DE2739865A1 - Verfahren zur herstellung von platten oder baendern aus kohlenstoffarmem stahl - Google Patents

Verfahren zur herstellung von platten oder baendern aus kohlenstoffarmem stahl

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DE2739865A1 DE19772739865 DE2739865A DE2739865A1 DE 2739865 A1 DE2739865 A1 DE 2739865A1 DE 19772739865 DE19772739865 DE 19772739865 DE 2739865 A DE2739865 A DE 2739865A DE 2739865 A1 DE2739865 A1 DE 2739865A1
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    • C21D8/0426—Hot rolling

Description

  • n Verfahren zur Herstellung von Platten oder Bändern aus
  • kohlenstoffarmem Stahl 2' Zur Herstellung von Platten oder Bändern aus Stahl werden als Ausgangsmaterial üblicherweise Brammen eingesetzt, die aus vorgewalzten Blöcken oder durch kontinuierliches Gießen erhalten worden sind. Die dabei anfallenden Brammen werden auf Umgebungstemperatur abgekühlt und anschließend in einem Nachwärmofen über 3 Stunden auf Temperaturen von 1200 bis 13000C erhitzt. Dann werden die Brammen in ein Warmwalzwerk geführt und zur gewünschten Dicke warmgewalzt.
  • Seit der Entwicklung des kontinuierlichen Gießens bestand der Wunsch, gegossene Stahlbrammen mit hoher Temperatur ohne vorhergehendes liedererrärmen kontinuierlich zu walzen. Ein solches Verfahren (nachfolgend direktes Warmwalzen" genannt) ist bekannt und ist in verschiedenen Abwandlungen vorgeschlagen worden. Der Hauptzweck des direkten Warmwalzens in der Vergangenheit war es, die Verfahrensschritte des Gießens und des Warmwalzens kontinuierlich zu gestalten und gegenüber den früheren Verfahren Energie zu sparen, bei denen die Brammen auf Umgebungstemperatur abgekühlt und vor dem Warmwalzen in einem lQachwärmofen wieder erhitzt worden sind. Bisher blieben die technischen Probleme des direkten Warmwalzens im Hinblick auf dessen Einfluß auf die Qualität des Endprodukts unberücksichbigt. ~ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Stahlherstellung die Qualität der Endprodukte zu verbessern, die durch direktes rmwalzen, d.h. ohne Abkühlen zwischen dem kontinuierlichen Gießen und dem Warmwalzen, aus einem Stahl erhalten worden sind, der Carbid- oder Nitrid-bildende Elemente, wie säurelösliches Aluminium, Titan, Vanadium und Niob, enthält.
  • Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehstahls unter Verwendung eines mit Aluminium beruhigten Stahls als Ausgangsmaterial sowie ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Stahls unter Verwendung eines mit Silicium und Aluminium beruhigten Stahls als Ausgangsmaterial zur Verfügung zu stellen, wobei die genannten Stahlsorten mindestens ein ein Carbid oder ein Nitrid bildendes Element enthalten.
  • Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Stahls zur Verfügung zu stellen, wobei als Ausgangsmaterial kein durch Silicium und Aluminium beruhigter Stahl verwendet wird und der Stahl Titan, Vanadium oder Niob als Carbid- oder Nitrid-bildendes Element enthält.
  • Die genannten Aufgaben wurden durch Untersuchungen der Beziehung zwischen den Wärmediagrammen von Stahlbrammen und denen von warmgewalzten Stahlbändern gelöst.
  • Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden gegossene oder vorgewalzte Stahlbrammen eingesetzt. Nötigenfalls kann den Brammen Wärme zugeführt werden, um deren Temperatur vor dem Warmwalzen über dem Ar3-Punkt zu halten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt im wesentlichen das Warmwalzen von Stahlbrammen, die mindestens ein ein Carbid-oder ein Nitrid bildendes Element, wie säurelösliches Aluminium, Titan, Vanadium oder Niob, enthalten, wobei die Brammen auf ihrem Weg von der Stufe des Gießens oder Vorwalzens zum Warmwalzen eine Temperatur über dem Ar3-PUnkt aufweisen. Es wurde gefunden, daß in diesem Fall nach dem Warmwalzen ausfallende Carbide oder Nitride sich einheitlich abscheiden und während der folgenden Verfahrensschritte in dem heißen Stahl feinverteilt sind. Diese Abscheidungen wirken während der folgenden Verfahrens schritte im Sinne einer Qualitätsverbesserung der Endprodukte.
  • Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Platten oder Bändern werden die gegossenen oder vorgewalzten Stahlbrammen vor dem Warmwalzen auf Umgebungstemperatur abgekühlt. In der kalten Bramme sind die Carbide und Nitride vollständig abgeschieden und bilden während des Abkühlens ein großes Korn. Deshalb ist bei dieser Verfahrensweise ein mehrstündiges Wiedererhitzen der Brammen erforderlich, um diese Abscheidungen wieder zur Auflösung zu bringen und sie vor dem Warmwalzen in gelöster Form zu halten. Jedoch werden diese Abscheidungen beim Wiedererhitzen nicht im Fall eines jeden Elements vollständig und gleichmäßig im Stahl aufgelöst und verteilt. Wenn dann in den nachfolgenden Verfahrensschritten sich das Carbid oder Nitrid erneut abscheidet, erfolgt diese weitere Abscheidung nicht einheitlich und führt damit nicht zur gewuzischten Qualität der Endprodukte.
  • In einer heißen Bramme, die nach dem Blockverfahren oder in einem kontinuierlichen Gießverfahren hergestellt worden ist, liegt jedes Element in gelöster und einheitlich verteilter Form vor. Erfindungsgemäß wird der Stahl gerade in diesem Zustand als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Tiefziehstahl oder hochfestem Stahl eingesetzt.
  • Die Abscheidungen von Carbiden oder Nitriden, die auf die Stahlqualität einen wesentlichen Einfluß haben, sind A1N, TiC, V(CN) und Nb(CN).
  • Erfindungsgemäß werden die Carbid- oder Nitrid-bildenden Elemente im Stahl dadurch in Lösung gehalten, daß der Stahl zwischen der Stufe des Gießens oder Vorwalzens bis zur Stufe des Warmwalzens auf einer Temperatur über dem Ar3-Punkt gehalten wird. Die Brammen werden dann mit der genannten Temperatur direkt warmgewalzt. Die gegebenenfalls nötige wärmezufuhr zum Halten der genannten Temperatur wird durch Erhitzen der Brammen auf eine Temperatur unterhalb 12800C, vorzugsweise höchstens 12500C, erreicht. Es ist weniger bevorzugt, dieses Erhitzen auf eine Temperatur durchzuführen, die wesentlich über dem Ar3-Punkt liegt, wie es in bekannten Verfahren erfolgt.
  • Die genannten Abscheidungen haben viele Einflüsse, beispielsweise auf das Rekristallisationsgefüge, die beim Rekristallisieren auftretende Korngröße und -gestalt sowie auf die Festigkeit des Stahls.
  • Sehr wesentlich sind hierbei die Zeit für die Bildung der Abscheidungen, ihre physikalische Form und die Art ihrer Verteilung im Stahl. Beispielsweise ist für die Herstellung einer kaltgewalzten Stahlplatte aus einem mit Aluminium beruhigtem Stahl wichtig, das Gefüge des rekristallisierten Korns zu regeln, wenn ein Stahl mit guten Tiefzieheigenschaften erhalten werden soll. Bei bekannten Verfahren werden Aluminium und Stickstoff nach dem .Jarmwalzen beispielsweise durch Aufwickeln des warmgewalzten Bandes bei niedriger Temperatur, beispielsweise bei 500 bis 6500C,in Lösung gehalten und beim Glühen nach dem Kaltwalzen in Form von AlN abgeschieden.
  • Es wurde nun hinsichtlich der Bedingungen für das Abscheiden von AlN in mit Aluminium beruhigten Stählen gefunden, daß die nachfolgend genannte Verfahrensweise besonders vorteilhaft ist. Die hergestellte Bramme wird ohne vorhergehendes Abkühlen unter den Ar3-Punkt mit einer Temperatur von über 9000C dem Warmwalzwerk zugeführt. Erfindungsgemäß kann nachfolgend unter Verwendung eines Kastenglühofens oder kontinuierlich ein Glühen erfolgen. Bei Anwendung des kontinuierlichen Glühens ist eine höhere Wickeltemperatur von 650 bis 7500C nach dem Warmwalzen zum Erreichen der gewUnschten Ziehbarkeit der Platten günstig.
  • Im vorgenannten bekannten Verfahren muß die Bramme mehr als 3 Stunden auf Temperaturen von über 1 2000C in einem Nachwärmofen erhitzt werden, um Aluminium und Stickstoff aufzulösen.
  • Jedoch werden diese Elemente durch Erhitzen auf diese Temperatur nicht einheitlich in der wiedererhitzten Bramme verteilt.
  • Demgegenüber tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren in der durch kontinuierliches Gießen oder Vorwalzen erhaltenen Bramme aus mit Aluminium bntigtem Stahl zwischen der Herstellung der Bramme bei hoher Temperatur und dem lfarm^ralzen keine Abscheidung von AlN ein, wenn die Bramme über einer Temperatur von 9000C gehalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die optimale Ausnutzung der genannten Abscheidungen in den nachfolgenden Verfahrensschritten zur Herstellung des Endprodukts.
  • Wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein weicher Stahl, wie der vorgenannte mit Aluminium beruhigte Stahl, zur Herstellung eines warmgewalzten Stahls eingesetzt, der nachfolgend kaltgewalzt werden soll, muß die Stahlzusammensetzung wie folgt beschränkt sein: C # 0,15 % Mn # 0,50 % N = 0,0020#0,0150 'S säurelösliches Al = 0,015~0,10 % Rest = Eisen und Verunreinigungen Der Gehalt an Kohlenstoff darf 0,15 nicht übersteigen, da ein höherer Gehalt ein Härten des heißen und nachfolgend kaltgewalzten Stahls verursacht und damit dessen Bearbeitbarkeit vermindert.
  • Der Mangangehalt darf 0,50 % nicht überschreiten, um die gute Bearbeitbarkeit des Stahls zu erhalten.
  • Bei mit Aluminium beruhigtem Stahl ist das Erreichen eines rekristallisierten Gefüges erforder ich, in dem die (111 -Kristallebenen parallel zu einer 'zralzebene liegen. Dadurch wird die Bearbeitbarkeit des Stahls verbessert, so daß er sich als kaltgewalzter Tiefziehstahl eignet. Deshalb muß die Menge an säurelöslichem Aluminium und die Menge an Stickstoff in den vorgenannten Bereichen gehalten werden. Bei Einhalten dieser Gewichtsmengen kann der mit Aluminium beruhigte Stahl in eine warmgewalzte Platte oder ein warmgewalztes Band aus Stahl mit sehr guter Bearbeitbarkeit überführt werden.
  • Beim hochfesten warmgewalzten, mit Aluminium und Silicium beruhigten Stahl ist die Einstellung der Kornstruktur durch die Verwendung von Aluminium und Stickstoff wesentlich, um einen Stahl mit feinem Korn und hervorragender Zähigkeit zu erhalten. Es ist bekannt, daß bei üblichen Verfahren zur Herstellung dieser Art von Stahl mit feinem Korn Aluminium und Stickstoff durch '.Jiedererhitzen der Brammen für das Warmtralzen in dem Stahl gelöst werden müssen. Das warmgewalzte Band muß bei einer über dem Ar3-Punkt liegenden Temperatur einem Endwarmwalzen unterworfen werden. Dieses Band wird dann bei einer relativ niedrigen Temperatur, beispielsweise bei 500 bis 6500C, aufgewickelt, um Aluminium und Stickstoff gelöst oder A1N abgeschieden zu halten und um in einem nachfolgenden Verfahrensschritt, rrie dem Normalglühen zur Abscheidung von Al, ein feines Korn zu erhalten.
  • Bei Untersuchungen der Abscheidung von AlN an mit Aluminium und Silicium beruhigtem Stahl wurde gewunden, daß zur Herstellung eines hochfesten Stahls mit sehr guter Bearbeitbarkeit und Zähigkeit die gegossenen oder vorgewalzten Brammen direkt dem Warmwalzwerk zugeführt werden müssen, ohne die Temperatur der Bramme unter den Ar3-Punkt fallen zu lassen. Bei einem derartigen mit Aluminium und Silicium beruhigtem Stahl muß die Zusammensetzung wie folgt beschränkt werden: C. < 0,21 5' Mn = 0,70 - 1,60 C6 Si = 0,10 - 0,40 ß säurelösliches Al = 0,015 - 0,10 % N = 0,0015- 0,0150 ß Rest = Eisen und Verunreinigung Der Gehalt an Kohlenstoff bewirkt eine Zunahme der Festigkeit, Jedoch führt ein Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,21 X zur Verschlechterung der Zähigkeit und Schweißbarkeit des Stahls.
  • Mangan und Silicium verbessern gleichfalls die Festigkeit, ohne die Zähigkeit zu beeinträchtigen, jedoch ergibt ein Überschreiten der vorgenannten Mengen dieser Elemente eine Verschlechterung der Schweißbarkeit des Stahls. Aluminium und Stickstoff werden eingesetzt, um ein feines Korn des Stahls und damit eine gute Zähigkeit zu erhalten.
  • Bei der Herstellung von hochfestem Stahl mit einem Gehalt an Titan und/oder Niob ist sehr wichtig, in dem Stahl für eine feine und gleichmäßige Verteilung von Abscheidungen aus TiC, V(CN) und/oder rJb(CN) zu sorgen. Zu diesem Zweck müssen Titan, Vanadium und/oder Niob sowie Kohlenstoff und Stickstoff vor dem Warmwalzen vollständig gelöst sein, und nach dem Ende des Warmwalzens müssen TiC, V(CN) und/oder Nb(CN) in dem Stahl abgeschieden sein.
  • Um die gewünschte Festigkeit bei dem warmgewalzten Stahl zu erreichen, muß die Bramme nach ihrer Herstellung direkt dem Warmwalzwerk zugeführt werden, ohne daß die Temperatur der Bramme unter den Ar3-Punkt fällt. Um einen hochfesten Stahl zu erhalten, der Titan, Vanadium und/oder Niob enthält und eine Zugfestigkeit von 50 bis 70 kg/mm2 aufweist, muß die Zusammensetzung in folgender Weise beschränkt werden: C = 0,06#0,20% Mn = 0,50 # %) 2,0 Vo Si = 0,30 ~ 0,5 ,§ Ti = 0,01 CH2 0s10 # mindestens eines dieser V = 0,01 %) 0,15 (,Q' Elemente Nb = 0,01#0,10% Rest = Eisen und Verunreinigungen.
  • Kohlenstoff, Mangan und Silicium sind wesentliche Elemente zur Erreichung der Bearbeitbarkeit und der gewünschten Festigkeit. Diese Eigenschaften gehen verloren, wenn die Elemente in größeren als den vorstehend angegebenen Mengen eingesetzt werden. Werden Titan'Vanadium und/oder Niob in geringeren als den vorgenannten Mindestmengen eingesetzt, wird keine ausreichende Festigkeit erreicht. Andererseits bringt ein Uberschreiten der vorgenannten Höchstmengen keinen Vorteil.
  • In Abhängigkeit von der gewünschten Festigkeit und Zähigkeit können Titan, Vanadium und/oder Niob entweder einzeln oder in Kombinationen verwendet werden.
  • Andere zur Herstellung derartiger hochfesten Stähle einsetzbare Elemente sind beispielsweise Phosphor, Nickel, Chrom, Molybdän, Kupfer und Aluminium, die beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißbeständigkeit des Stahls verbessern. Bei Herstellung eines Stahls mit hoher Festigkeit beträgt die Höchstmenge dieser zusätzlichen Elemente ohne Verminderung der Wirkung des Titan und/oder Vanadiums 1 %.
  • In der Zeichnung ist der Einfluß der niedrigsten Temperatur der gegossenen Bramme vor dem Erhitzen oder Warmwalzen auf die Zugfestigkeit des Stahls dargestellt, wobei noch die Ab- oder Anwesenheit von Niob berücksichtigt ist. Das Warmwalzen erfolgte erfindungsgemäß. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß für Niob enthaltenden Stahl, der aus einer bei einer Temperatur von 10500C warmgewalzten Bramme erhalten worden ist, die niedrigste Temperatur, welche die Bramme vor dem Warmwalzen erreichte, ein kritisches Merkmal ist.
  • Wenn diese niedrigste Temperatur der Bramme vor dem wieder erhitzen über dem Ar3-Punkt liegt, bleibt die Festigkeit des Stahls hoch. Der niedrigste Wert, bis zu dem die Temperatur der Niob enthaltenden Stahlbramme fallen darf, beträgt etwa 8000C. Das Erhitzen der Branme von etwa 8000C bis zur Temperatur des Warmwalzens ist kein Wiedererhitzen im üblichen Sinn sondern ist als Erhitzen anzusehen, das nur zur Aufrechterhaltung bzw. Einstellung der Temperatur für das Warmwalzen dient.
  • Die Festigkeit des Stahls hängt davon ab, wie die Abscheidung von Nb(Ci4) im Stahl gebildet worden ist, wobei vorausgesetzt ist, daß die Temperatur nicht unter den Ar3-Punkt gesunken ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren tritt vor dem Endwarmwalzen keine Abscheidung von Nb(CN) auf. Diese Abscheidung erfolgt in feiner Form nach dem Endwarmwalzen. Dadurch wird die Zunahme der Festigkeit des Stahls erreicht.
  • Ist andererseits die Temperatur der Bramme einmal unter den Ar3-Punkt gefallen, wird Rb(CN) vollständig abgeschieden. Es ird dann nicht mehr vollständig wieder aufgelöst und einheitlich im Stahl verteilt, selbst bei Wiedererhitzen der Bramme auf 105O0C. Deshalb ist die Abscheidung dieser Verbindung vor dem Jarnwalzen für die Endfestikeit des Stahls nachteilig. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß in dem Fa].l, in dem die Temperatur der Bramme den Ar3-Punkt nicht unterschritten hat und somit ein Wiedererhitzen nicht nötig war, die Festigkeit des Endprodukts so hoch ist wie in dem Fall, in dem die Bramme eine tiefste Temperatur von etwa 10000C aufweist.
  • Nach dem Warmwalzen wird das Titan, Vanadium und/oder Niob enthaltende Stahlband bei einer relativ tiefen Temperatur, beispielsweise bei 450 bis 650 0C'aufgewickelt, um die Abscheidung von TiC, V(CN) und/oder Nb(CN) zu bewirken. Dann wird das Werkstück kaltgewalzt und einem Kastenglühen oder kontinuierlichen Glühen unterworfen, um einen hochfesten kaltgewalzten Stahl mit hervorragender Bearbeitbarkeit zu erhalten. Die hohe Festigkeit wird durch eine einheitliche Verteilung der als Abscheidungen sich bildenden Carbide und Nitride erreicht.
  • Die Beispiele erläutern die Erfindung.
  • Beispiel 1 In einem Konverter oder in einem Konverter mit nachfolgender Vakuumentgasung werden mit Aluminium beruhigte Stähle hergestellt, die geringfügig andere Zusammensetzungen aufweisen als in der nachfolgenden Tabelle I angegeben ist. Die Stähle werden entweder durch kontinuierliches Gießen oder durch Blockgießen mit nachfolgendem Vorwalzen in Brammen überführt.
  • Diese werden direkt warmgewalzt, wobei gegebenenfalls zur Aufrechterhaltung der Temperatur erhitzt wird. In der nachfolgenden Tabelle I sind die Bedingungen zusammengefaßt, bei deren Einhaltung warmgewalzte Stahlteile mit einer Dicke von 2,8 mm erhalten werden. Die erhaltene Stahlplatte wird einem Kaltwalzen unterworfen, um eine Enddicke von 1,0 mm nach dem Pickeln zu erreichen. Anschließend wird 6 Stunden bei einer Temperatur von 7100C ein Glühen zur Rekristallisation durchgeführt. Schließlich wird die Stahlplatte dressiert, um die Dicke der Platte um etwa 1,2 % zu vermindern.
  • In der nachfolgenden Tabelle I sind die chemischen Zusammensetzungen der eingesetzten und erfindungsgemäß behandelten Stähle sowie die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Stahlplatten angegeben. Bei den Legierungen A-1 bis A-6 ist die Temperatur der Bramme nicht unter den Ar3-Punkt, d.
  • h., 9000C, abgesunken. In einigen Fällen wird zur Aufrechterhaltung dieser Temperatur etwas erhitzt, bevor die Bramme in das Warmwalzwerk eingerührt wird. Die Legierung A-7 wird als Band direkt warmgewalzt ohne besondere Vorkehrung zur Aufrechterhaltung der'Temperatur, wobei jedoch diese in der Zeit zwischen dem kontinuierlichen Gießen oder Vorwalzen bis zum Warmwalzen nicht unter den Ar3-Punkt fällt.
  • Die Brammen aus den Legierungen B-1 bis B-3 werden auf eine Temperatur von unter 8500C, d.h. unter den Ar3-Punkt, abkühlen gelassen, bevor sie wieder in einen Nachwärmofen gebracht werden, wo ein Erhitzen auf 11000C vor dem Warmwalzen erfolgt.
  • Ein Vergleich der erfindungsgemäß behandelten Stähle aus den Legierungen A-1 bis A-7 mit den Stählen aus den Legierungen B-1 bis B-3 zeigt, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Endprodukte viel weicher sind und eine niedrigere Streckgrenze, niedrigere Zugfestigkeit und größere Dehnung aufweisen. Auch haben sie weitere sehr gute Eigenschaften, wie einen hohen Er-und einen hohen r-llert sowie eine sehr gute Tiefziehfähigkeit und Streckbarkeit. Bei den Brammen aus den Legierungen B-1 bis B-3 wird bei Beginn des Abkühlens AlN abgeschieden, so daß dieses schließlich nicht vollständig gelöst und einheitlich im Stahl verteilt ist, selbst wenn die Brammen im Nachwärmofen erhitzt werden. Deshalb ist der Wert dieser Produkte sehr niedrig. Im Fall der Legierungen A-1 bis A-5 tritt vor dem Endwalzen keine Abscheidung von AlN auf, auch nicht beim Erhitzen der Brammen bis 11000C beim Beginn des Walzens. Dementsprechend werden Stahlplatten mit einem P-Wert von über 1,6 und einem Er-Wert von über 12,0 erhalten.
  • Demgegenüber wird bei Verwendung der Legierung B-4 gemäß einem üblichen Verfahren, bei dem ein Wiedererhitzen der kalten Bramme auf eine Temperatur von 12500C zur Auflösung des abgeschiedenen AlN und anschließendes übliches Warmwalzen und Kaltwalzen erfolgen, eine niedrige Streckgrenze, ein niedriger Er-Wert und ein niedriger r-lVert erreicht.
  • FUr die guten Eigenschaften der erfindungsgemäß behandelten Legierungen A-1 bis A-7 sind im wesentlichen zwei Faktoren von Bedeutung. Einerseits wird AlN nicht vor dem Warmwalzen abgeschieden. Andererseits werden Aluminium und Stickstoff nach dem Vorwalzen oder nach dem Gießen und Verfestigen gleichförmig in der auf hohe Temperatur erhitzten Bramme verteilt und darin gelöst. Das Abscheiden von AlN begirint erst zum Zeitpunkt des Glühens zur Rekristallisation, wodurch ein gutes Rekristallisationsgefüge entsteht, das dem Stahl eine gute Bearbeitbarkeit verleiht.
  • Im Fall der Legierung B-4 wird AlN in den Brammen während des Abkühlens vollständig abgeschieden. Trotz der Uberführung dieser Verbindung in Aluminium und Stickstoff während des Verfahrensschritts des Wiedererhitzens wird sie in der Bramme nicht mehr gleichförmig verteilt. Für eine gute Verteilung sind die anwendbaren Bedingungen, wie Erhitzungszeit und Erhitzungstemperatur, zu beschränkt. Deshalb ist es schwierig, auf diese Weise ein günstiges Rekristallisationsgefüge durch das nachfolgende Glühen zur Rekristallisation zu erhalten.
  • Beispiel 2 Ein mit Silicium und Aluminium beruhigter Stahl mit einer Pfannenzusammensetzung von 0,15 56 Kohlenstoff, 0,25 % Silicium, 1,35 ß Mangan, 0,013 '» Phosphor, 0,014 ió Schwefel, 0,03 2% säurelösliches Aluminium und 0,0045 Vo Stickstoff, Rest Eisen und Verunreinigungen, wird in einem 100 Tonnen fassenden Konverter hergestellt und durch kontinuierliches Gießen in Brammen überführt. Diese werden gemäß den in nachfolgender Tabelle II angegebenen Bedingungen behandelt. Jede Bramme wird bis zu einer Dicke von.25 mm warmgewalzt und luftgekühlt. Anschließend werden die mechanischen Eigenschaften derBrammen festgestellt. Die warmgewalzten Brammen werden auch 15 Minuten bei einer Temperatur von 890°C geglüht und anschließend auf ihre mechanischen Eigenschaften untersucht.
  • Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Stähle der Legierungen C-1 und C-2 bessere Eigenschaften, wie Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung und Charpy-Wert, aufweisen als die Stähle der Legierungen D-1 und D-2, die nach einem üblichen Verfahren erhalten worden sind. Im Fall der Legierungen C-1 und C-2, die direkt warmgewalzt werden, ohnc die Temperatur vor dem Warmwalzen unter den Ar3-Ptinkt fallen zu lassen, erfolgt die Abscheidung von Aluminium und Stickstoff nach dem Warmwalzen und führt zur Bildung einer feingekörnten Struktur, die eine gleichförmige Verteilung des Aluminiumnitrids im gesamten Stahl erkennen läßt. Ein solcher Stahl mit feinem Korn weist eine sehr gute Festigkeit und sehr gute Charpy-Werte auf, wie aus der Tabelle II ersichtlich ist.
  • Die Stähle der Legierungen D-1 und D-2 werden vor dem Warmwalzen auf eine Temperatur unterhalb des Ar-Punktes gebracht, wobei AlN vollständig abgeschieden wird. Bei der relativ niedrigen Temperatur des Wiedererhitzens der Legierung D-1 wird die abgeschiedene Verbindung nicht mehr vollständig aufgelöst. Im Fall der Legierung D-2, bei dem das AlN bei der hohen Temperatur des Wiedererhitzens aufgelöst wird, erfolgt das Auflösen und Verteilen von Aluminium und Stickstoff nicht gleichförmig in der Bramme. Deshalb werden die Vorteile des Gehalts an Aluminium und Stickstoff bei den Legierungen D-1 und D-2 nicht ausgenützt. Nach dem lZarmwalzen und Luftkühlen werden die Stähle aus den Legierungen C-1, C-2, D-1 und D-2 15 Minuten bei einer Temperatur von 8900C geglüht und dann luftgekühlt. Im Vergleich zuden Stählen aus den Legierungen D-1 und D-2 weisen die Stähle aus den Legierungen C-1 und C-2 gute mechanische Eigenschaften, z.B.
  • hinsichtlich Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung, Charpy-Wert und KörngröBeXauf.
  • Beispiel 3 Niob, Titan und Vanadium enthaltende Stähle mit den in der nachfolgenden Tabelle III angegebenen Zusammensetzungen werden durch Gießen in Brammen mit einer Temperatur von mehr als 750°C überführt. Die Brammen aus den Legierungen E-1 bis E-6 werden direkt warmgewalzt oder nach weiterem Erhitzen warmgewalzt. Die Brammen aus den Legierungen F-1 und F-2 werden an der Luft auf Umgebungstemperatur abgekühlt, dann wieder erhitzt und warmgewalzt. Die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Stähle sind in der Tabelle III zusammengefaßt. Die Stähle der Legierungen E-1 bis E-6 wesen gegenüber den Stählen der Legierungen F-1 und F-2 eine bessere Zugfestigkeit und Zähigkeit (vE-60) auf. Die Legierungen E-6 und F-1 weisen die gleiche Zusammensetzung auf, wobei jedoch im Fall der Legierung F-1 vor dem Warmwalzen ein Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb des Ar3-Punkts erfolgt. Die Folge ist eine geringere Festigkeit als im Fall der Legierung E-6, bei der die genannte Temperatur nicht unterschritten wird.
  • Beispiel 4 Niob, Titan und Vanadium enthaltende Legierungen G-1 und G-2 werden zu Brammen gegossen, von denen einige bei einer Temperatur von über 800°C direkt in einen QJärmeofen/und anschließend warmgewalzt werden, ohne die Temperatur absinken zu lassen. Andere Brammen aus den Legierungen.H-l und H-2 werden auf Umgebungstemperatur abgekühlt, dann wieder erhitzt und warmgewalzt. Die erhaltenen warmgewalzten Stahlbänder mit einer Dicke von 3,0 mm werden bis zu einer Dicke von 1,0 mm kaltgewalzt, dann 2 Stunden bei einer Temperatur von 7000C geglüht und schließlich dressiert mit einer Verminderung von 1,5 %. Die mechanischen Eigenschaften der erhalten nen Bander werden bestimmt. Die erfindungsgemäß erhaltenen Bänder aus den Legierungen G-1 und G-2 (Temperatur über 830 0C vor dem Walzen) weisen im Vergleich zu den aus den Legierungen H-1 und H-2 erhaltenen Produkten mehr gute Eingenschaften auf, insbesondere eine gute Ausgewogenheit zwischen Festigkeit und Ziehbarkeit. Die Stähle der Legierungen G-1 und G-2 haben auch eine höhere Festigkeit wegen der Abscheidung von Carbid- und Nitrid-bildenden Elementen.
  • Tabelle I
    Zusammensetzung *, %
    Le- säure
    gie- C Mn Si P S lösli- N
    rung ches
    Al
    A-1 0,053 0,24 0,01 0,01 0,01 0,048 0,0072
    A-2 0,041 0,30 0,01 0,01 0,01 0,055 0,0035
    A-3 0,048 0,29 0,01 0,01 0,01 0,053 0,0065
    A-4 0,055 0,27 0,01 0,01 0,01 0,078 0,0100
    A-5 0,010 0,19 0,01 0,01 0,01 0,035 0,0050
    A-6 0,060 0,30 0,01 0,01 0,01 0,040 0,0045
    A-7 0,052 0,29 0,01 0,01 0,01 0,060 0,0055
    B-1 0,043 0,30 0,01 0,01 0,01 0,049 0,0053
    B-2 0,049 0,29 0,01 0,01 0,01 0,048 0,0048
    B-3 0,052 0,29 0,01 0,01 0,01 0,057 0,0076
    B-4 0,050 0,27 0,01 0,01 0,01 0,050 0,0045
    Tabelle I - Fortsetzung
    Warmwal- mechanische Eigenschaften
    zen
    1000 1100 900 550 64 16,5 32,8 47,2 12,7 1,68
    1100 1100 885 520 64 17,3 33,2 46,5 12,4 1,64
    955 1080 865 510 64 18,2 33,0 45,5 12,8 1,71
    900 1000 850 490 64 19,3 34,1 46,2 12,3 1,62
    985 1050 865 500 64 15,2 30,1 48,2 12,9 1,89
    950 1250 895 550 64 17,4 32,1 46,2 12,5 1,70
    1050 1050 900 550 64 16,5 33,6 46,7 12,4 1,69
    850 1100 875 535 64 23,4 35,2 45,3 11,4 1,33
    800 1100 875 530 64 22,5 36,1 44,8 11,8 1,35
    300 1100 870 520 64 23,6 34,8 43,5 11,3 1,38
    20 1250 895 550 64 17,8 31,2 46,4 11,9 1,85
    *Rest = Eisen und Verunreinigungen Tabelle II
    mechanische Eigenschaften
    Legie- niedrig- Tempera- Tempera- (nach dem Warmwalzen)
    rung ste Tem- tur der tur der
    peratur Bramme Bramme Streck- Zug El, Zähig- GS
    der Bram- bei Be- am Ende grenze, festig- % keit
    me, °C ginn des des Warm- kg/mm² keit, (vE-20),
    Walzens, walzens, kg/mm² kgm
    °C °C
    erfin-
    dungs- C-1 950 1100 900 36,4 52,4 29,2 15,3 6,7
    gemäß C-2 1040 1040 890 36,6 53,4 29,0 15,0 6,5
    Ver- D-2 700 1100 900 34,2 52,0 28,5 13,2 5,7
    gleich D-2 20 1250 900 35,5 53,5 28,5 14,5 6,0
    Mechanische Eigenschaften (nach dem Glühen,
    890°C, 15 min)
    Streck- Zugfestig- El, Zähigkeit GS
    grenze, keit, (vE-20),
    kg/mm² kg/mm² % kgm
    36,6 53,7 30,2 15,8 7,5
    36,5 53,5 30,0 16,0 7,5
    34,2 52,6 30,1 15,0 6,4
    35,0 53,0 30,5 15,5 7,0
    Tabelle III
    Zusammensetzung *, %
    Legie-
    rung C Si Mn Ni Cr Mo Cu V Ti Al Nb
    E-1 0,12 0,24 1,25 0,06 0,01 0,02 0,03
    er- E-2 0,06 0,21 1,18 0,64 0,10 0,05 0,20 0,05 0,02 0,03
    fin- E-3 0,06 0,21 1,18 0,64 0,10 0,05 0,20 0,06 0,02 0,03 0,02
    dungs- E-4 0,10 0,23 1,31 0,07 0,01 0,04
    gemäß E-5 0,11 0,23 1,26 0,07 0,03 0,01
    E-6 0,07 0,26 1,25 0,50 0,09 0,20 0,01 0,03 0,03
    Ver- F-1 0,07 0,26 1,25 0,50 0,09 0,20 0,06 0,01 0,03 0,02
    gleich F-2 0,09 0,25 1,33 0,02 0,03 0,04
    * Rest = Eisen und Verunreinigungen Tabelle III - Fortsetzung
    Legie- Dicke, niedrigste Temperatur mechanische Eigenschaften
    rung mm Temperatur der Bramme Zugfestig- Zähigkeit
    der Bramme, beim Warm- keit, (vE-60),
    °C walzen, kg/mm² kgm
    °C
    E-1 20 1000 1250 65 19,5
    erfin- E-2 20 980 1050 61 12,8
    dungs- E-3 20 980 980 62 16,4
    gemäß E-4 16 830 1250 58 18,1
    E-5 16 800 1050 60 21,3
    E-6 16 1000 1100 62 24,4
    Ver- F-1 16 20 1050 56 24,0
    gleich F-2 20 20 1250 56 2,7
    Tabelle IV
    Legie- Zusammensetzung *, %
    rung C Si Mn Ni Mo Cu V Ti Al Nb
    erfin-
    dungs- G-1 0,10 0,23 0,31 0,07 0,01 0,04
    gemäß G-2 0,11 0,23 1,26 0,07 0,03 0,01
    Ver- H-1 0,07 0,26 1,25 0,50 0,09 0,20 0,06 0,01 0,03 0,02
    gleich H-2 0,09 0,25 1,33 0,02 0,03 0,04
    niedrigste Temperatur Dicke des Dicke des Mechanische Eigenschaften
    Temperatur der Bramme warmge- kaltge- Streck- Zugfestig- El,
    der Bramme bei Beginn walzten walzten grenze, keit,
    vor dem des Walzens, Bandes, Bandes, kg/mm² kg/mm² %
    Erhitzen, °C mm mm
    °C
    850 1250 3,0 1,0 48,1 56,2 26,4
    830 1050 3,0 1,0 49,3 58,0 25,2
    20 1050 3,0 1,0 43,7 52,3 27,6
    20 1250 3,0 1,0 47,5 54,7 26,3
    * Rest = Eisen und Verunreinigungen L e e r s e i t e Zugfestigkeit, kg/mm² Niedrigste Temperatur der Bramme vor dem Warmwalzen, °C

Claims (7)

  1. n Verfahren zur Herstellung von Platten oder Bändern aus kohlenstoffarmen Stahl" Priorität: 10. September 1976, Japan, Nr. 108 476/76 P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Platten oder Bändern aus kohlenstoffarmem Stahl, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß man a) aus einem kohlenstoffarmen Stahl, der als Carbid- oder Nitrid-bildendes Element in gut verteilter Form 0,015 bis 0,10 % säurelösliches Aluminium, 0,01 bis 0,10 Vo Titan, 0,01 bis 0,15 % Vanadium und/oaer 0,01 bis 0,10 % Niob enthält, durch Verformen eine Bramme herstellt, die am Ende ihrer Herstellung eine über dem A3-Punkt des Stahls liegende Temperatur aufweiset, und b) die genannte Temperatur der Bramme auf mindestens dem A3-Punkt des Stahls hält, sowie die Bramme bei einer Temperatur oberhalb des A3-Punkt des Stahls warmwalzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das warmgewalzte Werkstück anschließend kaltwalzt und glüht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen mit Aluminium beruhigten Stahl einsetzt, der höchstens 0,15 % Kohlenstoff, höchstens 0,50 % Mangan, 0,0020 bis 0,015 eo Stickstoff und 0,015 bis 0,10 % säurelösliches Aluminium, Rest im wesentlichen Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen mit Silicium und Aluminium beruhigten Stahl einsetzt, der höchstens 0,21 % Kohlenstoff, 0,70 bis 1,60 % Mangan, 0,10 bis 0,40 'ó Silicium, 0,0015 bis 0,015 /o Stickstoff und 0,015 bis 0,10 % säurelösliches Aluminium, Rest im wesentlichen Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stahl einsetzt, der 0,01 bis 0,20 % Kohlenstoff, 0,50 bis 2,00 % Mangan, 0,03 bis 0,50 5' Silicium, 0,0015 bis 0,150 % Stickstoff sowie mindestens eines der nachfolgenden Elemente in Mengen von 0,015 bis 0,10 Só säurelösliches Aluminium, 0,01 bis 0,10 cX Titan und 0,01 bis 0,15 " Vanadium enthält, wobei der Rest im wesentlichen Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen darstellt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das warmgewalzte Werkstück anschließend kaltwalzt und glüht.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stahl einsetzt, der als weiteren Legierungsbestandteil Phosphor, Nickel, Chrom, Molybdän, Kupfer und/oder Aluminium enthält.
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