DE2659614C3

DE2659614C3 - Verfahren zur Herstellung eines ferritischen rostfreien Stahlbleches, insbesondere Tiefziehbleches

Info

Publication number: DE2659614C3
Application number: DE19762659614
Authority: DE
Inventors: Satohiro Yokohama Hayami; Soichi Izumi; Munetsugu Kawasaki Matsuo; Ryoji Terakado
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2659614A1; DE2659614B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ferritischen rostfreien Stahlbleches, welches insbesondere zu Tiefziehzwecken verwendet werden soll, bei dem ein Block oder Halbzeug warmgewalzt und abschließend kaltgewalzt und geglüht wird.

Insbesondere ein rostfreier Stahl, welcher klassifiziert ist nach AISI, Typ 430, kann zu Tief/iehzweeken verwendet werden. Unschöne Fehler, welche beim Tief ziehen entstehen können, sind g'atähnliche, strangähnliche Fehler bzw. waschbrctlähnliche Oberflächen auf den tiefgezogenen Teilen. Derartige Fehler sind im englischen Sprachgebrauch bekannt als »ridging«, »roping« oder »washboard«. Derartige Fehler treten insbesondere dann auf, wenn die Metalle in einer Richtung zu einem Blech, einem Band oder einem Wickel gewalzt werden und anschließend einer Kaltverformung, wie beispielsweise einem Tiefziehprozeß, unterworfen werden. Gratähnliche Fehler werden durch abwechselnde Grate und Riefen in der Oberfläche gebildet. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um Eindrücke oder Ausbrüche in der Oberfläche in Walzrichtung des Metalls. Diese Oberflächendefekte beeinträchtigen das Aussehen des geformten Gegenstandes. Um ein gefälliges Aussehen des Gegenstandes zu erzielen, ist es daher notwendig, die Oberfläche zu schleifen und zu polieren, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet. Die Verwendung von ferritischem rostfreien Stahl bei Verformungen ist wegen der schlechten Verformbarkeit, insbesondere wegen der schlechten Tiefziehfähigkeit dieses Stahls problematisch. In erster Linie treten die im vorstehenden erwähnten Oberflächenfehler, insbesondere Gralbildungen, auf. Außerdem bereitet, wie schon erwähnt, die Verformbarkeit ebenfalls Schwierigkeiten. Um eine Bearbeitung bzw. Verarbeitung von ferritischem rostfreien Stahl in größerem Umfang zu ermöglichen, müssen daher diese Nachteile beseitigt werden.

Zur Beseitigung der vorstehend erwähnten Oberflächenfehler, insbesondere der Gratbildung, werden seit langer Zeit schon Anstrengungen unternommen. Man geht dabei davon aus, daß die Gratbildung in ferritischem rostfreien Stahl durch das anisotrope Formänderungsvermögen des Walzgutes bzw. der gewalzten Bänder hervorgerufen wird. Dieses anisotrope Formänderungsvermögen entsteht hauptsächlich während des Warmwalzens. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um bis zu einem gewissen Ausmaß die Gratbildung zu beseitigen. Beispielsweise ist aus der US-Patentschrift 31 28 211 ein Verfahren zur Verringerung der Gratbildung bekannt, bei welchem die Eigenschaften der Körnung gesteuert werden durch den chemischen Aufbau des Stahls, durch bestimmte Hilfsmittel zur Herstellung von gleichachsigen feinen Kornblöcken, durch ein Warmwalzen bei niedriger Temperatur und durch ein Kaltwalzen in wenigstens zwei Walzstufen, wobei zwischen die Stufen ein Glühverfahren geschaltet ist. Dieses Verfahren kommt in großem Maße bei Walzwerken zur Anwendung. Es ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bezüglich der niedrigen Temperatur beim Warmwalzen, da hierbei das harte Metall in einem Zustand eines hohen Deformatiunswiderstandes gewalzt wird. Man benötigt daher ein Walzwerk mit hoher Leistung, was einen beträchtlichen Aufwand bedeutet. Außerdem resultieren hieraus Oberflächenfehler. Die niedrige Temperatur beim Warmwalzen erzielt man dadurch, daß man das Warmwalzen unterdrückt und das Material dabei in der Warmwalzstrecke liegen läßt. Auf diese Weise wird jedoch die Produktivität des Warmwalzwerkes erheblich verringert. Um die Tendenz zur Gratbildung zu verringern, ist es notwendig, daß man ein Kaltwalzverfahren in wenigstens zwei Stufen folgen läßt. Dies steht im Gegensatz /u dem einstufigen Kaltwalzen bei der Herstellung von Blechen aus Stahl mil niedrigem Kohlenstoffgehalt, welche für das Tiefziehen bestimmt sind. Andererseits ist es bekannt, daß die Tiefziehfähigkeit von Stahlblechen von ihrer bleibenden Formänderungsfähigkeit abhängen. Die plastische bzw. bleibende Formänderung r ist definiert durch die Begriffe der Dehnung bzw. Bruchdehnung oder Querdehnung oder Einschnürung bzw. Brucheinschnürung und Schiebung. Diese werden ermittelt beim Zugversuch an einem Blechmaterial, wobei der Widerstand gegen eine Verdünnung während des Kaltverformens des Blechmaterials gemessen wird. Außerdem hängt das plastische Formänderungsvermögen von der kristailographischen Struktur, welche parallel zur Walzebene des Materials ausgerichtet ist, ab. Die ebene Anisotropie des Formänderungsvermögens, d. h. der r-Werte in einem Blech, insbesondere die Unterschiede der r-Werte in Richtungen längs, diagonal und quer zur Walzrichtung, ist bestimmt durch die Ausrichtung der kristailographischen Struktur bezüglich der Walzrichtung des Materials. Wenn die r-Werte in verschiedenen Richtungen eines Bleches stark voneinander abweichen, ergeben sich beispielsweise beim Ziehen von Bechern Oberflächenfehler in Form von Ansätzen. Demzufolge ist ei notwendig, daß man bei der Verbesserung der Tiefziehfähigkeit von ferritischem rostfreien Stahl nicht nur eine hohe Güte bezüglich des r- Wertes (Formänderungsvermögen) erzielt, sondern auch Bleche gewinnt mit ebener Isotropie. Zur Verbesserung bzw. Erhöhung des r-Wertes ist es aus der US-Patentschrift 37 13 813 bekannt, die chemische Zusammensetzung des Stahles entsprechend einzustellen bzw. zu steuern. Dies will man durch eine niedrige Temperatur beim Warmwalzen und durch ein zweistufiges Kaltwalzen erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung eines ferritischen rostfreien Stahlbleches zu zeijen, welches hervorragende Tiefzieheigenschaften aufweist und bei dessen Herstellung die notwendigen Verfahrensschritte verringert sind und Schwierigkeiten beim Walzen beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeigt die Erfindung ein Verfahren .ur Herstellung eine^ gratfreien ferritischen. zum Tiefziehen geeigneten rostfreien Stahlbleches, bei welchem ein Halbzeug oder ein Block aus ferritischem rostfreien Stahl warmgewalzt wird, das warmgewalzte Blech bei einer Temperatur von 75O⁰C bis 450⁰C aufgewickelt und ohne Abkühlung innerhalb eines Temperaturbereiches von 700 C und 450^cC gewalzt wird, wobei eine Verringerung von wenigstens 15% durch ein Walzwerk hervorgerufen wird, welches getrennt von der Warmwalzstraße angeordnet ist, bei dem ferner das Blech einem fortlaufenden Glühen unterworfen wird.

Gemäß der Erfindung wird daher ein Halbzeug oder ein Block aus ferritischem rostfreien Stahl, welcher tiefziehbar sein soll, warmgewalzt und bei einer Temperatur von 450⁰C bis 750⁰C aufgewickelt. Das aufgewickelte Blech wird ohne Abkühlung mit Hilfe eines Walzwerkes in warmem Zustand gewalzt, v/elches getrennt vom Bandstahlwarmwalzwerk angeordnet ist. Hieran schließt sich ein fortlaufendes Glühen an. Dann wird kaltgewalzt und am Ende noch einmal geglüht.

Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß man einen ferritischen rostfreien Stahl mit den gleichen Walzverfahren behandeln kann wie Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (niedrig gekohlter Stahl). Man kann ein normales Warmwalzen anstelle des Warmwalzens bei niedriger Temperatur anwenden sowie ein einstufiges Kaltwalzen. Man benötigt lediglich einen ergänzenden Bearbeitungsschritt, welcher ohne weiteres außerhalb der Walzstrecke durchgeführt werden kann, ohne daß die Walzstrecke irgendwie nachteilig beeinflußt wird.

Darüber hinaus kann die Tiefziehfähigkeit des Stahls verbessert werden unabhängig von dem chemischen Aufbau.

Die Erfindung soll anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. la, Ib, Ic Darstellungen der |100| Zonen von Glühtexturen eines ferritischen rostfreien Stahles, welcher bei 850°C, 55O¹ C und 20 C gewul/t ist. Die Textur des Stahls, welcher bei 550°C in warmem Zustand gewalzt ist, ist charakterisiert durch eine breit gestreute Orientierung;

Fig. 2a. 2b, 2c metallographische Aufnahme in mikroskopischem Maßstab, welche Änderungen des Rekristallisationsverhaltens beim Glühen von ferriti- γ schem rostfreien Stahl bei einem Walzen in warmem Zustand bei 700⁰C bei einer Heizgeschwindigkeit von 0,01°C/s, l°C/s und 10°C/s. Man erhält eine feine Kornstruktur mit gleicher Achse bei Erhöhung der Heizgeschwindigkeit wahrer··! >,.' Glühens beim Wal- w zen des ferritischen rostfreien Stahls in warmem Zustand;

Fig. 3a, 3b, 3c verschiedene Ansichten von Gegenständen aus Stählen, welche hergestellt sind

a) unter Anwendung eines Walzverfahrens in warmem Zustand mit anschließendem einstufigen Kaltwalzen,

b) unter Anwendung eines herkömmlichen Warmwalzens, welchem sich ein Kaltwalzen in zwei Stufen mit zwischengeschaltetem Glühen angeschlossen hat und

ϊ c) durch das erfindungsgemäße Warmwalzverfahren, welchem sich ein einstufiges Kaltwalzen angeschlossen hat, wobei ein titanstabilisierter ferritischer rostfreier Stahl verwendet wurde.

ι Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Zur Herstellung von ferritischem rostfreien Stahl mit minimaler Gratbildungseigenschaft und hervorragender Tiefziehfähigkeit ist es notwendig, daß man die kristallographische Textur bzw. das kristallographische Gefüge steuert. Wie schon erwähnt, hängt die Tiefziehfähigkeit hauptsächlich von der Textur ab. Das Auftreten von Gratbildung und ähnlichen Fehlern gründet sich auf das anisotropische Formänderungsvermögen sich gegenüberstehender Texturen. Ein neuarti ges Gratbildungsverhalten ist bei einem titanstahl!; sierten ferritischen rostfreien Stahl mit äußerst niedri gern Kohlenstoffgehalt gefunden worden. Dieser Stahl wurde mit Hilfe eines herkömmlichen Verfahrens ei zeugt, wobei eine scharf (554| (255) orientierte kii stallographische Textur, welche für die Tief/iehfahig keit von Vorteil ist, entwickelt wurde. Die neuartige Gratbildung ergab sich deutlich sichtbar bei der Verformung durch Dehnung diagonal zur Walzrichtung im Gegensatz zum Auftreten der herkömmlichen Gratbildung in Längsrichtung zur Verformung durch Dehnung. Es hat sich herausgestellt, daß diese Gratbildung durch das anisotrope Formänderungsver mögen des Stahlbandes in entgegengesetzten Richtungen, insbesondere in (554), [225] und (554), [225] hervorgerufen wird. Diese Richtungen liegen diagonal zur Dehnverformung. Um die Gratbildungstendenz in den Ciriff /u bekommen und um die Ziehfähigkeil /u verbessern, schlägt daher die Erfindung vor, die Textur in der Weise zu steuern, daß eine Dispersion der Ausrichtung der Textur in Walzrichtung in Erscheinung tritt, wobei eine bevorzugte Orientierung für die Ziehfähigkeit parallel zur Walzebene beibehalten wird. Bei der Untersuchung der Texturbildung in ferritischem rostfreien Stahl hat sich herausgestellt, daß drei Arten von Texturen auftreten, welche durch die Walztemperatur klassifiziert werden können. Bei dem Warmwalzverfahren, welches die Niedrigtemperaturbearbeitung enthält, treten unterschiedliche Texturänderungen über die Dicke des gewalzten Bandes in Erscheinung. Diese sind eine Folge der Glühbehandlung beim Warmwalzen. Insbesondere im mittleren Teil tritt eine ziemlich starke Textur, welche in {100} (011) ausgerichtet ist, in Erscheinung. Diese Textur bleibt beibehalten auch nach dem Kaltwalzen und Glühen. Diese Textur beeinträchtigt die Tiefziehfähigkeit, und es ist notwendig, sie in einem wenigstens zweistufigen Kaltwalzverfahren zu verringern. Diese Textur beeinträchtigt nämlich die TiefziehfähigKeit am meisten. Beim Kaltwalzen haben die Kristalle das Bestreben, ihre (01 l)-kristallaehsen in Walzrichtung auszurichten und diese nach dem Glühen wieder in (554) (225)-Richtimgen umzuorientieren. Eine Wiederholung des Kaltwalzens und des Glühens bringt jedoch ein Anwachsen des ebenen Anisolropiegrades der r-Werte.

Eine andere Art der Textur, welche beim Walzen in warmem Zustand sich ausbildet, wurde gefunden. Das »Walzen in wannein Zustand« bedeutet ein Walzen,

während welchem keine Rekristallisation in Erscheinung tritt im Gegensatz zum Warmwalzen, bei welchem wenigstens zum Teil eine Rekristallisation auftritt.

Beim Walzen des ferritischen rostfreien Stahles innerhalb eines Temperaturbereiches von 750°C und 450°C entwickelt sich eine stumpfe Textur, welche durch eine schwache Ausrichttendenz charakterisiert ist. Diese bleibt nach dem Kaltwalzen und Glühen beibehalten. Diese Textur trägt zur Verringerung der Gratbildungstendenz bei. Außerdem verringert diese Textur die ebene Anisotropie der r-Werte bei hohem Durchschnittswert. Auf diese Weise läßt sich eine beträchtliche Verbesserung der Tiefziehfähigkeit des ferritischen rostfreien Stahles erzielen. Durch das sogenannte Walzen in warmem Zustand wird ein anderer metallurgischer Aspekt bei der Verbesserung der Tiefziehfähigkeit gewonnen.

Wie schon erwähnt, hat die Gratbildung ihren Grund in der anisotropischen Formfähigkeit der Bänder, so daß man solche Bänder, welche eine in der Warmwalzstufe gebildete längliche Körnung aufweisen, möglichst verringert werden müssen.

Im Temperaturbereich von 500°C bis 700⁰C ist der Unterschied des Formänderungswiderstandes zwischen Ferrit und Austenit sehr groß. Wenn der Stahl vor dem Umsetzen des Austenits innerhalb dieses Temperaturbereiches gewalzt wird, wandelt sich weiches Ferrit bevorzugt in hartes Austenit um, so daß Schiebungen auftreten, welche durch die länglichen Körner verlaufen, so daß Bänder aufgebrochen werden. Demgegenüber bringt das Walzen in warmem Zustand einen erheblichen Fortschritt. Dieser Fortschritt besteht auch gegenüber dem herkömmlichen Warmwalzen und ist darin zu sehen, daß sich Ferrit und Austenit gleichmäßig in längliche Körner umwandeln und auf diese Weise ausgedehnte Bänder gebildet werden können. Die länglichen Austenitkörner geben Kohlenstoff bzw. Karbide ab, welche nach der Umwandlung in Walzrichtung ausgerichtet werden. Auf diese Weise wird ein Aufbrechen der Bänder in den darauffolgenden Bearbeitungsschritten unterbunden. Man gewinnt daher durch das sogenannte Walzen in warmem Zustand, bei welchem keine Rekristallisation stattfindet, sowohl bezüglich der Gratbildung als auch der Ziehfähigkeit des ferritischen rostfreien Stahls erhebliche Verbesserangen.

Darüber hinaus hpt sich herausgestellt, daß bei Anwendung des Walzens in warmem Zustand folgende Behandlungsschritte vereinfacht werden können. Bei herkömmlichen Verfahren wird das warmgewalzte Material einer Kasienglühung unterworfen, da sich herausgestellt hat. daß ein offenes oder fortlaufendes Glühen des warmgewalzten Materials innerhalb kurzer Zeit sich als nicht so wirksam erwiesen hat wie das Kastenglühen.

Ein fortlaufendes kurzzeitiges Glühen erweist sich jedoch bei dem Material, welches in warmem Zustand gewalzt worden ist, als wirkungsvoll, da eine vollständige Rekristallisation des in warmem Zustand gewalzten Materials stattfindet und auf diese Weise Bänder mi beseitigt werden. Es ist bekannt, daß die Rekristallisation durch Restspannungen, welche im Material noch vorhanden sind, vorangetriebt_n wird. Da derartige Spannungen im warmgewalzten Stahlband jedoch während des Walzens und des Aufwickeins beseitigt bs worden sind, ist die Kraft, welche die Rekristallisation zum Fortschreiten bringt, relativ schwach. Beim Walzen in warmem Zustand werden jedoch in vorteilhafter Weise die Spannungen beibehalten bzw. gespeichert. Dies beruht darauf, daß beim Walzen in warmem Zustand keine Rekristallisation in Erscheinung tritt.

Auch beim Warmwalzen mit niedriger Temperatur kann man Spannungen im Material beibehalten bzw. speichern. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Bänder in weiterem Umfang bei einem kontinuierlichen kurzzeitigen Glühen aufgebrochen werden als beim Kastenglühen. Wie sich herausgestellt hat, können nach einer Walzbehandlung in warmem Zustand die Spannungen in ausreichendem Maß beibehalten werden, so daß während einer kurzzeitigen Erhitzung des Materials eine ausreichende Rekristallisation hervorgerufen werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, ein kontinuierliches Glühen bzw. fortlaufendes Glühen durchzuführen. Es ergibt sich hierbei nicht nur eine Steigerung der Produktivität, sondern auch eine Qualitätsverbesserung des ferritischen rostfreien Stahls.

Das geglühte Produkt wird entzundert und dann kaltgewalzt. Beim herkömmlichen Verfahren geschieht das Kaltwalzen in wenigstens zwei Stufen, wobei zwischen die Stufen ein Glühen geschaltet ist. Auf diese Weise erhöht sich der Produktionsaufwand. Bei Anwendung des Walzens in warmem Zustand wird dieser Aufwand eingespart. Bei Anwendung des Walzens in warmem Zustand reicht es aus, ein einstufiges Kaltwalzen durchzuführen, und man erhält trotzdem eine hervorragende Tiefziehfähigkeit im Hinblick auf Gratbildung und plastische Anisotropie. Ein zweistufiges Kaltwalzen nach dem Walzen in warmem Zustand bringt keine Vorteile, da das Kaltwalzen das Bestreben hat, die erwünschte Textur, welche während des Walzens in warmem Zustand gebildet worden ist, zu zerstören. Insofern erweist sich das Walzen in warmem Zustand als am meisten wirkungsvoll für die Verbesserung der Tiefziehfähigkeit, wobei die Gratbildung beträchtlich verringert wird und eine hohe Produktionsrate des ferritischen rostfreien Stahles möglich ist.

Die Erfindung zeigt darüber hinaus eine Durchführung des Walzens in warmem Zustand in einem Warmwalzwerk. Ein modernes Warmwalzwerk besitzt Walzen, die mit hoher Geschwindigkeit umlaufen. Bei hoher Walzgeschwindigkeit besitzt der ferritische rostfreie Stahl einen hohen Formänderungswidersland selbst beim Warmwalzen. Demzufolge treten häufig Oberflächenfehler auf, insbesondere während der Endbearbeitung bei niedriger Temperatur. Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann das Material ohne Unterbrechung warmgewalzt werden, wobei die Endbe!iiiiiuiuiigMt;iii[.>L-i aiui bei eiwa 90(TC iiegi. Del ferritische rostfreie Stahl ist dabei so weich wie unlegierter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Daraufhin wird das warmgewalzte Blech innerhalb eines Temperaturbereiches von 750° C bis 450° C aufgewickelt. Das aufgewickelte Blech wird in ein Walzwerk gebracht, in welchem es in warmem Zustand gewalzt wird. Es wird ein Temperaturabfall des aufgewickelten Bleches verhindert Hierzu kann beispielsweise eine entsprechende Abdeckung dienen. Das aufgewickelte Material strahlt jedoch seine Wärme nur langsam ab. Das Walzen in warmem Zustand kann bei einer Temperatur durchgeführt werden, welche etwa 50° C niedriger liegt als die Aufwickeltemperatur. Es kann hierbei eine Zeit von etwa einer halben Stunde, gerechnet von der Aufwickelzeit, vergehen.

Das Walzen in warmem Zustand kann in bevorzugter Weise so durchgeführt werden, daß eine Dickenvermin-

derung von bis zu 60% in einem Walzwerk mit einem oder zwei Gerüsten durchgeführt werden. In einem Walzwerk mit einem Gerüst wird die Dickenverringerung des Materials in der Weise erzielt, daß es zweimal durch das Walzwerk geführt wird, wobei beim zweiten Mal die Transportrichtung des Blechs umgekehrt ist. Während dieses Walzens kann das Material auf der gewünschten Temperatur gehalten werden, da während des Walzens ausreichend Wärme erzeugt wird und die Wärmeemission aus dem aufgewickelten Blech niedrig ι ο ist. Das Walzen kann bei relativ niedriger Geschwindigkeit in einem getrennten Walzwerk durchgeführt werden. Man erhält dabei eine Verformung bei niedriger Walzgeschwindigkeit. Die Errichtung eines Walzwerkes, welches in warmem Zustand das Walzen durchführt, kann daher ohne weiteres installiert werden, ohne daß hierzu eine besondere Technik notwendig ist

Um einen Wärmeverlust während des Walzens in warmem Zustand zu verringern, können die Walzen des Walzwerkes, in welchem das Walzen in warmem Zustand durchgeführt wird, mit einem Gemisch aus einem Gas hoher Temperatur und einem Kühlmittel versorgt werden. Indem man den Anteil des Gases mit hoher Temperatur oder des Kühlmittels ändert, können die Walzen und damit auch das gewalzte Material auf der gewünschten Temperatur gehalten werden.

Durch Anwendung des Walzens in warmem Zustand als zusätzliches Hilfsmittel läßt sich ferritischer rostfreier Stahl in der gleichen Weise herstellen wie unlegierter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Man erhält ein Blech, das frei von der Neigung zur Gratbildung ist, und das eine ausgezeichnete Tiefziehfähigkeit besitzt.

Im folgenden werden die Bedingungen noch einmal zusammengetragen, um das Verfahren so durchführen zu können, daß die Gefahr der Gratbildung auf ein Minimum reduziert ist und die Tiefziehfähigkeit verbessert wird.

Der chemische Aufbau des Metalles selbst spielt keine Rolle, da, wie im vorstehenden aufgrund physikalischmetallurgischer Basis der ferritische rostfreie Stahl .*o einer Textursteuerung unterworfen wird. Demzufolge ist die Art des Stahls bzw. seine Zusammensetzung, bei welcher vorliegende Erfindung angewendet werden soll, allein durch seine spätere Verwendung bzw. Anwendung bestimmt. Die Stahlarten, welche beim Tiefziehen verwendet werden, sind in der AISI-Klassifikation die Typen SUS 430, SUS 429 oder SUS 405. Die Bereichsgrenzen dieser Stahltypen sind gemäß der AISI-Klassifikation folgende:

Cr:
C:

Si:
P:
S:

!!,50—18,00
maximal 0.10
maximal 1,0
maximal 0,04
minimal 0,03

50

Mangan kann bis zu einem Gehalt von etwa 2% zur Verbesserung der Schweißfähigkeit auch über die maximale Grenze der AISI-Klassifikation zugegeben werden, ohne daß die Ergebnisse, weiche durch vorliegende Erfindung erzielt werden sollen, beeinträchtigt werden. Die Zugabe von karbid- bzw. kohlenstoffbildenden Elementen wie beispielsweise Titan oder Niob, weiche zur Verbesserung der Tiefziehfähigkeit von unlegiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und von ferritischem rostfreien Stahl bekannt sind, ist möglich. Insbesondere besitzt ein Stahl ■ vom Typ 430, welcher 0,1-0.5% Titan bis zu 0,02% Kohlenstoff und bis zu 2% Mangan enthält, gute

b0

b5 Tiefzieheigenschaften sowie einen hohen Bruchwiderstand nach Schweißen. Dieser Stahl ist jedoch nicht frei von Gratbildung, insbesondere von der im vorstehenden beschriebenen neuen Art der Gratbildung. Dieser Stahl kann gemäß der Erfindung bearbeitet werden, wobei eine weitere Verbesserung der Tiefziehfähigkeit und eine Beseitigung der Gratbildung möglich ist, wie aus dem folgenden Beispiel zu ersehen ist.

Das Walzen in warmem Zustand wird unter Ausnutzung der zugrunde liegenden metallurgischen Prinzipien durchgeführt.

Die Textureigenschaften, welche durch das Walzen in warmem Zustand erzielt werden sollen, werden in einem Temperaturbereich von 700⁰C bis 450⁰C und insbesondere in einem Temperaturbereich von 650⁰C bis 500° C erreicht. Der Unterschied des Formänderungswiderstandes zwischen Ferrit und Auslenit ist in diesem Temperaturbereich groß, so daß ein Aufbrechen von Bändern in Erscheinung tritt. Um die Bildung der erwünschten Textur zu erzielen, ist es notwendig, daß das Material mit einer Dickenverringerung von mindestens etwa 15% und bevorzugt 40—60% gewalzt wird. Im Hinblick auf den Formänderungswiderstand des Stahls wird die untere Temperaturgrenze der Walztemperatur auf 45O⁰C gelegt, während die obere Grenze der Dickenverringerung bei etwa 60% liegt.

Als vorbereitender Schritt für das Kaltwalzen erweist sich ein kurzzeitiges kontinuierliches Glühen bei der Beseitigung der Gratbildung als wirkungsvoller als ein Kastenglühen. Diese verbesserte Wirkung des fortlaufenden Glühens erklärt sich aufgrund eines verbreiteten Auftretens des Aufbrechens von Bändern bei beschleunigter Rekristallisation bei rascher Erhitzung. Wie aus Fig.2 zu ersehen ist, schreitet die Rekristallisation umfangreich fort, wenn die Erhitzungsgeschwindigkeit l°C/s überschreitet und wenn die Erhitzungsgeschwindigkeit insbesondere innerhalb des Bereiches von 5°C/s bis 100° C/s gewählt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung irn einzelnen beschrieben.

Beispiel 1

Es wird ein Block vom Stahltyp SUS 430 verwendet. Dieser Stahl enthält 16,50% Chrom, 0,01% Kohlenstoff, 0.30% Silizium, 1,29% Mangan, 0,02% Phosphor, 0,007% Schwefel, 0,24% Titan, 0,15% Aluminium und 0,01% Stickstoff. Aus dem Block werden zwei Halbzeuge hergestellt. Eines der Halbzeuge wird bei einer niedrigen Temperatur in herkömmlicher Weise warmgewalzt und das warmgewalzte Produkt wird einem Kastenglühen unterworfen. Das kastengeglühte Produkt wird in zwei Teile aufgeteilt und mit 84% Dickenverringerung in einem einstufigen Verfahren kaltgewalzt und in einem zweistufigen Verfahren mit einer Dickenverringerung von 60% pro Stufe kaltgewalzt. Das andere Halbzeug wird bei einer Endtemperatur von 900⁰C warmgewalzt und bei 650⁰C aufgewikkelt. Das Material wird dann mit 50% Dickenverringerung in zwei Durchgängen bei etwa 600⁰C in warmem Zustand gewalzt, entzundert und während drei Minuten in einer neutralen Atmosphäre bei 900⁰C geglüht. Das geglühte Material wird mit einer Dickenverringerung von 70% kaltgewalzt, so daß die gleiche Dicke des Blechs erzielt wird, wie bei den in herkömmlicher Weise hergestellten Stahlblechen. Das Glühen, welches sich an

das Kaltwalzen anschließt, wird bei 850⁰C während drei Minuten, unabhängig von den vorausgegangenen Bearbeitungsschritte η durchgeführt. Die drei Bleche wurden beim Ziehen eines Behälters bzw. Bechers und im Zugversuch geprüft. Die Ergebnisse sind in der s F i g. 3 wiedergegeben. Das Produkt, welches nach dem herkömmlichen Warmwalzen in einem einstufigen Verfahren kaltgewalzt worden ist, zeigt Gratbildung auf der gesamten Oberfläche des gezogenen Behälters, wobei sein T^Wert am niedrigsten ist. Das Produkt, in welches in einem zweistufigen Verfahren nach dem herkömmlichen Warmwalzen kaltgewalzt worden ist, zeigt in den Bereichen, welche mit Pfeilen bezeichnet sind, scharfe Gratbildung. Der r-Wert ist etwas höher, jedoch zeigt sich eine ebene Anisotropie des r-Wertes. Insbesondere zeigen sich Unterschiede der r-Werte in Längsrichtung L, Diagonalrichtung D und Querrichtung T. Hier sind die Unterschiede am größten. Dies zeigt sich auch in dem elliptischen Aussehen des gezogenen Gefäßes, was zu einer charakteristischen, etwa ohrähnlichen Ausbildung des Gegenstandes führt.

Bei dem Blech, welches aus einem Stahl, der nach der Erfindung behandelt worden ist, hergestellt ist, ist keinerlei Gratbildung auf der Oberfläche vorhanden. Der gezogene Behälter besitzt einen 7-Wert, welcher höher ist als bei den anderen beiden Behältern. Er besitzt die geringste ebene Anisotropie und zeigt ein kreisrundes Aussehen.

JO

Beispiel 2

Zur Demonstration optimaler Bedingungen beim Walzen im warmen Zustand für ferritische rostfreie Stahlarten nach AISI vom Typ SUS 430 und einem modifizierten Typ SUS 430 wird auf die Tabelle 1 verwiesen, in dieser Tabelle sind die Zusammensetzungen der beiden Stahlarten dargestellL Diese Stahlarten werden warmgewalzt. Nach der Endbehandlung beim Warmwalzen bei 900⁰C werden die Stahlbänder bei einer Temperatur aufgewickelt, weiche 50⁰C höher ist als die vorbestimmte Temperatur, welche beim Walzen im warmen Zustand zur Anwendung kommen soll. Das Walzen im warmen Zustand wird in einem Umkehrwalzwerk, insbesondere einem Vierfachumkehrwalzwerk, in zwei Durchgängen mit vorbestimmter Dickenverringerung durchgeführt. Die gewalzten aufgewickelten Stahlbänder, welche im warmen Zustand gewalzt worden sind, werden auf Raumtemperatur luftgekühlt und entzundert. Daran schließt sich ein kurzzeitiges kontinuierliches Glühen während 3 Minuten bei 900⁰C an, wobei die Aufheizgeschwindigkeit 10°C/s in einer reduzierenden Atmosphäre beträgt.

Das geglühte Material wird in Luft gekühlt und bis auf eine Dicke von 0,7 mm kaltgewalzt und während 2 Minuten bei 83O⁰C gekühlt. Es werden für den Zugversuch Proben ausgeschnitten, wobei die Zugachsen der Proben zu der Walzrichtung Winkel von 0".45^ und 90° aufweisen. Die Proben werden einer Zugbeanspruchung mit einer Verlängerung von 15% unterworfen. Anschließend werden die verformten Proben einer Oberflächenprüfung mit Hilfe eines Profilprüfers unterworfen. Die Proben werden dabei quer zur Walzrichtung abgetastet, d. h. sie werden senkrecht zur Richtung von Rauhigkeiten, die aufgrund von Gratbildung entstanden sind, abgetastet. Der Grat der Gratbildung ist in Tabelle 2 wiedergegeben. Im Ti-stabilisierten Stahl besteht das Bestreben der Gratbildung in de.· verlängerten Probe bevorzugt in einer Richtung, welche im Winkel von 45° zur Walzrichtung verläuft, wie im vorstehenden schon erläutert worden ist. Im Hinblick auf die Tiefziehfähigkeit erhält man einen r-Wert von

r = (n> + 2 · r« + Γ9ο)/4.

Hierbei sind den Indizes 0,45 und 90 die Werte für die entsprechenden Winkel der Zugachsen gegenüber der Walzrichtung zugeordnet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 wiedergegeben. Hieraus ist ersichtlich, daß bei Anwendung eines Walzens im warmen Zustand bei den Bedingungen, welche durch die Erfindung angegeben sind, vor dem fortlaufenden Glühen man eina hervorragende Tiefziehfähigkeit und die Beseitigung von Gratbildung erzielen kann.

Tabelle 1

Si

Mn

Cr

Ti

ΛΙ

Stahl halbzeug (1)	0,06	0,59	0,58	0,02	0,008	16,55
Stahlhalbzeug (2)	0,01	0,30	1,29	0,02	0,007	16,50

0,24

0,15

0,010

Tabelle 2

Gratbildung

0-10 μηι
10-20 μητ
20-30 μηι
30 α und mehr

(A)
A
B
Γ

Π 12

Tabelle 3

Beziehung zwischen außerhalb der Walzstrecke durchgeführten Walzen im warmen Zustand und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Gratbildung am fertigen Produkt.

Art

Halbzeug 1 Halbzeug 2

Behandlung	Bedingungen beim Wal?en im warmen Zustand	I Iieivu4	Reduktion (%)	Gratbildung
	Temperatur ( C)	53
la	750	11	C
Ib	650	31	B
Ic	650	45	®
Id	650	12	(a)
Ie	550	25	B
ir	550	50	A
ie	550	40	(A)
lh	400	55	® ~ ^A
2a	750	13	C
2b	650	32	B-C
2c	650	48	A
2d	650	10	(A)
2e	550	23	B
2Γ	550	50	A
2g	550	40	®
2h	400	Blau Zeichnungen	A

r-WcTi	O-Stahl
	gemäß
	Erfindung
1,00
0,00
1,19	O
1,22	η
1,05
1,17	O
1,31	O
1,25
1,70
1,61
1,77	O
2,00	O
1,55
1,87	O
2,15	O
1,79

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines ferritischen rostfreien Stahlbleches, insbesondere Tiefziehbleches, bei dem ein Block oder Halbzeug warmgewalzt und abschließend kaltgewalzt und geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Stahlblech bei einer Temperatur von 450⁰C bis 75O⁰C aufgewickelt und dann ohne Kühlung bei 450⁰C bis 700⁰C im warmen Zustand mit einer Mindestdickenverringerung von 15% außerhalb der normalen Walzstrecke gewalzt wird und anschließend einem fortlaufenden Glühen unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ferritischer rostfreier Stahl mit einum Titangehalt nicht größer als 0,5% verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fortlaufende Glühen nach dem Walzen im warmen Zustand unterhalb der kritischen Temperatur mit einer Aufheizgeschwindigkeit, welche im wesentlichen innerhalb eines Bereiches von 1 °C/s und 100°C/s liegt, durchgeführt wird.