DE2654504C2 - Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines StahlproduktesInfo
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/02—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
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Description
2 < O/d< 6 und
>0,8 ίο
pro wenigstens einem Walzdurchlauf eingehalten werden, wobei Ddie Ausgangsdicke des Halbzeuges
und d die Dicke des gewalzten Produktes, h\ die jeweilige Dicke vor jedem Walzdurchiauf, hj die
jeweilige Dicke nach jedem Walzdurchlauf und R den Radius der Walzen bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug vor dem Walzen auf
einen Temperaturbereich wiedererhitzt wi/d, in welchem die Austenitkorngrößennummer von wenigstens
2 nach ASTM erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Halbzeug mit einer Dicke D
von nicht mehr als 200 mm ausgegangen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Austenitkorngrö-Be
von wenigstens 4 nach ASTM erreicht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß D/d<4 bemessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge'< »'einzeichnet, daß
O/d<,
0,31
CVi-0,01
(Ι-ΦζΫ
bemessen wird, wobei <£,?die Brucheinschnürung der
Zugprobe in Dickenrichtung und C5 den maximalen Schwefelgehalt in Gew.-°/o im Halbzeug bedeuten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit
durch Warmwalzen von Blöcken oder Brammen als Halbzeug im Gußzustand.
Bei der Erfindung wird von einem Halbzeug mit einer Dicke (D) von nicht mehr als 200 mm ausgegangen und
das Halbzeug in der Weise gewalzt, daß das Verhältnis der Ausgangsdicke (D) des Halbzeugs zur Dicke (d) des
gewalzten Produktes Werte von 2 bis 6 aufweist. D/d wird im folgenden Reduktionsverhältnis genannt.
Die Bezeichnung »Halbzeug« bedeutet entweder
(a) einen Block oder eine Bramme, welche durch Strangguß hergestellt sind oder
(b) einen Block oder eine Bramme, welche durch
Kokillenguß hergestellt sind.
Halbzeuge, die durch ein Stranggußverfahren hergestellt
worden sind, bringen den Vorteil mit sich, daß einige Herstellungsschritte entfallen können und man
eine höhere Produktausbeute erhält. Beispielsweise kann beim Herstellen einer Platine durch Warmwalzen
aus einem Halbzeug, welches durch ein Stranggußverfahren gewonnen worden ist, das Vorwalzen entfallen.
Demzufolge ist das Reduktionsverhältnis vom Gießen bis zur endgültigen Bearbeitung geringer, als das bei der
herkömmlichen Technik des Kokillengicßens der Fall
ist, bei welchem das Vorwalzen und das Blechwalzen sich noch anschließen. Um nun einen Einfluß auf die
Eigenschaften eines gewöhnlichen Stahlmaterials ausüben zu können, ist es notwendig, die untere Grenze des
Reduktionsverhältnisses zu kennen, mit welchem das Halbzeug behandelt werden soll. Beim herkömmlichen
Blechwalzen beträgt das Reduktionsverhältnis im allgemeinen 8 oder mehr.
Unter Berücksichtigung der vorstehecden Überlegungen
wurden die Walzbedingungen und d,e Eigenschaften
der durch Walzen hergestellten Produkte unter dem Gesichtspunkt untersucht, daß die Austenitkorngröße
nach dem Warmwalzen konstant wird. Auf diese Weise läßt sich ein Reduktionsverhältnis ermitteln, bei
dem insbesondere die Kerbschlagzähigkeit des Stahlmaterials beim Warmwalzen verbessert wird. Es hat sich
herausgestellt, daß das Reduktionsverhältnis 2 bis 6 und bevorzugt 2 bis 4 beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß
bei einem zu großen Reduktionsverhältnis die Qualität des Stahlmaterials wegen des Auswalzens der Einschlüsse
in Längsrichtung verschlechtert wird. Wenn daher die Dicke des Endproduktes vorbestimmt ist, ist
es zur Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit des Stahlmaterials notwendig, von einer geringeren Dicke
des Halbzeugs auszugehen, als dies bei den herkömmlichen Verfahren der Fall ist. Die Verringerung der Dicke
des Halbzeugs wird man in der Weise durchführen, daß das Reduktionsveriältnis in den vorstehend angegebenen
Bereich fällt. Man erhält ein warmgewalztes Stahlprodukt mit guten Eigenschaften, indem man den
mittleren Teil des Halbzeugs, welches durch ein Stranggußverfahren hergestellt worden ist, mit einer
Dicke von etwa 200 bis 300 mm ausarbeitet und dann dieses Halbzeug bei den durch die Erfindung angegebenen
Bedingungen walzt. Wenn das Halbzeug mit einer Dicke hergestellt ist, welche geringer ist, als dies bei
herkömmlichen normalen Halbzeugen im Gußzustand der Fall ist. wird die Porosität und die Ausscheidung in
der Mitte des Halbzeugs verbessert, wodurch sich vorteilhaftere Ergebnisse erzielen J.»ssen.
Die Unterschiede zwischen Stahlprodukten, welche nach herkömmlicher Art hergestellt worden sind, und
denen, welche gemäß der Erfindung hergestellt worden sind, sind im folgenden erläutert.
Im Hinblick auf die Kerbschlagzähigkeit ist das bevorzugte Reduktionsverhältnis für einen Stahl der
Güteklasse 392 bzw. 490 N/mm2 beim Blechwalzen aus einem Halbzeug, welches durch ein Stranggußverfahren
hergestellt worden ist, 3 bis 5. Diese Ergebnisse haben sich bei einem Material ergeben, das nach dem Walzen
normalgeglüht worden ist. Es wurde dabei die Überlegung angestellt, daß bei einem warmgewalzten
Stahlprodukt die Übergangstemperatur der Kerbschlagzähigkeit nicht ausreichend verringert werden
kann, es sei denn, man bernißt den Reduktionsgrad auf wenigstens 6. Bei dieser Überlegung wurde jedoch der
Einfluß der Dicke des Halbzeugs bzw. die Verteilung der Austenitkorngröße nicht ausreichend geklärt.
Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Ausgangsdikke
des Halbzeugs von 200 mm oder dünner, in bevorzugter Weise von 150 mm oder dünner, eine
ausreichende Kerbschlagzähigkeit erzielt werden kann, indem man ein kleines Reduktionsverhältnis wählt.
Diese Kerbschlagzähigkeit kann man selbst beim hierstellen eines warmgewalzten .Stahlprodukts erhalten.
Außerdem kann man die dabei erzielte Kerbschlagzähigkeit mit dem bevorzugten Wert der Duktilitat in
der C-Richtung (dies isi die Richtung quer zur
Walzrichtung) und in -T Richtung dies ist in Richtung der
Dicke der Platte) ausgeglichen halten. Obgleich die Ausleititkorngröße im normalgeglühten Material konstant
ist, kann die Wirkung von Einschlüssen durch di<s
Normalglühen geändert werden. Es war daher nicht so einfach vorherzusehen, welche Ergebnisse sich bei
warmgewalzten Stahlproduklen ergeben.
Hie Gründe für die Bemessungsgrenzen des Reduktionsverhältnisses
und der Ausgangsdicke des Halbzeugs, welche durch die Erfindung angegeben werden,
sollen in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren .:ri3utert werden.
Fig. la zeigt die graphische Darstellung der Beziehung
zwischen dem Reduktionsverhältnis und der Hochlage der Kerbschlagarbeit bei der Charpy-Probe
(ISO-Spitzkerbprobe) in L-Richtung (Längsrichtung) und in Fig. Ib in C-Ricntnng. Außerdem zeigen die
Fig. Ic und Id die Brucheinschnürung Φ/., Φα bei der
Zugprobe, wobei das Material (Anfangsmeßlänge 50 mm; Durchmesser 10 mm; eine derartige Probe
wurde auch bei den übrigen Zugversuchen verwendet) erhalten wird durch
1. Ausarbeiten eines dünnen Halbzeugs mit 392 N/mm2 Streckgrenze, welches durch Stranggießen
hergestellt worden ist, mit einer Enddicke von 20 mm bei einem Reduktionsverhältnis von 1 bis 6,
2. Erhitzen desselben,
3. Walzen desselben mit dem oben angegebenen Redukticnsverhältnis und
4. Luftabkühlen desselben.
F i g. 2 zeigt die gleichen graphischen Darstellungen wie die Fig. 1, ausgenommen daß anstelle eines
Halbzeugs mit 392 N/mm2 Streckgrenze, welches durch ein Stranggußverfahren hergestellt worden ist, ein in
gleicher Weise hergestelltes Halbzeug mit 490 N/mm2 Streckgrenze verwendet worden ist.
F i g. 3 zeigt die Wirkung des Reduktionsverhältnisses im Hinblick auf die Übergangstemperatur der Kerbschlagarbeit
für einen Stahl mit 392 N/mm2 Streckgrenze. Die Übergangsgemperatur wird im folgenden
jeweils mit einer Versuchsanordnung nach Charpy mit einer ISO-Spitzkerbprobe gemessen.
F i g. 4 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen dem Reduktionsverhältnis und der
Brucheinschnürung in Dickenrichtung (Φζ). Das verwendete Material wurde durch Ausarbeiten eines
Stückes aus einem Halbzeug mit 392 N/mm2 Streckgrenze, welches in einem Stranggußverfahren hergestellt
worden ist, erhalten Dieses Halbzeug enthielt das Mittelstück und wurde gewalzt und anschließend
luftgekühlt.
F i g. 5 zeigt eine graphische Darstellung, aus welcher hervorgeht, daß die Kerbschlagarbeit gute Werte
aufweist, selbst wenn der Reduktionsgrad geringer als 6 ist. Die Austenitkorngröße des Halbzeugs vor der
Walzbehandlung ist fein eingestellt.
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen dem später erläuterten Formfaktor und der Brucheinschnürung in Richtung der Dicke.
Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung, aus der ein
Vergleich zwischen dem zulässigen Bereich der Walzbedingungen, welche experimentell ermittelt wurden
und welche voll und ganz die mechanischen Eigenschaften de-> Stahlmaterials erfüllen, und der
ermittelten Formel bzw. den ermittelten Grenzen, welche durch die Erfin'.ing angegeben werden, wobei
die Bereiche A und B den zulässigen bereicn ^r
Walzbedingungen angeben, welch« Φ?2:15% erfüllen
und der Bereich A <:n /uiaisigen BereicN angibt,
welcher der Bedingung Φζ>
25''-'- ginügi.
Die unterschiedlichen Reduktionsverhältnisse, dargestellt
in den F i t·. 1 und 2, wurden dadurch erhalten, daß
i.1:! konstanter Enddicke unterschiedliche AnfanKsdikken
des Halbzeugs durch Abarbeiten hergestellt wurden.
I" Aus den F i g. 1 und 2 ist zu ersehen, daß in jedem Fall
Φι., Φε und die Kerbschlagarbeit in L-Richtung
ausreichend gute Werte bei einem ReduktionsverlvSltnis
von 2 aufweisen. Es zeigt sich auch, daß diese Werte fast konstant sind bei einem Reduktionsverhältnis von mehr
als 2. Andererseits wird die Hochlage der Kerbschlagarbeit in der C-Richtung erniedrigt bei Erhöhung des
Reduktionsverhältnisses. Wie insbesondere aus F i g. 2 zu ersehen ist, erniedrigt sich die Hochlage von einem
ziemlich hohen Wert selbst bei Bedingungen wie bei einem Halbzeug bei Verringerung des Reduktionsverhällnisses
auf 3 und geringer. Wie aus einem Beispiel der
F i g. 3 zu ersehen ist, ist die Überg' .'gstemperatur bei
der Charpy-Probe in ausreichendem Mjße erniedrigt
bei einem Reduktionsverhältnis von etwa 2. Die Übergangstemperatur ändert sich nicht mehr, wenn das
Reduktionsverhältnis höher als 2 bemessen wird. Ein Halbzeug aus 392-N/mm2-Stahl enthält eine große
Menge an Schwefel und die Ausscheidung in der Mitte sowie die Mittenporosität weisen ebenfalls schlechte
Bedingungen auf. Ein 490-N/mm2-Stahl enthält nur einen relativ geringen Anteil an Scnwefel und die
Ausscheidung in der Mitte sowie die Mittenporosität weisen relativ günstige Bedingungen auf. Die verwendeten
Halbzeuge hatten Eigenschaften etwa in der Mitte zwischen den vorstehend genannten Halbzeugen. Die
Ergebnisse zeigen, daß die Qualität des Produktes im Bereich zwischen diesen beiden liegt, selbst wenn die
Bedingungen des Halbzeugs geändert werden.
Aus den vorstehenden Ergebnissen ist zu ersehen, daß als untere Grenze ein Reduktionsverhältnis von 2
ausreichend ist, während ein solcher von mehr als 6 am Stahlprodukt zu beeinträchtigenden Wirkungen führt.
Bei Zusammenfassung der Werte für die Kerbschlagarbeit längs und quer sowie für Φ^ Φα ergeben sich als
bevorzugte Werte des Reduktionsverhältnisses Werte von 2 bis 4.
Aus F i g. 4 ist ferner zu ersehen, daß die Brucheinschnürung in Richtung der Dicke Φζ ein Maximum ist,
wenn das Reduktionsverhältnis zwischen 2 und 4 liegt.
Die Brucheinschnürung beträgt mehr als 15%, wenn der
Reduktionsgrad zwischen 2 und 6 gewählt wird. An den Grenzen dieses Bereiches ergeben sich dann die
Minimalwerte für die ßrucheinschnürung Φζ.
Aus den vorstehenden Ergebnissen ergibt sich folgende Zusammenfassung.
Um isotropische und gute Zugeigenschaften und eine ausreichende Kerbschlagzähigkeit zu erhalten, ist es
notwendig, daß das Reduktionsverhältnis zwischen 2 und 6 und bevorzugt zwischen 2 und 4 gewählt wird. In
den Fällen, in den^n der Redukiionsgrad geringer als 2
ist, ergeben sich Beeinträchtigungen. Wählt man das Reduktionsverhältnis höher als 6, ergibt sich eine
Qualitätsverschlechterung des Materials, Die Gründe für die bestimmte Wahl der Dicke des
Halbzeugs im Gußzustand ergeben sich aus der folgenden ucschreih'jag.
Der erste Grund ergibt sich au·; der Begrenzung H°s
Reduktior.^veiiiältnisses innerhalb eines bestimmten
Rereiches und daraus, daß dieser nicht höher als 6 bemessen sein darf.
Der zweite Grund besteht in folgendem:
Bei der Überlegung, bis zu welchem Ausmaß die
Bei der Überlegung, bis zu welchem Ausmaß die
Wirkung der Verformung auf den mittleren Bereich des Halbzeugs in GuBform vorgegeben sein darf, muß man
den Wertder Formel
VR-Ah I
welcher entsprechend groß zu wählen ist, beachten. In
dieser Formel bedeuten lh die Dicke des Halbzeugs vor dem Walzen. Λ>
die Dicke nach dem Walzen. Ah
bedeutet (h\ - h>) und R ist der Radius der Walzen.
Dieser Wert der Formel wird auch als Formfaktor bezeichnet. Bei einem herkömmlichen Walzverfahren
ist der Wert Ah fast konstant und der Formfaktor verringert sich betrachtlich, wenn h\. d. h. die Anfangsdicke des Halbzeugs, groß ist. Selbst wenn das gesamte
Reduktionsverhältnis groß bemessen wird, ergibt sich keine ausreichende Walzwirkung auf den Mittelteil des
Halbzeugs, während ti ic Platte noch dick ist. Eine hervorragende Walzwirkung auf den Mittelteil ergibt
sich, nachdem das Halbzeug durch Walzen dünn geworden ist. Man erzielt daher eine größere Wirkung,
wenn man die Anfangsdicke des Halbzeugs im Gußzustand dünn bemißt.
Der Grund für D<200mm. bevorzugt D<150mm.
wird im folgenden beschrieben.
Beim Walzen verschweißen Lunker bei der Bedingung
>0,8
Dies wird im folgenden noch im einzelnen erklärt. Die
Bezeichnung »Verschweißen«, welche im vorstehenden verwendet wird, bedeutet, daß Hohlräume bzw. Lunker
zunächst durch Kompression verformt werden und schließlich mit ihren Wänden aneinander haften und
schließlich auf diese Weise verschwinden. Ein herkömmliches Walzwerk besitzt Walzen mit Radien von
R = 500 mm und J/i,r.„ = 35 -40 mm. Aus diesem Grund
ergibt sich unter Beachtung der vorstehenden Bedingungen, daß für hi. d. h. für die Anfangsdicke. ein Wert
von etwa 200mm zu wählen ist. Der Grund für die
bevorzugte Dickenbemessung D<150mm ergibt sich
ilaraus. da!.( der Formfaktor bcvorzugterwci.se bei
wenigstens 1 liegt. Dieser Wert ändert sich mit uer
Breite der Platte und der Leistungsfähigkeit des Walzwerkes. Diese ändern sich jedoch nicht allzu stark,
da die Wirkung von R bzw. JA auf den Formfaktor im Vergleich zur Wirkung von Dgering ist.
Der dritte Grund ist in folgendem zusehen:
Die Verfeinerung des Austenitkorns ist für jedes Reduktionsverhältnis pro Durchlauf, d. h. für Ah/h begrenzt, je größer der Wert Ah/h ist. um so wirkungsvoller ist die Kornverfeinerung. Da der Wert Ah. d.h. der Grad einer Reduktion, durch die Leistungsfähigkeit des Walzwerkes begrenzt ist. ist der Wert Ah, h gering, wenn das Halbzeug noch dick ist. was jedoch nicht erwünscht ist.
Der dritte Grund ist in folgendem zusehen:
Die Verfeinerung des Austenitkorns ist für jedes Reduktionsverhältnis pro Durchlauf, d. h. für Ah/h begrenzt, je größer der Wert Ah/h ist. um so wirkungsvoller ist die Kornverfeinerung. Da der Wert Ah. d.h. der Grad einer Reduktion, durch die Leistungsfähigkeit des Walzwerkes begrenzt ist. ist der Wert Ah, h gering, wenn das Halbzeug noch dick ist. was jedoch nicht erwünscht ist.
Aus den vorstehenden Gründen ergibt sich folgende Zusammenfassung.
Zur Verbesserung der Kerbschiagzähigkeil, insbesondere
eines warmgewalzten Produkts, unter Beibehaltung isotropisch guter Eigenschaften, wie Bruchdehund
Brucheinschnürung, ist es notwendig, bei geringen Reduktionsverhältnissen zwischen 2 und 6 die
Ausgangsdicke des Halbzeugs im Gußzustand dünner zu bemessen als dies bei herkömmlichen Verfahren der
Fall ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine vorgegebene Enddicke für ein Produkt gewünscht ist. Es
ist dann notwendig, daß dann die von der Erfindung angegebenen Grenzwerte eingehalten werden.
In bevorzugter Weise kann bei der Erfindung
to zusätzlich zur Einstellung der Anfangsdicke des Halbzeugs vor dem Walzen die Korngröße des
Halbzeugs verfeinert werden. Dies wird in einem Verfahrensschritt bei der Herstellung des Halbzeugs
durchgeführt. Hierzu wird das Halbzeug auf eine Temperatur abgekühlt, welche unterhalb der Ar)-Umwandlungstemperatur
liegt, und das Halbzeug wird dann wieder erhitzt und dem Walzvorgang unterwerfen.
Die Kerbschlagzähigkeit des Stahlmaterials kann außerdem noch verbessert werden, indem man die
Temperatur bei uei Wiedererhitzung entsprechend
einstellt, und zwar auf einen solchen Bereich, in welchem
die Austenitkörnung sich noch nicht vergröbert und in welchem das Reduktionsverhältnis, wie im vorstehender,
schon erwähnt, in den Grenzen 2 < D/ds 6 liegt.
Beim gewöhnlichen Warmwalzen einer Platte wird diese beim Wiedererhitzen auf eine Temperatur
erwärmt, bei der die Austenitkornung sich vergröbert.
Diese Temperatur ist höher ah die Rekt istallisationsschwfci;*;
für Austenitkörncr. In dem Bereich oberhalb der Rekristallisationstemperatur vergröbert sich die
Austenitköniung rasch. Um eine Verringerung der
KerbscHagzähigkcit zu verhindern, wählt man beim herkömmlichen Herstellungsvert'ahren das Reduktionsverhältnis groß, wodurch die Austenitkörnung verfei-
ncrt wird.
Bei Durchführung der Erf'od'ti·.; ist die Temperatur
beschränkt. m\ eine Kornvergröberung und damit eine
Verringerung der Kerbschlagzähigkeit zu verhindern. Eine Verringerung der Kerbschlagzähigkeit würde bei
einer Vergröberung der Körner eintreten. Bei dem gewöhnlichen Verfahren hat man bisher das Halbzeug
auf mehr als die Rekristallisationstemperatur, welche etwa 1250cC beträgt, erhitzt. Da diese Temperatur be;
der Wiedererhitzung begrenzt ist. bewirkt das Walzen bei niedriger Temperatur, daß MnS im Halbzeug leicht
gedehnt wird und die Grenzflächen zwischen \inS und
der Matrix stark verformt werden. Man hat daher bisher angenommen, daß bei warmgewalzten Stahlprodukten
die Eigenschaften, in der Z-Richiung schlecht sind und
man hat ein Normalglühen häufig angewendet. LJm ein derartiges zusätzliches Verfahren zu vermeiden, ist es
notwendig, die Austenitkorngroße bei der Wieuererhitzung
vor dem Walzen zu überwachen und das Reduktionsverhältnis, wie im vorstehenden schon
angegeben, einzuschränken. Die Austenitkorngroße hängt von der erwünschten Kerbschlagzähigkeit ab und
sie liegt bei 2, bevorzugt 4 oder mehr, nach ASTM, um
die Übergangstemperamr bei der Charpy-Probe auf O0C oder darunter zu legen. Dies gilt beispielsweise für
einen 392-N/mm2-Stahl, wie es in Fi g. 5 dargestellt ist.
Bei der Erfindung ist die vorstehend erwähnte
Temperatur bei der Wiedererhitzung geringer als die Rekristallisationstemperatur der Austenitkörnung und
die kann im aligemeinen höher sein als die Temperatur.
welche das Warmwalzen ermöglicht.
Ein Halbzeug, welches durch ein Stranggußverfahren hergestellt worden ist, hat den Nachteil, daß im
mittleren Teil Lunker vorhanden sind. Hierdurch
werden die mechanischen Eigenschaften des Stahlmaterials beeinträchtigt. Insbesondere der in den Lunkern
VO. handene Wasserstoff führt zu vermehrten Ausfällen.
Zur Beseitigung desselben hat man verschiedene Anstrengungen unternommen. Beispielsweise ist es
bekannt, die Gießgeschwindigkeit r"es Halbzeugs beim
.Stranggußverfahren zu verringern. Hierbei kann man /.war eine wirkungsvolle Unterdrückung von Lunkerbildiing,
:rzielen. jedoch ist hierbei die Produktivität bei der Herstellung der Halbzeuge erheblich erniedrigt. Die
erstrebten Vorteile einer hohen Produktivität bei niedrigen Herstellungskosten, welche mrn bei einem
Stranggußverfahreii erzielen will, können daher nicht in
ausreichendem Maße verwirklicht werden.
Der Ablauf des Walzens in Ricliiung auf die Produktdicke »d«. welche fur das herzustellende
.Stahlprodukt orwüi'.scht ist. ausgehend von einem
Halbzeug, wurde im Hinblick auf das Zusammenpressen bzw auf das Verschweißen der eingeschlossenen
!..linker bei:;; Walzen noch ni<
ht .uisrrirhend untersucht.
Man ist davon ausgegangen, daß Lunker beseitigt werden können, wenn das Redukiionsverhähnis D
(Dicke des Halbzcugs)/'c/ (Dicke des Produkts) groß
genug bemessen wird. Selbst wenn jedoch das Reduktionsverhältnis groß bemessen wird, kommt es
gelegentlich vor. daß ein Stahlmaterial, welches man durch Walzen eines Halbzeugs, das durch ein Stranggiißverfahren
hergestellt worden ist. erhalten hn! Fehlstellen aufweist, welc'ne durch Ultraschallproben
ermittelt werden können, wobei diese Fehlstellen von nicht verschweißten Lunkern herrühren, oder beeinträ'
.ltigte mechanische Eigenschaften aufweist.
Es wurden die Zusammenhänge bei jedem Durchlauf des Walzvorganges untersucht, und es wurde versucht,
das vollständige Verschweißen aller Lunker innerhalb des Halbzeugs zu bewirken. Es hat sich dabei
herausgestellt, daß, selbst wenn man das Reduktionsverhältnis groß bemißt, die Lunker manchmal verschweißt
und manchmal nicht verschweißt werden. Dies hängt von dem Wert des Reduktionsverhältnisses bei jedem
Durchlauf des Walzvorganges ab. Es hat sich herausgestellt, daß die Beseitigung von Lunker bzw. das
Verschweißen der Lunker durch Walzen nichi vom
Wert des Reduktionsverhältnisses abhängt, sondern vom Wert des vorstehend definierten Formfaktors.
Bedingung ist, daß für das Verschweißen der Lunker der Formfaktor wenigstens auf 0,8. bevorzugt auf 1,
bemessen wird, wobei das Reduktionsverhältnis gemäß der Erfindung festgelegt ist. Es ist bekannt, daß man den
Formfaktor auf den Wert 1 oder mehr bemißt, wenn die Druckkraft in Richtung des Walzens im mittleren Teil
eines gewalzten Halbzeugs vorgegeben ist. Wenn in diesem Fall Lunker vorhanden sind, ist das Material
ungleichförmig, so daß die Verteilung der Kraft auf das Material relativ kompliziert wird. Deshalb ist es bei der
herkömmlichen Technik nicht so ohne weiteres vorherzusehen, ob die Bedingung für das Verschweißen
der Lunker bei einem Formfaktor von wenigstens 1 erfüllt ist
In c'i«· Fis.6 ist die Beziehung zwischen dem
Formfaktoi üu». ~z~ Brucheinschnürung bei der
Zugprobe in Richtung der Dicke dargestellt. In dem Bereich, in welchem der Formfaktor niedriger als 0,8 ist,
verringert sich die Brucheinschnürung aufgrund von Fehlordnung, welche durch nicht verschweißte Lunker
hervorgerufen wird. In dem Bereich, in welchem der Formfaktor über 0,8 liegt, erhöht sich die Brucheinschnürung
aufgrund des Verschweißens der Lunker. Der Walzdurchgang, bei welchem der Formfaktor auf 0,8
oder geringer bemessen ist, hat keinerlei Einwirkung hinsichtlich des Verschweißens der Lunker. Dabei
werden die Einschlüsse im Stahlmaterial verlängert, wodurch die Qualität des Stahlmaterials beeinträchtigt
wird. Deshalb wird das Walzen bevorzugt bei einem Formfaktor von wenigstens 0,8, bevorzugterweise von
1,0, durchgeführt, wobei ein geringeres Reduktionsverhältnis zur Anwendung kommt. Wenn wenigstens ein
ίο Walzdurchgang mit e\mm Walzfaktor von wenigstens
0,8 durchgeführt wird, erfolgt ein Verschweißen der Lunker. Demgemäß kann man die Anzahl der
Wa!/diirchg?nge auf wenigstens einen einschränken. Ein derartiger Walzdurchgang ist am wirkungsvollsten,
i) wenn er in einer frühen Verfahrensstufe der Wal/.behandlung
durchgeführt wird. Natürlich kann er auch in der Mitte oder als Endstufe des Walzvorganges zur
Anwendung kommen. Dies hängt von der Leistungsfähigkeit des Walzwerks oder von der Dicke des
Halbzeugs im (iußzustand ab.
Ein weiterer Faktor kann bei der Erfindung beachtet werden. Dieser ist die Beziehung zwischen der
Brucheinschnürung in Richtung der Dicke Φ/ und der
Gehalt an Schwefel im Stahl.
Mn und S sind Elementen, welche unvermeidbar in dem gewöhnlichen Stahlmaterial in ausgeschiedener
Form vorhanden sind. Sie können beispielsweise als interdendritisches MnS in einer Ebene angeordnet sein.
Es hat sich außerdem herausgestellt, daß oei Blöcken oder Brammen Fehlstellen, welche einmal gebildet
worden sind, leicht in der Ebene fortschreiten, in welcher MnS abgeschieden ist. Auf diese Weise werden
Eigenschaften des Halbzeugs, insbesondere die Kerbschlagzähigkeit,
stark beeinträchtigt. Ein Grund für die Durchführung der Walzbehandlung ist, die Anordnung
von interdendritischen MnS-Ausscheidungen zu ändern. Die Walzwirkung, welche zur Änderung der Anordnung
von MnS benötigt wird, kann relativ gering sein. Beispielsweise kann ein Reduktionsverhältnis von etwa
2 genügen. Dies ist eine der Erkenntnisse, auf denen die Erfindung basiert und welche nicht so ohne weiteres aus
dem Stand der Technik abgeleitet werden konnte. De Anteil an Bearbeitung, welcher zur Beseitigung von
Materialstörungen, die durch MnS hervorgerufen worden sind, benötigt wird, entspricht einem Reduktionsverhältnis
von etwa 2. Demzufolge ist es möglich, am wirkungsvollsten das Walzen durchzuführen, indem
man ein Halbzeug herstellt, dessen Dicke doppelt so groß ist wie die Dicke des herzustelelnden Produkts. Die
Fehlordnungen des Materials, weiche durch die Anordnung in einer Ebene von MnS hervorgerufen
werden, äußern sich in der Erniedrigung der Kerbsehlagzähigkeit und insbesondere in der beträchtlichen
Verringerung der Hochlage bei der Charpy-Probe. Die
Übergangstemperatur, bei der ein Bruch in Erscheinung tritt, ist ein anderes Anzeichen für die Höhe der
Kerbschlagzähigkeit Sie wird jedoch nicht so stark beeinträchtigt. Der Hauptfaktor zur Bestimmung dieser
Temperatur ist die Austenitkorngröße, wie im einzelnen schon beschrieben wurde.
Das MnS, welches unvermeidlich in einem Halbzeug vorhanden ist, wird in Walzrichtung im Verlauf des
Walzens gestreckt. Demzufolge weisen die mechanischen Eigenschaften des Stahlmaterials eine beträchtliehe
Anisotropie auf. Insbesondere die Eigenschaft in Richtung der Dicke des Stahlproduktes ist erheblich
gestört
Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde auch die
ίο
Beziehung zwischen dem Schwefelgehall und den Walzbedingungen untersucht. Es hat sich herausgestellt,
daß Φζ hauptsächlich von dem Reduktionsverhältnis
abhängig ist, das auf das Halbzeug zur Einwirkung gebracht wird. Außerdem hängt Φζ vom Schwefelgehalt
im Halbzeug ab. Es hat sich herausgestellt, daß das anwendbare Reduktionsverhältnis durch einen gewünschten
Φ,ζ-Wert und durch den Schwefelgehalt im
Halbzeug begrenzt wird. Die Beziehung kann durch folgende Formel wiedergegeben werden:
O/d<,
0,31
, + 0,Ol
(1-ΦΖ)3
Dies ist einer der Faktoren, auf denen die Erfindung
beruht.
Die F i g. 7 zeigt den maximalen Wen D/d, wenn Φζ
!5% und 25% beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber
i,iinC-M.ires Einreißen bei Werter, für Φ.>
vnn nicht weniger als 25% erzielt wird. Für Teile der Stahlkonstruktion,
welche nicht so widerstandsfähig gegen lamellares Einreißen zu sein brauchen, ist ein Wert für
Φζ von nicht weniger als 15% zulässig. Der breite 3ereich für zulässige Reduktionsverhältnisse ist geeignet,
um Stahlprodukte mit unterschiedlichen Dicken aus einem Halbzeug mit ein und derselben Größe zu
fertigen.
Der Bereich A zeigt einen Bereich für Walzbcdingungen,
bei denen Φζ wenigstens 25% beträgt. Der Bereich A und der Bereich B überdecken die Walzbedingungen,
bei denen Φζ wenigstens 15% beträgt.
Der Schwefelgehalt, welcher auf der Abszisse in der F i g. 7 aufgetragen ist. bedeutet den Maximalwert der
Durchschnittskonzentration, welche mit Hilfe herkömmlicher Analysen gemessen wird, wenn im Halbzeug
eine inhomogene Schwefelverteilung vorhanden
Mechanische Eigenschaften
ist. Im Falle der Herstellung des Halbzeugs durch ein
Stranggußverfahren bedeutet dies, daß dies der Schwcicl^eha.: in der mittleren Ausscheidungsregion
ist.
Das Halbzeug braucht lediglich die Anforderungen, welche gemäß Her Erfindung gestellt werden, zu
erfüllen. Das Halbzeug ist nicht begrenzt auf ein bestimmtes Herstellungsverfahren.
Die vorstehende Beschreibung ist auf eine Stahlplatine abgestellt. Vorliegende Erfindung kann jedoch nicht
nur bei einer Stahlplatine als herzustellendes Stahlprodukt angewendet werden, sondern auch bei Stahlprofilen,
bei Stahlstäben usw. Bei Stahlprofilen ändert sich die Dicke des Produktes mit jedem Teil des Produktes.
Es ist jedoch nur notw endig, daß das Reduktionsverhältnis
des Teils des Profils, an welchem eine bestimmte Kerbschlagzähigkeit verlangt wird, auf 2 bis 6.
insbesondere 2 bis 4. beschränkt ist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der
2n l'rfinrliing dargestellt.
Aus einem Block mit einer Dicke von 100 mm wird durch Warmwalzen eine Stahlplatte mit einer Dicke von
35 mm gefertigt und durch Luft gekühlt.
Das Material enthält folgende Elemente: 0.1 b% C.
0,25% Si. 0.74% Mn, 0.015% S. wobei die Prozentangaben
Ge\v.-% sind.
Die mechanischen Eigenschaften der Platte, welche in
der vorstehend geschilderten Weise hergestellt worden ist. sind in der Tabelle 1 im Vergleich zu einer
herkömmlich hergestellten Platte gezeigt.
Es wurde für den Zugversuch eine Zugprobe nach
DIN 50 125 (Anfangsrncßlä'nge 50 mm; Durchmesser
10 mm) verwendet. Für den Kerbschlagbiegeversuch mit einem Versuchsaufbau nach Charpy wurde eine
ISO-Spitzkerbprobe verwendet.
| Proben- | Probenlage | Halbzeug- | Walz- Dicke des | Streckgrenze | 0C | Zugfestigkeit |
| Nr. | dicke | temperatur Endprodukts | ||||
| (mm) | (mm) | (N/mm2) | (%) | (N/mm2) | ||
| Erfindung | ||||||
| 1 | 1/4 d | 284,2-303,8 | 441-480,2 | |||
| 1/2 d | 100 | 1050 35 | 254,8-284,2 | 450,8 | ||
| Stand der | ||||||
| Technik | ||||||
| 3 4 |
1/4 d 1/2 d |
210 | 1050 35 | 264,6-284,2 264,6 |
441-450,8 460,6 |
|
| Proben | Überganss | KerbscMagarbe | WL KcrKcHagarbeit C Φ L | ΦΖ | ||
| temperatur f. | ||||||
| (0C) | (J) | (J) 1%) |
| 1 | -10- | --20 | 137- | 156 | 98 | -107 | 60-70 | 60-70 |
| 2 | -10 | 147 | - | 60-70 | 60-70 | |||
| 3 | -15- | --20 | 117- | 137 | 39 | -6« | 60-70 | 50-60 |
| 4 | -20 | 127 | _ | 60-70 | 50-60 |
42
18
Aus 'Jl1C vorstehenden Tabelle ergibt sieh, daß das
nach der Erfindung hergestellte Produkt die erwünschten isotropen Eigenschaften aufweist, wobei das nach
dem Stand der Technik hergestellte Produkt glue
Eigenschaften, ausgenommen die llochiagc der Kerb-Schlagzähigkeit
in C -Richtung und '/'/. aufweisen kanu.
IU' i s ρ i e I 2
Ks wurde ein Halb/eng verwendet, das in einem SirangguUverfahrcn hergestellt worden ist. Das .Stahlmaterial
enthielt 0.14% C, 0,28"/>
Si. 1.35°/<. Mn. 0.01% S,
Mechanische Eigenschaften
0,01 b% P. Die Pro/entangaben sind Gewichtsprozentangaben
für einen 490-N/mm2-Stahl. Dieses Stahlmatc·
rial wurde gemäß der Erfindung und in herkömmlicher Weise behände'1.. Die Ergebnisse, ;r,:;hc-.ondeie der
Vergleich Jer irieulianisencii ί igenschaflen, sind >n der
TaKeI! : ? wiedergegeber.. Die fV'bc für den Zugversuch
entspricht DIN 50 125 (Ausgangsmeßlän,;e 50 mm,
Durchmesser 10 mm). Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen. dJs das Wal/vcrfahren gemäß der Erfindung erhebliche
Verbesserungen der mechanischen Ε;ί jnschafun in
Dickenriehtung bringt.
Material Walzverfahren
Dicke
Zugfestigkeit in /.-Richtung
Brucheinschnürung in
Z.-Richtung
Z.-Richtung
Zugfestigkeit
in /-Richtung
in /-Richtung
{N/mnr)
Brucheinschnürung ii.
/-Richtung
/-Richtung
(S)
Erfindung
20 30
20 30
529,2 519,4
529,2 509,6
509.6
509,6
509,6
372,4*
392*)
392*)
48
53
53
10
13
13
*) Bruch vor Erreichen der maximalen Spannung (zeigt die Spannung beim Bruch).
Beispiel Ϊ
Die Suihlzusammenset/ung des Halbzeugs, welche
verwendet wurde, enthielt 0.14% C. 0,28% Si. 1.35% Mn.
bekannter Verfahren und die mechanischen iM-.'enschaften
der erhaltenen Produkte Sinti in dct Tabelle i
einander gegenübergestellt. Die Zugprobe für den Zugversuch enispr.un DIN 50 125 (AusgangsmelMänge
0.01 5% S oder 0.032% S. 0.0lb% P. Die Prozentangaben j·-, 50 mm: Durchmesser 10 mm). Die Übergangstenipera
bedeuten Gew.-% für einen 490-N/mm-'-Slahl. Die
Wal/verfahren gemäß der Erfindung und gemäß
tür wurde m ' einem Versuchsaufbau nach Ch.irpy und
einer lSO-Spü/kerbprobe ermittc'i
Mechanische Eigenschaften
Material Walzverfahren
Schwefelgehalt Reduktions- Austeniikomgröße Übergangs
verhältnis (ASTM Nr.) des temperatur in '
Halbzeugs vor dem (wt %) Walzen
Erfindung
| 0,015 | 3 | +3.5 | -25 | 40 |
| 0,032 | 3 | +2,5 | -20 | 21 |
| 0,015 | 8 | -0,5 | -10 | 11 |
| 0,032 | -1.0 | + 8 | i9 |
Die Erfindung zeigt somit ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes, bei dem das Verhältnis von Ausgangsdicke (Z)) des Halbzeugs im GuQzustand zur Enddicke (d) des gewalzten Produktes Werte von 2 bis 6 aufweist.
Das hergestellte Produkt hat hervorragende mechanische Eigenschaften.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes mit verbesserter Kerbschlagzähigkeit durch Warmwalzen
von Blöcken und Brammen als Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14371775A JPS5266862A (en) | 1975-12-01 | 1975-12-01 | Method of making steel material |
| JP7439076A JPS58921B2 (ja) | 1976-06-25 | 1976-06-25 | 鋳片の圧延法 |
| JP11045976A JPS6035201B2 (ja) | 1976-09-14 | 1976-09-14 | 連続鋳造鋳片の圧延法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2654504A1 DE2654504A1 (de) | 1977-06-08 |
| DE2654504C2 true DE2654504C2 (de) | 1982-12-02 |
Family
ID=27301483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (6)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE2654504C2 (de) |
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| GB (1) | GB1556072A (de) |
| IT (1) | IT1074206B (de) |
| SE (1) | SE426556B (de) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0722805B2 (ja) * | 1990-02-15 | 1995-03-15 | 新日本製鐵株式会社 | 帯体および条用鋳片の水平回転連続鋳造装置および鋳片の製造方法 |
| DE69326521T2 (de) * | 1992-04-17 | 2000-03-09 | Nippon Steel Corp | Dünnes band aus austenitischem rostfreiem stahl, daraus hergestellte gewalzte platte und verfahren |
| US5537851A (en) * | 1993-01-05 | 1996-07-23 | Aluminum Company Of America | Sheet product produced by massive reduction in last stand of cold rolling process |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5324892B2 (de) * | 1972-10-19 | 1978-07-24 |
-
1976
- 1976-12-01 FR FR7636266A patent/FR2333586A1/fr active Granted
- 1976-12-01 GB GB50112/76A patent/GB1556072A/en not_active Expired
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- 1976-12-01 IT IT52413/76A patent/IT1074206B/it active
- 1976-12-01 US US05/746,307 patent/US4119442A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-12-01 SE SE7613497A patent/SE426556B/xx unknown
Also Published As
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| US4119442A (en) | 1978-10-10 |
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| FR2333586A1 (fr) | 1977-07-01 |
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| IT1074206B (it) | 1985-04-17 |
| SE426556B (sv) | 1983-01-31 |
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