DE2410826B2 - Verwendung eines alterungsbestaendigen tiefziehstahls - Google Patents

Verwendung eines alterungsbestaendigen tiefziehstahls

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DE2410826B2 DE19742410826 DE2410826A DE2410826B2 DE 2410826 B2 DE2410826 B2 DE 2410826B2 DE 19742410826 DE19742410826 DE 19742410826 DE 2410826 A DE2410826 A DE 2410826A DE 2410826 B2 DE2410826 B2 DE 2410826B2
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Description

30
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines im Vakuum behandelten, alterungsbeständigen und liefziehbaren Stahls mit höchstens 0,4% Mangan, höchstens 0,01 % Kohlenstoff, höchstens 0,01 bis 0,30% Titan sowie 0,01 bis 0,15% seltene Erdmetalle.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1965 634 ist ein Emaillierstahl bekannt, der etva 0,01% Kohlenstoff und 0,25 bis 0,40% Mangan enthält, hingegen keine Karbidbildner und seltene Erdmetalle. Des weiteren ist es aus »Thyssenforschung«, 1969, Seiten 20 bis 29 bekannt, Stähle zum Herstellen von Warmbreitband bzw. Mittel- und dünnem Grobblech mit Titan oder seltenen Erdmetallen zu legieren, um die Sulfidausbildung und damit die Quereigenschaften, insbesondere die Kerbschlagzähigkeit und Abkantbatkeit quer zur Walzrichlung zu beeinflussen.
Emuillierstähle müssen einer Reihe von besonderen Anforderungen genügea So dürfen sie nicht zu einer durch Wasserstoff verursachten Fischschuppenbildung neigen und müssen darüber hinaus einen guten Haftgrund für die Emaille abgeben. Außerdem muß Emaillierblech eine gute Verformbarkeit, insbesondere Tieftiehbarkeit besitzen, um daraus beispielsweise Badewannen, Geschirr und sanitäre Gegenstände herstellen zu können Des weiteren darf' es bei Blechen für die Einschichtemaillierung zu keinen, von kohlenstoffhaltigen Gasen verursachten Oberflächenfehlern wie beispielsweise Blasen kommen. Außerdem soll das Blech frei von Spannungen sein, die vom Einbrennen der Emaille herrühren sowie »ich gut beizen lassen.
Es ist bekannt, Tiefziehstähle mit Titan zu legieren, um den Kohlenstoff und Stickstoff stabil abzubinden und somit eine ausreichende Alterungsbeständigkeit sowie Fischschuppenbeständigkeit zu gewährleisten. Die Menge des hierfür erforderlichen Titans ist naturgemäß vom Kohlenstoffgehalt des Stahls abhängig. Da die Titanzugabe zu einer unerwünschten Erhöhung der Härte führt, ist es üblich, derartige Stähle im Vakuum zu entkohlen oder das Verhältnis von Titan zu Kohlenstoff auf höchstens 10 einzustellea
Bleche aus solchermaßen mit Titan legierten Sohlen weisen jedoch häufig durch Titanverbindungen verursachte Oberflächenfehksr auf. Außerdem unterliegen sie einer verhältnismäßig geringen Gewichtsabnahme beim Säurebeizen vor dem Emaillieren und benötiget? daher verhältnismäßig lange Beizzeitea
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen alterungsbeständigen und tiefziehbaren Emaillierstahl vorzuschlagen, dereine hohe Fischschuppenbeständigkeit besitzt und sich zudem gut beizen läßt Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, als Werkstoff zum Herstellen fischschuppenfreier emaillierter Teile einen im Vakuum behandelten, alterungsbeständigen und tiefziehbaren Stahl mit höchstens 0,4% Mangan, höchstens 0,01% Kohlenstoß, höchstens 0,01 bis 0,30% Titan sowie 0,01 bis 0,15% seltene Erdmetalle zu verwendea
Der Stahl enthält vorzugsweise höchstens 0,25% Mangan und als seltene Erdmetalle beispielsweise Lanthan, Cer, Neodym, Praseodym und Samarium.
Der Titangehalt beträgt vorzugsweise 0.03 bis 0,1%, während der Gehalt an seltenen Erdmetallen vorteilhafterweise auf 0,02 bis 0,12% eingestellt wird. Der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl kann nach einem üblichen Warmwalzen vorzugsweise mit einer Quer^hnittsabnahme von 30 bis 90% kaltgewalzt und abschließend geglüht werden.
Die seltenen Erdmetalle können dem Stahl vor oder nach dem Gießen zugesetzt werden, während das Titan vorzugsweise erst nach dem Gießen zugesetzt wird, wenn sich in einer Kokille eine feste Randschicht ausgebildet hat Andererseits kann das Titan aber auch zusammen mit den seltenen I rdmetallen in den noch flüssigen Blockkern gegeben werden.
Der Stahl enthält geringe Mengen Mangan, um das Entstehen von Finbrennspannungen zu unterdrücken; er wird im Vakuu 1 unter gleichzeitiger Verminderung des Sauerstoffgehalts entkohlt, um dem Entstehen von durch den Kohlenstoff bedingten Oberflächenfehlern, insbesondere Blasen, sowie dem Entstehen von Einbrennspannungen entgegenzuwirken. Etwaiger Restsauerstoff kann im Wege einer Desoxydation mit Aluminium entfernt werden.
Titangehalte über 0,30% ergeben eine zu hohe Härte und beeinträchtigen die Verformbarkeit, während Titangehalte unter 0,01% ohne Wirkung auf die Fischschuppenbeständigkeit und Tiefziehbarkeit bleiben. Gehalte an seltenen Erdmetallen unter 0,15% bringen hingegen lediglich eine unnötige Erhöhung der Herstellungskosten mit sich, während Gehalte unter 0,01% wirkungslos bkibea
Der Stahl wird in üblicher Weise warmgewalzt, säuregebeizt, elektrisch gereinigt, geglüht und gegebenenfalls dressiert. Die Haspeltemperatur beim Warmwalzen sollte 450 bis 8000C, vorzugsweise 550 bis 73O°C betragen Oberhalb von 8000C ist die Temperaturüberwachung schwierig, während Haspeltempentturen unter 4500C die Fischschuppenbeständigkeit beeinträchtigen.
Die Querschnittsabnahme beim Kaltwalzen beträgt mindestens 30%, da sich andernfalls keine ausreichende Tiefziehbarkeit ergibt. Andererseits darf die Querschnittsabnahme 90% nicht übersteigen, da sonst die Dicke des warmgewalzten Blechs zu groß wird.
Das Glühen des Blechs kann kontinuierlich oder als Einsatzglühen erfolgen. Die Glühtemperatur sollte beim Einsatzglühen 650 bis 10000C, vorzugsweise 650
bis 9100C, beim kontinuierlichen Glühen hingegen 700 bis 9800C betragen. Niedrigere GlüXiemperaturen bringen bei der Rekristallisation eine zu hohe Härte mit sich, während zu hohe Glühtere^eraturen eine zu starke Austenitisierung und damit eine Beeinträchtigung der Tiefziehbarkeit mit sich bringen.
Durch Versuche konnte belegt werden, dab die FischschuETsnbeständigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls größer ist als bei einem Stahl, der entweder nur Titan oder nur seltene Erdmetalle enthält
Werden Titan oder Titan und die seltenen Erdmetalle nach Erstarren einer Randschicht in den noch flüssigen Blockkern gegeben, dann unterscheidet sich auch die Randschicht von Randschichten unberuhigt vergossener Stähle, da sie den Charakter eines beruhigt vergossenen Stahls besitzt und demzufolge eine hohe Oberflächengüte ergibt Da die Randschicht zudem titanfrei ist können bei dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl keine durch Titanverbindungen verursachten Oberflächenfehler auftreten und ergibt sich zudem eine gute Beizbarkeit
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der grafischen Darstellung in der Zeichnung des näheren erläutert In der Zeichnung ist ein Diagramm wiedergegeben, bei dem die Dicke der verfestigten Randschicht über der Blockhöhe aufgetragen ist
Ein im Konverter gefrischter Stahl mit 0,018% Kohlenstoff und 0,17% Mangan wurde im Konverter gefrischt sowie im Vakuum behandelt und schließlich mit Aluminium desoxydiert Eine Teilmenge A wurde in Kokillen vergossen, in die nach Ablauf einer Minute bzw. Ausbildung einer festen Randschicht in den flüssigen Blockkern Titan und seltene Erdmetalle gegeben wurden. Einer weiteren Teilmenge B wurden seltene Erdmetalle beim Gießen in die Kokille zugesetzt während das Titan erst eine Minute nach dem Gießen, d. h. nach Ausbildung einer festen Randschicht in den flüssigen Blockkern zugesetzt wurde. Einer dritten Teilmenge C des Stahls wurden schließlich Titan und seltene Erdmetalle bei Gießbeginn in der Kokille zugesetzt.
Vergleichsstähle D und £ wurden in det selben Weise vergossen und mit Titan (Stahl D) oder seltenen Erdmetallen (Stahl E) im flüssigen Blockkern legiert. Sämtliche Stähle wurden bis auf eine Dicke von 6,5 mm
Tabelle I
warmgewalzt, bei 5900C gehaspelt, bis auf eine Dicke von 2,0 mm kaltgewalzt, 12 Stunden bei 7000C kastengeslüht und schließlich dressiert
Die chemischen Zusammensetzungen der Stähle A bis C ergeben sich aus der Tabelle I, die mechanischen Eigenschaften 2 mm dicker Bleche einschließlich der Streckgrenzendehnung nach einem 60minütigen Altern bei 1000C aus der Tabelle IL Das Diagramm der Zeichnung gibt die Dicke der Randschicht des Stahls A am Blockkopf, in der Blockmitte und am Blockfuß wieder.
Die Daten der Tabellen zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle A bis C. Diese Stähle ließen sich auch mit einer besonders fischschuppenempfindlichen Emaille einschichtemaillieren, ohne daß es zu einem Fischschuppenbefall kam, wie die Daten der Tabelle VI belegea Sowohl der mit Titan legierte Vergleichsstahl D als auch der mit seltenen Erdmetallen legierte Vergleichsstahl E besaßen hingegen eine hohe Fischschuppenanfälligkeit. Die hohe Fischschuppenbeständigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls ist durch die gleichzeitige Anwesenheit von Titan und seltenen Erdmetallen bedingt Versuche haben in diesem Zusammenhang ergeben, daß die gleichzeitige Anwesenheit von Titan und anderen Elementen ohne Verbesserung der Fischschuppenbeständigkeit bleibt. Neben der hohen Fischschuppenbeständigkeit erwiesen sich die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle bei der Einschichtemaillierung auch im übrigen als fehlerfrei und besaßen eine hohe Emaillehaftung.
Um die Beizbarkeit zu ermitteln, wurden Proben der Stähle A bis C10 Minuten in eine 10%ige Schwefelsäure-Lösung mit einer Temperatur von 700C getaucht. Die danach festgestellten spezifischen Gewichtsabnahmen ergeben sich aus der Tabelle III, die die besondere Beizbarkeit der beiden Stähle A und B erweist.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle eignen sich auch zum Aufbringen von zwei Emailleschichten, ohne daß die Gefahr einer Fischschuppenbildung oder anderer Oberflächenfehler besteht. Der Stahl läßt sich ohne Schwierigkeiten im Walzzustand emaillieren und eignet sich wegen seines hohen Haftvermögens hervorragend zum Feuerverzinken, elektrolytischen Verzinken, Verzinnen, Verkupfern und Aluminieren.
C Mn Si P S O Ti seltene Ce N
ges. Erdmetalle
(%) (%) (%) (%) (%) (% t (%) (%) (%) (%)
A 0,004 0,17 0,02 0,011 0,005 0,0030 0,049 0,105 0,030 0,0069
B 0,004 0,17 0.02 0.012 0,006 0,0020 0,043 0,095 0,035 0,0070
C 0,004 0,17 0,02 0.011 0,007 0,0040 0,048 0,115 0,052 0,0066
D 0,005 0,18 0,02 0,011 0,009 0,0030 0,046 - - 0,0060
E 0,003 0,17 0,02 0,011 0,007 0,0050 - 0,093 0,038 0,0086
Tabelle Il
Streck Zug Deh- r η Streckgrenzen
grenze festig nung dehnung bei
keit 100°C-60min
(kp/mm2) (kp/mm2) (%) Alterung
A 16,0 28,8 55 1,95 0,26 0
B 16,2 28,1 56 1,90 0,26 0
Fortsetzung
Streckgrenze
Zugfestig keit Dehnung
(kp/mtn2) (kp/mm2) (%) Streckgrenzendehnung bei l00°C-60min Alterung
C 15,3 28,2 54 1,80 0,26 0
D 13,4 29,8 54 1,92 0,26 0
E 23,4 30,8 54 1,36 0,21 3,0
Tabelle III
Gewichtsabnahme (mg/dm2)
A B C 680 675 342
Tabelle IV
Schuppenbildung
A B C D
40
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verwendung eines im Vakuum behandelten, alterungsbeständigen und tiefziehbaren Stahls mit s höchstens 0,4% Mangan, höchstens 0,01 % Kohlenstoff, höchstens G,0I bis 0,30% Titan sowie 0,01 bis 0,15% seltene Erdmetalle aus Werkstoff zum Herstellen fischschuppenfreier emaillierter Teile.
2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1, der jedoch 0,02 bis 0,12% seltene Erdmetalle enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung eines Stahls nach den Ansprüchen 1 oder 2, der jedoch 0,03 bis 0,1% Titan enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung eines Stahls nach einem oder mehrerea der Ansprüche 1 bis 3, der jedoch erst nach Ausbildung einer festen Randschicht in der Kokille mit Titan und seltenen Erdmetallen legiert worden ist, fur den Zweck nach Anspruch 1.
5. Verwendung eines Stahls nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, der nach dem Warmwalzen bei einer Temperatur von 450 bis 8000C gehaspelt worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
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