Abschreckens nach der Wärmebehandlung und der Abkühlgeschwindigkeit von dieser Temperatur aus.

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Der erfindungsgemäße Wärmebehand lungs zyklus ändert sich in erheblichem Umfange in Abhängigkeit von der festgelegten Absehreckgeschv/indigkeit. Wenn die Abschreckgeschwindigkeit auf 30 bis 200⁰C pro Sekunde festgesetzt wird, sollte die Ausgangstemperatur im Bereich von 600 bis 850⁰C liegen. Wenn die Geschwindigkeit über 200⁰C pro Sekunde liegt, sollte die Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken bei 500 bis 600°C liegen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren entstehen Stahlbleche, die in Bezug auf ihre Druckverformbarkeit denjenigen Stahlblechen nicht unterlegen sind, die chargenweise hergestellt werden·

Bei dem erfindungsgemäßen kontinuierlichen Wärmebehandlungsverfahren entsteht ein kaltreduziertes Band mit gleichmäßig guter Qualität über die gesamte Länge.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Pig. 1 zeigt ein Schaubild des typischen Verlaufs des er·⁴-findimgsgemäßen kontinuierlichen Wärmebehandlungsverfahrens;

Pig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Abschreckgeschwindigkeit und der Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken;

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit des η-Wertes und der Streckgrenzen-Dehnung von der Ausgangstemperatur des Abschreckens;

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des η-Wertes von der Abkühlges chv/ind i gke it;

' Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit des η-Wertes, der Streckgrenze und der Streckgrenzen-Dehnung von der Abkühlgeschwindigkeit;

Fig. 6 veranschaulicht die Abhängigkeit der Streckgrenze von der Behandlungszeit zur Ausscheidung des Kohlenstoffs bei verschiedenen Abkühlgeschwindigkeiten.

Es sind zahlreiche mechanische Eigenschaften vorgeschlagen und konkret verwendet worden, die einen I-Iaßstab für die Druckverformbarkeit von kaltreäuzierten Stahlblechen darstellen, nämlich die

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Streckgrenze, die Zugfestigkeit, das Streckgrenzenverhältnis, die Dehnung, der Lankford-Wert, der C.C.V.-Wert, der Erichsen-Wert, die Härte, die Korngröße usw. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden der Verfestigungsindex (η-Wert) und die Streckgrenzen-Dehnung (fo) anstelle der oben erwähnten Eigenschaften zur Kennzeichnung der Druckverformbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls im Vergleich zu anderen Stählen verwendet. Die Verwendung dieser Werte beruht darauf, daß der Verfestigungsindex ein wichtiger Gesichtspunkt zur direkten Darstellung der Verformbarkeit im Vergleich und hinsichtlich der Beurteilung ist, und daß zugleich die Streckgrenzen-Dehnung den Wechsel der Qualität des Materials klar wiedergibt, der im Gebrauch beim Verbraucher auftritt.

Üblicherweise wird kaltreduziertes Stahlblech etwa 2 bis 3 Monate nach der Herstellung verwendet. Selbstverständlich beeinflußt eine mögliche Zerstörung der Materials aufgrund einer Stauchalterung den Viert des Produktes überhaupt. Mit anderen Worten, ein Stahlblech mit ausgezeichneten Druckverformungseigenschaften muß einen hohen Verfestigungsindex (η-Wert), eine niedrige Streckgrenze (Y.P.) und eine kleine Streckgrenzen-Dehnung (Y.P.EI) zur Zeit der tatsächlichen Verwendung aufweisen.

Wie bereits ausgeführt wurde, sind zahlreiche Vorschläge für kontinuierliche Wärmebehandlungsverfahren zur Herstellung von Stahlblechen für Druckverformungszv/ecke gemacht worden. Pig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des typischen Ablaufs eines all diesen Verfahren gemeinsamen Prozesses. Dieser Wärmebehandlungszyklus umfaßt folgende drei Schritte:

1. Eine über eine gewisse Zeit erfolgende Erwärmung von Rauntemperatur (Tq) auf die maximale Wärnebehandlungstenperatur (Tj) und auf die Temperatur, bei der das Abschrecken beginnt (Tp), wobei die Zeit jeweils mit "^ο~^1~^2 *^)ezeicnne"^t'^;i-^si^;· Hier wird das Band auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstenperatur erwärmt, damit die Rekristallisation der kaltgewalzten Struktur und eine Lösung des Kohlenstoffs aus Carbid durch langsame Abkühlung oder Halten der

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Temperatur bis zum Beginn des Abschreckens erfolgt.

2. Abschrecken von der Ausgangstemperatur Tp ^au^ die vorbestimmte Temperatur T,, während der Abschreckzelt tp-t-. Durch diesen Verfahrensschritt wird eine große Anzahl von ausgefällten Kohlenstoffkernen gebildet und eine erhebliche Menge an in dem Stahl gelösten Kohlenstoff wird erzeugt. Dies hat eine erhebliche Bedeutung für die Ausscheidung des Kohlenstoffs während der nächsten Behandlungsstufe.

3. Sodann wird das Band erneut von der Temperatur T^, bei der die Kühlung unterbrochen wird, erwärmt und erreicht die vorbestimmte Temperatur T.. Während der Verfahrensschritte t^-t.-ttbis hin zu der Temperatur T₁-, bei der die zweite zwangsweise Abschreckung beginnt, werden die gelösten Kohlenstoffe ausgeschieden, und schließlich wird das Band zwangsweise auf Raumtemperatur Tg abgekühlt. In diesem Falle ist die" Druckverformbarkeit nicht schlechter als bei einem Material, das im chargenweisen Verfahren hergestellt wird.

Der oben erwähnte Schritt 2 ist das wichtigste Erfordernis im Hinblick auf die Qualität des Bandes bei dem oben erwähnten Wärmebeliandlungszyklus. Durch Festlegung dieser Absehreckgesehwindigkeit wird der Wärmebehandlungszyklus der Stufe 1 bestimmt. Die maximale Wirkung bei Stufe 3 wird nur nach einer geeigneten Steuerung der Stufen 1 und 2 ermöglicht. Bei den bisher vorliegenden Vorschlägen wurde versäumt, den Zusammenhang der Stufe 2 mit den Stufen 1 und 3 zu prüfen, und die vorliegenden Zusammenhänge wurden offenbar übersehen. Wenn die Verfestigung (n-V/ert) und die Alterungsbeständigkeit (Y.P.EI.), die einen iiaßstab für die Druckverformbarkeit darstellen, gegenläufig verändert werden, das heißt wenn der letztere Wert abnimmt und der erstere zunimmt, so ist eine genaue Abwägung und Festlegung der Vierte anstelle einer pauschalen Festsetzung gemäß den bisher bekannten Verfahren erforderlich.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden zahlreiche Versuche zur Klärung dieser Frage unternommen. Im folgenden wird ein

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repräsentatives Beispiel wiedergegeben.

Im Versuch A wurde der Einfluß auf die Verfestigung (η-Wert) und die Streckgrenzen-Dehnung (Verlängerung) (Y.P.EI.) im Falle einer konstanten Abschreckgeschwindigkeit und einer veränderten Ausgangstemperatur Tp vor dem Abschrecken überprüft. Das bei dem Experiment verwendete Band war ein herkömmlicher, unberuhigter Stahl, und die Absöhreckgeschwindigkeit E«-!* **^e-truS konstant 1OOO°C/sek. Das Ergebnis des Versuches ist in Pig. 3 gezeigt. Gemäß 3?ig. 3 liegt die Spitze des Verfestigungsindex (η-Wert) bei der Ausgangstemperatur von etwa 60O⁰C bis 500⁰G und der η-Wert stabil im Bereich von etwa 0,200. Andererseits zeigte es sich, daß die Rückbildung der Streckgrenzen-Dehnung bzw. Verlängerung oberhalb einer Ausgangstemperatur von 50O⁰G stark zunahm. Wenn daher eine derart hohe Abkühlgeschwindigkeit verwendet wird, die einer Wasser-Abschreckung entsprechen mag, muß die Aus gangs temperatur der Abschreckung im Bereich von 500 bis 600⁰C liegen. Die beschleunigte Alterung, die in dem vorliegenden Beispiel verwendet wurde, wurde durch eine Behandlung bei 38⁰G über 8 lage durchgeführt (entsprechend einer natürlichen Alterung über 2 Monate bei Baumtemperatur), nachdem die Streckgrenzen-Verlängerung vollständig durch Anlaß-Walzen beseitigt worden v/ar. Sodann wurde die Abschreekgeschwindigkeit auf 200°C/sek geändert, wobei ein Sprühsystem mit einer Mischung aus Wasser und Gas verwendet wurde. Das Ergebnis stimmte mit demjenigen des ersten Versuches mit einer Abschreekgeschwindigkeit von 1000°C/sek überein. Insgesamt wurde bestätigt, daß die Ausgangstemperatur der Abschreckung im Bereich von 500 bis 600⁰C liegen sollte, wenn die Abschreekgeschwindigkeit über 200°C/sek liegt. Auf diese Art ist es ohne weiteres möglich, eine Verfestigungsfähigkeit und Altersbeständigkeit zu erhalten, die mit denjenigen herkömmlicher Stahlbleche übereinstimmt, die durch übliche chargenweise arbeitende Behandlungsverfahren gewonnen sind.

Der Versuch B wurde durchgeführt zur Prüfung des Einflusses der Abschreekgeschwindigkeit. Bei diesem Versuch wurde die Ausgangstemperatur vor der Abschreckung konstant bei 700⁰C gehalten. Die Änderung des η-Wertes aufgrund der Änderung der Abschreckge-

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schwindigkeit iet in Pig. 4 gezeigt, wahrend die Änderungen des η-Wertes, der Streckgrenze (Y.P.) und der Streckgrenzen-Dehnung (Y.P.EI.) nach der beschleunigten Alterung (ebenso wie bei Versuch A) in Pig. 5 dargestellt ist. Gemäß Fig. 4 und 5 ergibt sich, daß die Abschreckgeschwindigkeit im Bereich von etwa 3O⁰C bis 200°C/sek liegen sollte, wenn die Abkühlung bei 70O⁰C beginnt. Insbesondere fällt der η-Wert unterhalb von Abschreckgeschwindigkeiten von 30°C/sek stark ab, während die Streckgrenze und die Streckgrenzen-Dehnung stark ansteigt. Wenn die Abschreckgeschwindigkeit über 200°C/sek liegt, fällt der η-Wert ab und die Streckgrenze wird erhöht. Derartige Abkühlgeschwindigkeiten sollten daher vermieden werden. Derselbe Trend zeigt sich, wenn die Abkühlung bei 650°oder 800⁰C beginnt. Daher sollte die Abschreckung im Bereich von 65O⁰C bis 850⁰C beginnen, wenn die Abkühlgeschwindigkeit bei 30⁰C bis 200°C/sek liegt. Dadurch wird es ermöglicht, kaltreduzierte Stahlbleche herzustellen, die sowohl einen ausgezeichneten η-Wert als auch eine gute Streckgrenzen-Dehnung aufweisen.

Weiterhin wurde die Beziehung der oben erwähnten Absehreckgeschwindigkeit und der Behandlungszeit zur Ausscheidung von Kohlenstoff untersucht. Die Abschreckgesehwindigkeit wurde jeweils auf 10, 25, 45, 100 und tOO0°C/sek festgelegt, während die Behandlungszeit zur Ausscheidung des Kohlenstoffs ΐ,-tr zwischen 0 und 450 Sekunden lag. Die Ausgangstemperatur wurde bei diesem Beispiel konstant bei 69O⁰C gehalten. Die Unterschiede nach einer beschleunigten Alterung (wie bei Versuch A) sind in Pig. dargestellt. Aus Pig. 6 geht hervor, daß eine Behändlungszeit von wenigstens 300 Sekunden oder darüber erforderlich ist, um die Streckgrenze abzusenken, wenn die Abschreckgeschwindiglreit 10⁰C oder 25°C beträgt. Dies beruht auf der geringen Kernausscheidung und Ausscheidungsfälligkeit des lösbaren Kohlenstoffs im Stahl bei derart niedrigen Abschreckgeschwindigkeiten. Wenn umgekehrt die Abschreckgeschwindigkeit über 45°C/sek liegt, erfordert die Ausscheidung des Kohlenstoffs einen sehr kurzen Zeitraum, und es ergibt sich kaum eine Veränderung nach erfolgter Ausscheidung unabhängig von der Länge der Behandlung, wobei der Bereich sehr stabil ist. Bei einer Abschreckgeschwindigkeit

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von 1OOO°C/sek ergibt sich eine höhere Streckgrenze von 23 kg/mm die etwas höher als bei den obigen Angaben liegt, obwohl die Kohlenstoffausscheidung nach etwa 10 Sekunden endet. Dies beruht auf der Ausscheidungs-Härtung einer groi3en Menge feinen, ausgeschiedenen Carbids, so daß eine Abkühlung von einer Temperatur von 69O⁰C, wie sie bei diesem Beispiel vorgesehen ist, bei einer derartig hohen Abschreckgeschwindigkeit nicht empfehlenswert ist. Hit anderen Worten, wenn die Abschreckgeschwindigkeit auf der oberen Seite der obigen Angaben liegt, sollte die Ausgangstemperatur im Bereich von 500⁰G bis 600⁰G gemäß dem Versuch A liegen. Sodann erhält man das gewünschte Ergebnis und vermeidet die erwähnte Ausscheidungshärtung.

Die zahlreichen zuvor erörterten Beispiele lassen folgendes erkennen. Zunächst sollte die Abschreckgeschwindigkeit getrennt für die hohe Geschwindigkeit bei Wasser-Sprühkühlung und für die niedrige Geschwindigkeit bei Gas-Gebläsekühlung betrachtet werden« In diesem Zusammenhang wird unter einer hohen Abschreckgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit über 200°C/sek verstanden, die keine obere Grenze aufweist, jedoch in dem industriell vertretbaren Rahmen liegt. Unter niedriger Abschreckgeschwindigkeit werden Abschreckgeschwindigkeiten bis zu 200°C/sek und mit der unteren Grenze von wenigstens 30°C/sek verstanden. Dadurch wird der Wärmebehandlungszyklus bestimmt, der die Abschreckgeschwindigkeit einschließt. Wenn sodann die Abschreckgeschwindigkeit auf die hohe Abschreckgeschwindigkeit festgelegt ist, sollte die Ausgangstemperatur vor der Abschreckung im Bereich von 500⁰C bis 600⁰C liegen. Bei niedriger Abschreckgeschwindigkeit sollte die Ausgangstemperatur vor der Kühlung in Bereich von 65O⁰C bis 800⁰C liegen. Ferner wird die Kohlenstoffausscheidung unmittelbar nach der oben erwähnten Kühlung einfach und stabil durchgeführt. Die Ausscheidung3zeit wird kürzer, wenn die Abschreckgeschwindigkeit absteigt. Wenn jedoch die Ausscheidung abgeschlossen ist, erreicht die Streckgrenze ihre untere Grenze und ändert sich nicht mehr. Das besagt, daß die Festlegung der Kohlenstoff-Ausscheidungsbehandlung entsprechend der Abschreckgeschv.'indigkeit variiert v/erden kann, und es sollte eine Kohlenstoff -Aurische id ungsbehandlung von mehr als 30 Sekunden und höchstens

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300 Sekunden eingeplant werden, um in jedem Falle zum Erfolg zu gelangen. Wenn das Stahlband derart "behandelt worden ist, wird die Herstellung von Stahlblechen mit ausgezeichneter Verformbarkeit stark erleichtert. Auf diesen Tatsachen beruht die vorliegende Erfindung.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Art der Abschreckung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Linie A wurde ermittelt durch Betrachtung der Verfestigungsfähigkeit (η-Wert). Wenn die Ausgangstemperatur der Abschreckung erhöht wurde, wurde der η-Wert in Verbindung mit der Abkühlgeschwindigkeit verschlechtert. Dies beruht voraussichtlich auf zahlreichen Verformungen oder Verschiebungen in dem Stahl aufgrund der thermischen Spannung beim Abschrecken und auf einer Vermehrung der feinen Carbide nach der Ausscheidungsbehandlung aufgrund der vergrößerten Anzahl der ausgeschiedenen Kohlenstoffkerne. Die Linien B und C wurden ermittelt im Hinblick auf die Alterungsbeständigkeit. Bei Bedingungen unterhalb B und links von C wurde die Bildung von Kohlenstoff-Ausscheidungskernen verringert, so.daß die nachfolgende Ausscheidung von Kohlenstoff wegen der Verringerung der Kohlenstoff-Ausscheidungskerne erschwert wurde, wobei die Spannungs- oder Stauchalterung durch den noch im Stahl verbleibenden Kohlenstoff gefördert wurde. Es gibt keine spezielle obere Grenze für die Abschreckgeschwindigkeit der Linie D. Es kann die höchstmögliche Geschwindigkeit verwendet werden. Es ist jedoch davon auszugehen, daß die maximale, industriell erreichbare Grenze bei 4000°C/sek für Stahlbänder von 0,8 mm Dicke liegt. Der Bereich der vorliegenden Erfindung ist durch den schraffierten Teil in Pig. 2 angegeben und läßt sich wie folgt ausdrücken. Wenn die Abschreckgeschwindigkeit oberhalb 200°c/sek liegt, sollte die Ausgangstemperatur vor der Abschreckung im Bereich von 500⁰C bis 600⁰C liegen. Wenn die Abkühlgeschwindigkeit im Bereich von 30⁰C bis 200°C/sek liegt, ergibt sich die Ausgangstemperatur aus der folgenden Formel, die die linke Hälfte des schraffierten Bereichs in Pig. 2 deckt. Die Temperatur Tp, bei der die Kühlung beginnt, in Beziehung zu der Abschreckgeschwindigkeit S ist folgender

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- ₁₀ - 2331385

Formel zu entnehmen:

T,

₂ = (92O⁰C - 79 Ins)⁰C - (1140⁰C - 79 Ins)

C.

Gemäß der erfind ungs gemäßen Wärmebehandlung wird das Stahlband von Baumtemperatur Tq auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur erwärmt. Diese Behandlung dient dem Abbau der Verfestigungsspannungen der Kaltverformungsstufe. Die Rekristallisationstemperatur für Stahlband wird in diesem Falle bestimmt unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie der Zusammensetzung des Stahls, dem Reduktionsverhältnis, der Erwärmungsgeschwindigkeit usw. Es ist jedoch anzunehmen, daß sie etwa 600 C für übliche Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und einem Reduktionsverhältnis von 70 bis 80 °/o und der Erwärmungsgeschwindigkeit der kontinuierlichen Wärmebehandlung beträgt. Die obere Grenze für die Temperatur T. liegt bei 850⁰C, da eine Erwärmung über diese Temperatur die Carbide vergröbert und unerwünschte Unterstrukturen beim Druckverformen hervorruft. Es werden verschiedene Behändlungsschritte von der Temperatur T^ auf die Temperatur T«, der Temperatur, bei der die Abschreckung beginnt, verwendet, einschließlich eines einfachen Sprühens oder verschiedener langsamerer Kühlvorgänge. Erfindungsgemäß wird empfohlen, langsam in die Eähe des A.-Transformationspunkts abzukühlen, um das Auftreten einer Perlitt-Struktur zu vermeiden. Wenn die Temperatur T. unterhalb des A.-Umwandlungspunktes liegt, sollte der Stahl bei dieser Temperatur eine Zeitlang gehalten werden, damit sich die Kri3tallkörner vergrößern, so daß die Druckverformbarkeit verbessert v/ird.

Die Temperatur T~, bei der die Abschreckung beendet ist, sollte vorzugsweise auf die Temperatur T. geregelt werden, bei der die Ausscheidungs-Behandlung des Kohlenstoffs beginnt. Wenn die Abschreckung mit hoher Geschwindigkeit durch V/assersprühen erfolgt, wird die Steuerung äußerst schwierig und die Temperatur T, liegt unvermeidlich unterhalb der Temperatur T.. Praktisch wird T, die Raumtemperatur (das heißt die Wassertemperatur) sein, wenn die Abschreckgeschwindigkeit oberhalb 200°G/sek liegt, und das Stahlband wird erneut auf T. erwärmt.

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Es kommen verschiedene Arten der Wärmebehandlung für die Ausseheidungsbehandlung des gelösten Kohlenstoffs in Betracht. Eine typische Behandlung "besteht darin, das Material - bis auf 500⁰C (T,) aufzuwärmen und langsam bis auf etwa 30O⁰C (T,-) abzukühlen und bei dieser Temperatur über einen vorbestimmten Zeitraum (t^-tj-) zu halten. Erfindungsgemäß beträgt der Zeitraum t.-tp- wenigstens 30 Sekunden, und der geeignete Wert kann in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Wert T. gewählt werden. Nach der Ausscheidungsbehandlung wird das Band zwangsweise von der Temperatur Tc auf Raumtemperatur- Tg abgekühlt. Es besteht keine Beschränkung in Bezug auf die Abkühlungszeit t,--tg.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf unberuhigte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Al-beruhigte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und Si-beruhigte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt usv/. angewendet werden. Diese Stahlsorten sind in Bezug auf ihre Zusammensetzung nicht in besonderer Weise beschränkt. Es sind insbesondere keine niedrigeren Gehalte an C, Mn, S und P oder bestimmte Beziehungen zwischen diesen Bestandteilen erforderlich. Es besteht weiterhin keine Beschränkung in Bezug auf das Herstellungsverfahren der Brammen mit üblicher Zusammensetzung. Es kann herkömmlicher Block- oder Strangguß oder andere Verfahren verwendet v/erden. Dasselbe gilt für das Warm- und Kaltwalzen. Die Wickeltemperatur beim Warmwalzen liegt jedoch vorzugsweise etwaa höher als die übliche Temperatur, das heißt bei etwa 680⁰C, so daß weichere Stahlbleche mit höheren lankford-Werten entstehen.

Die Druckverformbarkeit von unberuhigtera Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt für allgemeine Verwendung, der durch ein Chargen-Verfahren hergestellt worden ist, ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

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Unmittelbar nach Nach, beschleunigdem Anlaß-Walzen ter Alterung

8 χ 8 Tage

Streckgrenze (kg/mm ) Streckgrenzen-Ausdehnung Verfestigungsindex (n)

21,2	22,8
0	1,2
0,220	0,201

Diese Werte werden mit einem erfindungsgemäßen Stahl zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung verglichen.

Beispiel 1:

Chemische Zusammensetzung des Stahlbandes:

. C: 0,045 Io Mn: 0,36 # P: 0,011 Io S : 0,020 io

Herstellungsbedingungen:

Der Stahl wird gemäß einem üblichen Stahlherstellungsverfahren hergestellt, wobei die Wicke!temperatur beim Warmwalzen 690 C beträgt. Die Dicke des Blechs beträgt 3,2 mm, nach dem Kaltwalzen 0,8 mm.

Bedingungen der kontinuierlichen Wärmebehandlung:

Maximale Erwärmungstemperatur T.: 720⁰C Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken T₂ "' 69O⁰C Abkühlzeit zwischen T. und T₂, t.-t₂: 40 sek Abschreckverfahren: Gasblasverfahren mit Atmosphärenluft Abschreckgeschwindigkeit (T₂-T.,): 35°C/sek Endtemperatur nach dem Abschrecken (T^-T,): 470⁰C Abkühlzeit !D₄-UJ₅: 70 3ek
Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken: 400⁰C

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Eigenschaften des Materials:

Unmittelbar nach Nach beschleunigter dem Anlaß-Walzen Alterung

38⁰G χ 8 Tage

Streckgrenze (kg/mm²) 20,6 22,6

Streckgrenzen-Ausdehnung (#) 0 0,8

Verfestigungsinäe'x (n) 0,219 0,206

Im vorliegenden Beispiel ist der Stahl bemerkenswert in Bezug auf die Streckgrenze, die Streckgrenzen-Ausdehnung und den Verfestigungsindex vor und nach der beschleunigten Alterung, und der auf diese Art hergestellte Stahl ist in keiner Weise schlechter, allenfalls besser als herkömmliche Materialien, die durch ein Chargenverfahren wärmebehandelt sind.

Beispiel 2:

Ein Stahlband mit gleicher chemischer Zusammensetzung wie bei Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen hergestellt und folgender Wärmebehandlung unterworfen.

Bedingungen der kontinuierlichen Wärmebehandlung:'

Maximale Erwärmung3temperatur T.: 72O⁰G Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken Tp! 550 G AbkUhlzeit ^₁-T₂* ■^fc-j"^t2^{: 10}° ^sek Abschreckverfahren: Wassersprühen Endtemperatur nach dem Abschrecken T,: Etwa 25⁰C Abkühlgeschwindigkeit T₉-T,,: Etwa 1000°C/sek

Wiedererwärmungstemperatur T.: 480 C Ausgangstemperatur vor dem zwangsweisen Abkühlen Tr-: 30O⁰C Abkühlzeit zwischen T.-Tr-, t.-tr-: 180 sek.

4 r 4 ο

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21,1	23,0
O	1,0
0,217	0,201

~ ^u - 2331385

Eigenschaften des Materials:

Unmittelbar nach Fach beschleunigter dem Anlaß-Walzen Alterung

38OC χ 8 Tage

Streckgrenze (kg/mm ) Streckgrenzen-Ausdehnung ($) Verfestigungsindex (n)

Selbst wenn die Ausgangstemperatur auf 55O⁰C gesenkt wird, wie es bei dein vorliegenden Beispiel der Fall ist, ist das erhaltene Material in keiner Weise schlechter als übliches, durch chargenweises Verfahren hergestelltes Material.

Beispiel 3:

In diesem Beispiel wird die maximale Erwärmungstemperatur T.. auf einen Wert oberhalb des A^-Ümwandlungspunkts erhöht, während die Wickeltemperatur beim Warmwalzen gesenkt und erhöht wird.

Chemische Zusammensetzung des Stahlbands:

C: 0,053 # Mn: 0,28 <f*

P: 0,009 i> S : 0,21 ^c/o

Wickeltemperatur (die übrigen Bedingungen der Herstellung stimmen mit denen des Beispiel 1 überein):

Hohe V/icke !temperatur: 680⁰C
Normale Wickeltemperatur: 600⁰C

Bedingungen der kontinuierlichen Wärmebehandlung:

Maximale Erwärmungstemperatur T.: 80O⁰C Ausgangstemperatur der Abschreckung Tp^: Abkühlzeit zwischen T. und T₂* t^-tgi 40 sek Abschreckverfahren: Gasblasen mit Atmosphärenluft Abkühlgeschwindigkeit T₂-I₃: 35°C/sek Endtemperatur des Abschreckens E~: 47O⁰C(=T*) Ausgangstemperat ur der zv/angsweiseii Abkühlung Tci400°C

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20,5	21,7
0	0,5
0,212	0,201

- 15 -

Abkühlzeit zwischen 5L\ und Tr-, t,-t_c: 70 sek

4 P' 4 P

Eigenschaften des Materials:

Material mit hoher Wickeltemperatur:

Unmittelbar nach Nach beschleunigter dem Anlaß-Walzen Alterung

38°C χ 8 Tage

Streckgrenze (kg/mm ) Streckgrenzen-Ausdehnung Verfestigungsindex (n)

Material mit normaler Wicke!temperatur:

Unmittelbar nach Nach beschleunigdem Anlaß-Walzen ter Alterung

38⁰G χ 8 Sage

Streckgrenze (kg/mra ) Streckgrenzen-Ausdehnung (°/o) Verfestigungsindex (n)

Herkömmlicherweise werden kontinuierlich wärmebehandelte Materialien bei hoher Temperatur gewickelt, um die· Streckgrenze zu
senken und die Rückbildung der Streckgrenzen-Ausdehnung zu verringern. Im vorliegenden Beispiel wurde bestätigt, daß ausgezeichnete Streckgrenzen- und Streckgrenzen-Ausdehnungswerte bei einen Wickeln mit hoher Temperatur bei 680⁰C erzielt wurden, die denjenigen herkömmlich bei 600⁰G gewickelten liaterials überlegen waren. Jedoch wiesen auch die herkömmlich gewickelten
Materialien Werte auf, die denjenigen der chargenweise wärinebehandelten llaterialien in Bezug auf Streckgrenzen-Ausdehnung und Verfestigungsindex nicht unterlegen waren, so daß die Vorteile
des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich werden.

23,3	24,5
0	1,5
0,220	0,207

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Beispiel 4:

In Beispiel 4 wurden eine höhere Erwärmungstemperatur und Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken gegenüber Beispiel 3 verwendet und die daraus folgende Änderung der Druckverformbarkeit wurde geprüft. Die chemischen Zusammensetzungen und die Herstel lungsbedingungen der Proben entsprachen denjenigen des Beispiels 3.

Bedingungen der kontinuierlichen Wärmebehandlung:

Maximale Erwärmungstemperatur T.: 820⁰C Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken: 800⁰G Abkühlzeit zwischen T^ und T₂, t,-t₂: 20 sek Abschreckverfahren: Gasblasen mit Atmosphärenluft Absohreckgeschwindigkeit 50.-T₂: 35°C/sek Endtemperatur nach dem Abschrecken T-: 470⁰G (=T,) Ausgangstemperat ur der zwangsweisen Kühlung T₁-: 400⁰C Abkühlzeit zwischen T^ und T₅, ^t₅: 60 sek

Eigenschaften des Materials:

Bei hoher Temperatur gewickeltes Material

Unmittelbar nach ITach beschleunigter dem Anlaß-Walzen Alterung

'x 8 Tage

Streckgrenze (kg/mm²) Streckgrenzen-Ausdehnung Verfestigungsindex (n)

21,	2	21,	8
O		ο,	2
ο,	210	ο,	200

Bei normaler Temperatur gewickeltes Material

Unmittelbar nach Hach beschleunigter dem Anlaß-Walzen Alterung 38⁰C χ 8 Tage

Streckgrenze (kg/mm ) Streckgrenzen-Ausdehnung (£>) Verfestigungsindex (n)

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23,8	24,0
0	0,9
0,215	0,202

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Nach den Ergebnissen dieser Untersuchungen ist der Rückgewinn der Streekgrenzen-Ausdehnung der beiden Materialien gegenüber denjenigen des Beispiels 3 erheblich verbessert. Diese Werte sind nicht vergleichbar mit denjenigen der auf herkömmliche Art chargenweise wärmebehandelten Materialien.

Wenn die Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken entsprechend den vorbestimmten Abschreckgeschv/indigkeiten ausgewählt wird, läßt sich die Herstellung von Stahlblechen für übliche Druckverformungszwecke durch ein kontinuierliches Wärmebehandlungsverfahren erstmalig in der Praxis durchführen. Die Tatsache, daß ein sehr weiter optimaler Bereich der Ausgangstemperaturen der Abschreckung zwischen 500⁰C und 85O⁰C verwendbar ist und daß zuverlässige Ergebnisse erzielt werden, spricht für die praktische Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein kontinuierliches Wärmebehandlungsverfahren für Stahlbleche geschaffen, das gute und gleichmäßige Druckverformungseigenschaften ergibt und eine sehr hohe Produktivität ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche

1· Kontinuierliches V/ärmebehandlungsverfahren für kaltreduziertes Stahlband, mit einem Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der Refcristallisationstemperatur, einem Abschrecken auf unter 500⁰C, einem Halten im Bereich von 300⁰G bis 500⁰G über mehr als 30 Sekunden und einem zwangsweisen Abkühlen auf Raumtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus gangs temperatur vor dem Abschrecken im Bereich von 92O⁰C - 79 Ins bis 1140⁰C - 79 Ins liegt, wenn die Abschreckgeschwindigkeit im Bereich von 30°C/sek liegt bis 200°C/sek liegt und daß das abgeschreckte Stahlband bei 30O⁰C bis 50O⁰C und 30 bis 300 sek gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangstemperatur vor dem Abschrecken im Bereich von 50O⁰C bis 60O⁰C liegt, wenn die Abschreckgeschwindigkeit oberhalb 20O⁰C liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur nach dem Abschrecken entsprechend der nachfolgenden Haltetemperatur gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschreckte Stahlband erneut auf die Haltetemperatur erwärmt wird.

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