DE2818215C2

DE2818215C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Walzblech

Info

Publication number: DE2818215C2
Application number: DE19782818215
Authority: DE
Inventors: Marios Liege Economopoulos; Philippe Paulus
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1987-02-12
Also published as: AT375403B; ATA312978A; ES469147A1; DE2818215A1

Description

C < 0,15%
Mn < 0,60%
Si < 0,020%.

25. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 10 bis 24, auf Stähle mit einem Zusatz von Bor in einer Menge zwischen 0,001 % und 0,050%.

26. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 10 bis 25, auf Stähle, bei denen die Mengenanteile an Bor und Stickstoff der folgenden Gleichung entsprechen:

o/o B = K % N,
wobei:

B = Bor, N = Stickstoff und

K = ein Koeffizient zwischen 1 und 3 ist.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Kaltwalzblechen. Dadurch sollen diese Bleche hervorragende kombinierte Streckfestigkeits- und Dehnungseigenschaften und damit eine besondere Eignung für Zieh- bzw. Tiefziehbehandlungen und eine hohe Gleichmäßigkeit dieser Eigenschaften über ihre gesamte Breite hinweg erhalten. Diese Eigenschaften sind insbesondere bei in der Automobilindustrie zu verarbeitenden Blechen mit hoher Streckfestigkeit erforderlich.

Zur Erzielung guter Streck-, Tiefzieh- und Dehnbarkeitseigenschaften bei kaltgewalzten Blechen werden diese im allgemeinen in Bunden einer Rekristallisationsglühbehandlung in einem Haubenofen unterzogen.

Diese Behandlung hat sich jedoch als kostspielig erwiesen, weil sie langwierig und somit wenig leistungsfähig ist; darüberhinaus weisen die auf diese Weise erzielten Ergebnisse ziemlich große Streuungen auf.

Zur Ausschaltung dieser Nachteile wurde seitens der Anmelderin bereits vorgeschlagen, diese herkömmliche Glühbehandlung durch eine kontinuierliche Wärmebehandlung zu ersetzen, die im wesentlichen darin besteht, daß das Blech auf eine oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur liegende Temperatur erhitzt und anschließend das solcherart erhitzte Blech in ein im wesentlichen Siedetemperatur führendes Wasserbad eingetaucht wird.

Die hierbei erzielten Ergebnisse erwiesen sich als sehr zufriedenstellend, insbesondere bei Tiefziehblechen, Blechen mit hoher Streckfestigkeit und Blechen mit hoher Zerreißfestigkeit und großem Dehnungsvermögen.

In bestimmten Fällen jedoch ist es nicht einfach, das Bad an allen Stellen auf Siedetemperatur zu bringen und zu halten, denn es wurde festgestellt, daß aufgrund der Form des Tauchbehälters, des Durchlaufs von Behandlungsgut sowie des Vorhandenseins von Hilfseinrichtungen (Rollen, Leitungen für die Zufuhr kälteren Wassers usw.) das Wasserbad Temperaturunterschiede von mehr als 25° C aufweist, wobei sicherlich zufriedenstellende, aber doch ungleichmäßige Ergebnisse erzielbar sind.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, diesen Nachteil der ungleichmäßigen Siedetemperaturverteilung im Wasserbad auszuschalten und die Kühlgeschwindigkeit zu erhöhen. Dieses letztgenannte Merkmal ist bei Flußstählen von besonderem Vorteil, denn je schneller der Kühlvorgang abläuft, umso kürzer kann die Phase der Knrbonitridausscheidung sein, was sich in einer verbesserten Diiktilität und somit in einer erhöhten Eignung sn für das Ziehen bzw. Tiefziehen niederschlägt.

Bekanntlich eignet sich nämlich ein kontinuierlicher Glühzyklus, wie er bei Weißblechen üblich ist, nicht für Bleche in Zieh- bzw. Tiefziehqualität. Eine derartige Glühbehandlung mit kontinuierlichem Ablauf umfaßt die folgenden vier Phasen: Erhitzen bis auf eine Temperatur von etwa 65O⁰C, Halten und Homogenisierung bei einer Temperatur von etwa 700° C, kontrollierte Abkühlung bis auf eine Temperatur von ca. 450° C und schnelle Abkühlung bis auf Raumtemperatur. Insgesamt sind die beiden Kühlphasen zu schnell, als daß Kohlenstoff und Stickstoff in der Form von Karbonitriden ausgeschieden werden könnten. Der so erhaltene Stahl eignet sich nicht für das Tiefziehen, da er zu hart und zu wenig formbar ist.

Seit langem ist es üblich, im Anschluß an eine kontinuierliche Glühbehandlung bzw. an eine Wärmebehandlung nach dem Verzinken das betreffende Blechmaterial in einem Haubenofen einer Behandlung mit 300° C bis 400° C zur Kohlenstoffausscheidung zu unterziehen. Auf diese Weise werden Eigenschaften erzielt, welche den im Wege des herkömmlichen Glühverfahrens in der Haube erhaltenen vergleichbar sind.

Es wurden bereits kontinuierlich in Vorschlag gebracht, welche diese beiden Behandlungsvorgänge in sich vereinigen, doch haben sich diese aufgrund der zur Sicherstellung der vollständigen Ausscheidung des im Stahl vorhandenen Kohlenstoffs erforderlichen großen Ofenlängen als zu aufwendig erwiesen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das auf den vorstehend geschilderten Überlegungen basiert und eine zufriedenstellende gleichmäßige Verteilung der Eigenschaften der Bleche über ihre gesamte Breite &iacgr;&ogr; hinweg sowie eine gute Formbarkeit bei einer gleichzeitig annehmbaren Behandlungsdauer sicherstellt.

Erfindungsgemäß läßt sich nämlich gegenüber den bekannten Verfahren die Behandlungsdauer merklich reduzieren. Die Erfinder konnten eindeutig feststellen, daß bei Durchführung der schnellen Abkühlung im Anschluß an die Rekristallisation in zwei Phasen unterschiedlicher und angemessener Geschwindigkeit der nachfolgende Behandlungsvorgang zur Kohlenstoffausscheidung in dem Sinne vereinfacht werden kann, daß die zu seiner Durchführung erforderliche Zeit merklich verkürzt wird.

Eine weitere starke Verkürzung des Vorgangs zur Kohlenstoffausscheidung (Überalterung) ist durch Unterteilung dieser Operation in zwei Phasen erzielbar. Die Erfinder vermochten nämlich außerdem festzustellen, daß es möglich ist innerhalb sehr kurzer Zeit eine Kohlenstoffausscheidung bei einer ersten Temperatur zu bewirken, bis die Menge des noch in Lösung befindlicher Kohlenstoffs in etwa dem Gehalt entspricht, bei welchem der Gleichgewichtszustand bei dieser Temperatur hergestellt ist. Zur weiteren Verringerung des in Lösung befindlichen Kohlenstoffs ist es also zweckmäßig, eine niedrigere zweite Temperatur anzuwenden, bei welcher der Gleichgewichtsgehalt an gelöstem Kohlenstoff geringer ist

Das erfindungsgemäße Verfahren mit Erhitzen des Blechs auf eine oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur liegende Temperatur und anschließendem Abkühlen desselben durch Eintauchen in ein Wasserbad mit einer Temperatur von mehr als 75° C, vorzugsweise zwischen 80°Cund 150° C, wobei diese Abkühlung in zwei aufeinanderfolgenden Phasen abläuft ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase die Geschwindigkeit der Blechabkühlung im Wasserbad zwischen 25° C pro Sekunde und 18O⁰C pro Sekunde, vorzugsweise zwischen 35⁰C pro Sekunde und 15O⁰C pro Sekunde, beträgt, bis das Blech eine Temperatur zwischen 200° C und 425⁰C erreicht hat, wobei das Produkt der Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal Dicke in Millimeter (e) auf einem Wert gehalten wird, der größer ist als 25 d. h. [(&ngr; &khgr; e)i > 25] und vorzugsweise größer als 35 (d. h. [(vx e)i >35]; und daß in der zweiten Phase die Geschwindigkeit der Blechabkühlung im Wasserbad zwischen 90° C pro Sekunde und 500° C, vorzugsweise zwischen 150⁰C pro Sekunde und 450° C pro Seku nde, beträgt wobei das Produkt der Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal

< 1 Dicke in Millimeter (e) auf einem Wert gehalten wird, der größer ist als oder gleich 75 d. h. [(vx e)₂>75] und

vorzugsweise 95 d. h. [(&ngr; &khgr; e)₂ > 95].

Vorzugsweise weist das Wasserbad, in welches das Blech eingetaucht wird, eine besonders gleichmäßige Beschaffenheit, besonders hinsichtlich der Temperaturverteilung, auf.

Nach einer ersten Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wert des Produktes aus Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal Dicke in Millimeter (e) während der ersten Phase dadurch erhalten, daß der Oxydationszustand der Blechoberfläche am Badeintritt bzw. die Temperatur oder die Zusammensetzung des Bades reguliert wird.

Nach einer zweiten Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der Wert des Verhältnisses zwischen dem Podukt (vx e)₂ aus Kühlgeschwindigkeit mal Dicke während der zweiten Phase und dem Produkt (vx e)i der gleichen Parameter während der ersten Phase, d.h. des Verhältnisses (vx e)₂/(vx e)i, zwischen 1,5 und 5 und vorzugsweise zwischen 2 und 4.

Das Aufheizen erfolgt zweckmäßigerweise in einem oxydationsfreien bzw. oxydationsschwachen Direktfeuerungsofen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das durch Eintauchen in ein Warmwasserbad gekühlte Blech einer Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung unterzogen.

In einer besonders zweckmäßigen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Behandlungsgut aus hochf es tem Stahl.

Eine weitere Abwandlung der Erfindung sieht vor, das Blech nach dem Aufheizen bis über seine Rekristallisationstemperatur auf einer Temperatur zwischen 700⁰C und 1000° C, vorzugsweise zwischen 750⁰C und 96O⁰C, zu halten.

Erfindungsgemäß erfoigt das Eintauchen des Blechs in ein Warmwasserbad auf die Dauer von mehr als 5 Sekunden in der Weise, daß das Blech eine zwischen 80°C und 150°C liegende Temperatur erreicht

Ebenfalls wird erfindungsgemäß das Blech nach dem Verlassen des Wasserbades auf die Dauer von länger als 15 Sekunden erneut auf eine Temperatur zwischen 200° C und 525° C erhitzt

In einem weiteren besonders vorteilhaften Fall der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Behandlungsgut aus Weichstahl für Ziehverarbeitung.

Nach dem Erwärmen des Blechs bis über seine Rekristallisationstemperatur hinaus wird dieses zweckmäßigerweise auf einer Temperatur unterhalb 840° C, vorzugsweise unterhalb 780° C, gehalten.

Das durch Eintauchen in ein Wasserbad gekühlte Blech wird erfindungsgemäß zweckmäßigerweise einer Vergütungs- oder Überalterungsbehandung unterzogen, welche darin besteht daß das Blech auf eine zwischen 275° C und 525" C, vorzugsweise zwischen 380° C und 490° C, liegende Temperatur auf die Dauer von 30 bis 250 Sekunden, voreugsweise 40 bis 180 Sekunden, erwärmt wird, was die Formbarkeit des Werkstoffs erhöht

Nach einer besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Verweilzeit t (Sekunden) bei Vergütungs- bzw. Überalterungstemperatur T(° C) mindestens:

Desweiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Zuge oder nach der Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung eine langsame Abkühlung bis auf eine Temperatur unterhalb 400° C, vorzugsweise unterhalb 350° C, vorgenommen wird, bevor die Endkühlphase beginnt.

Es kann von Vorteil sein, die Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung in zwei Phasen ablaufen zu lassen, wobei für die erste Phase eine Temperatur zwischen 400° C und 50O⁰C und für die zweite Phase eine solche von 300° C bis 400" C gewählt wird und diese beiden Phasen durch eine schnelle Abkühlung voneinander getrennt sind. ,

Erfolgt die Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung in zwei Phasen mit dazwischenliegender schneller Abkühlung, so kann die letztere in Form einer Abschreckung in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60° C oder höher, vorzugsweise 80° C oder darüber, vorgenommen werden.

In eben diesem Falle der Durchführung der Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung in zwei Phasen mit zwischengeschalteter schneller Abkühlung beträgt die Dauer der ersten Phase 10 Sekunden oder mehr, Vorzugsweise 20 Sekunden oder darüber, und die der zweiten Phase 15 Sekunden oder mehr, vorzugsweise 20 Sekunden oder mehr.

Erfindungsgemäß ist die Zusammensetzung des zu behandelnden Stahls wie folgt:

C < 0,15% vorzugsweise < 0,10% Mn < 0,60% vorzugsweise < 0,50%
Si < 0,020%.

Erfindungsgemäß ist darüberhinaus die Zugabe von Bor in einer Menge von 0,001 % bis 0,050 vorgesehen. Erfindungsgemäß müssen die Mengenanteile an Bor und Stickstoff im Stahl den folgenden Anforderungen entsprechen;

% B = K⁰ZoN

wobei:

B = Bor

N = Stickstoff

K = ein Koeffizient zwischen 1 und 3.

Die Erfinder vermochten nämlich festzustellen, daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Zyklus auf einen solchen Stahl ein Produkt ergibt, das keinerlei Alterungstendenz aufweist.

Nach einer vorteilhaften Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Anschluß an die Vergütungs- bzw. Überalterungsbehandlung das Blech langsam mit an sich bekannten Mitteln wie beispielsweise Aufblasen von Atmosphärengas, Wassermantel usw. bis auf Raumtemperatur abgekühlt.

Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß Blech nach dem Vergütungsbzw. Überalterungsprozeß durch Abschrecken in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C oder darüber, vorzugsweise 8O⁰C oder mehr, abzukühlen.

Gemäß einer weiteren Abwandlung des erfindungsgeniäßen Verfahrens folgt auf das letzte Bad oder in diesem selbst eine Oberflächenbehandlung wie Beizen, Spülen, Passivieren, metallische oder nichtmetallische Beschichtung (Phosphatierung).

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung ist darüberhinaus erfindungsgemäß noch vorgesehen, daß die verschiedenen Wasserbäder miteinander in Verbindung stehen, beispielsweise insofern, als Wasser entgegen der Bandlaufrichtung von einem Behälter zum anderen gelangt

Die aus den verschiedenen Bädern entweichenden Dämpfe werden erfindungsgemäß zweckmäßigerweise in einem gemeinsamen Kondensator rückkondensiert, wobei das Kondensationswasser vorteilhafterweise zur abschließenden Spülung dient

Die beigefügten vier Figuren sollen in einer lediglich beispielhaften Form die erfindungsgemäß gebotenen Möglichkeiten aufzeigen:

Fig. 1 zeigt die Veränderung der Bruchlast in Abhängigkeit vom Abstand zur Achse eines Blechs, das dem vorbeschriebenen Verfahren unterworfen wurde, bei verschiedenen Abschreckbadtemperaturen.

In Fig. 2 ist die Dehnungsänderung in Abhängigkeit von der Streckgrenze und der Bruchlast einerseits von dem vorbeschriebenen Verfahren und andererseits herkömmlichen Verfahren ausgesetzten Blechen bei verschiedenen Abschreckbadtemperaturen aufgezeigt

Fig. 3 veranschaulicht die Änderung der Beizzeit in Abhängigkeit von der Abschreckbadtemperatur für ein nach dem vorbeschriebenen Verfahren behandeltes Blech.

Für die Erstellung von Fig. 1 wurden kaltgewalzte Bleche mit 0,06% C, 0,6% Mn und 0,2% Si unter Schutzgas bis auf eine Temperatur von 800⁰C erhitzt Diese Bleche wurden auf die Dauer von 1 Minute auf dieser Temperatur gehalten, anschließend einer Abschreckbehandlung in Bädern aus destilliertem Wasser mit verschiedenen Temperaturen (40°C, 50°C, 6O⁰C, 70°C, 8O⁰C, 90°C, 98°C) unterzogen; hierauf folgte die Entnahme von Proben von einer Seite zur anderen über die Blechbreite hinweg und schließlich nach Durchführung eines Zugversuchs an diesen die Auftragung der Bruchlast [R_T in MPa] auf der Ordinate und des Achsabstandes (mm) der Bleche auf der Abszisse.

Es wurde festgestellt, daß bei Temperaturen von 4O⁰C, 50⁰C und 60⁰C eine sehr große Ungleichmäßigkeit in der Bruchlast über die gesamte Breite der Bleche hinweg vorhanden war.

Andererseits tritt bei Temperaturen von 8O⁰C, 9O⁰C und 98⁰C an die Stelle dieser Ungleichmäßigkeit eine immer deutlicher ausgeprägte Gleichförmigkeit

Für die Erstellung von Fig. 2 wurden unter Verwendung des gleichen Stahls die gleichen Versuche wie für Fig. 1 durchgeführt und wurde ein Diagramm aufgezeichnet, bei dem auf der Ordinate die Dehnung (A %) der verschiedenen Prüflinge und auf der Abszisse die Streckgrenze [E in MPa] einerseits und die Bruchseite [R in MPa] andererseits aufgetragen wurden.

In dieser Figur bezeichnet die schraffierte Zone 1 den Bereich A (E) derjenigen Streckfestigkeits- und &iacgr;&ogr; Bruchdehnungswerte, die nach herkömmlichen Verfahren ohne weiteres realisierbar sind, sofern nur genügend Legierungseiemete im Stahl vorhanden sind, während die schraffierte Zone 2 den Bereich A (R) der nach herkömmlichen Verfahren ebenfalls realisierbaren Bruchlast- und Bruchdehnungswerte darstellt

Es ist festzustellen, daß abgesehen von der breiten Streuung der Ergebnise bezüglich der die Temperaturen 40⁰C und 6O⁰C darstellenden Punkte das allgemeine Dehnungsniveau weniger gut ist als bei den schraffiert veranschaulichten herkömmlichen Verfahren.

Bei einer Temperatur von 80⁰C ist die Streuung geringer und erreicht das Dehnungsniveau quasi die Werte der konventionellen Verfahren.

Bei einer Temperatur von 9O⁰C und darüber ist die Streuung noch geringer, vor allem hinsichtlich der Kombination von Dehnung und Streckgrenze, wobei das Dehnungsniveau deutlich besser als bei den herkömmliehen Verfahren ist. Was die Kombination aus Dehnung und Bruchlast angeht, so wäre das Ergebnis noch besser, wenn beispielsweise ein Stahl mit höherem Mangangehalt gewählt würde.

Die in Fig. 3 dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf 0,88 mm dicke Weichstahlbleche, die unter Schutzgas auf 800⁰C erhitzt und 1 Minute lang auf dieser Temperatur gehalten wurden. Die Bleche wurden sodann in einem destillierten Wasserbad mit unterschiedlichen Temperaturen (von 15°C bis 98°C) ohne Luftdurchtritt abgeschreckt. Am Auslauf der Bäder wurden diejenigen Proben entnommen, die eine leichte Oxydation erkennen ließen: es wurde diejenige Zeit gemessen, die erforderlich war, um die Entzunderung derselben in einer Lösung aus 1 Gramm HCl auf 11 Wasser sowie mit einer Temperatur von 2O⁰C zu bewirken. Es wurde diese sehr wenig wirkungsvolle Beizlösung in voller Absicht gewählt, um die erforderlichen Verweilzeiten genau festlegen zu können.

Es wurde das Diagramm erstellt, bei dem auf der Ordinate die Entzunderungszeiten (Sekunden) und auf der Abszisse die Temperatur des Bades aus destilliertem Wasser, in dem die Abkühlung der Bleche vorgenommen wurde, aufgetragen.

Es wurde festgestellt, daß die Entzunderungszeit bei Abschreckbadtemperaturen von 75⁰C und darüber sehr stark abnahm.

.! 35 Das nachstehende Anwendungsbeispiel dient ebenfalls lediglich der Veranschaulichung:

Weichstahl-Ziehblech

Im Stahlwerk wurde in üblicher Weise ein 17 t Block aus unberuhigtem Stahl hergestellt, der zu einer Bramme abgewalzt und anschließend einer Warmwalzbehandlung entsprechend den folgenden Daten unterzogen wurde:

— Temperatur am Ende des Warmwalzprozesses: 885° C

— Aufwickeltemperatur: 620⁰C

— Fertigdicke: 2,5 mm.

Die Zusammensetzung des solcherart erhaltenen Produktes ist in % wie folgt:

C = 0,028; Mn = 0,240; Si = 0,004; P = 0,009; S = 0,011;
Al = --.

Das zum Bund gehaspelte Blech- bzw. Bandmaterial wurde anschließend in Salzsäure entzundert und schließlich mit einer Abnahme von 60% bis auf 1 mm Enddicke kaltgewalzt
Vom Kaltband wurden Proben entnommen und wie nachstehend aufgeführt behandelt:

Herkömmliche Behandlung:

Bundglühen im Wege eines herkömmlichen Verfahrens in einem Haubenofen mit 12 Stunden Verweilzeit bei 700° C. Kaltnachwalzen mit 1 % Abnahme.

Zyklus A:

Erhitzen auf 800° C innerhalb von 40 Sekunden

Halten der Temperatur von 800° C auf die Dauer von 40 Sekunden

Abkühlung mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20°C/s bei vx e=20 (Eintauchen in ein Wasserbad mit einer Temperatur von 90° C)
Nachwärmung auf 450° C in 15 Sekunden

Halten der Temperatur von 450° C auf die Dauer von 45 Sekunden

Abkühlung in Luft bis auf 70° C auf die Dauer von 45 Sekunden

Kaltnachwaizen: 1%.

Zyklus B:

Erwärmen bis auf 750° C in 30 Sekunden Halten der Temperatur von 700° C—750° C auf die Dauer von 40 Sekunden Abkühlung mit einer konstanten Geschwindigkeit von 50°C/s sodann von 60°C/s bis auf 90°C bei (&ngr;&khgr; e)i =

45 und (&ngr; &khgr; e)₂ = 60 (Eintauchen in ein Wasserbad von 90° C) N ach wärmen bis auf 45O⁰C in 15 Sekunden Halten der Temperatur von 450° C auf die Dauer von 45 Sekunden Abkühlung in Luft bis auf 70° C innerhalb von 45 s Kaltnachwalzen: 1 %.

Die Zyklen C bis I haben als erste Behandlungsphase das Erwärmen, die Rekristallisation und die schnelle Abkühlung gemeinsam und unterscheiden sich lediglich durch die Überalterungsphase. Gemeinsame Phase für die Zyklen C bis I:

— Erwärmen bis auf 700° C in 25 Sekunden

— Vorhalten einer Temperatur von 720 bis 680° C auf die Dauer von 50 Sekunden

— schnelle Abkühlung in einem Bad mit 85° C in 2 Phasen:

1) mit einer Geschwindigkeit von 55° C/Sekunden bis auf 240^oC[(vxe)i = 55)]

2) mit einer Geschwindigkeit von 150° C/Sekunde von 240° C bis auf 85° C [(vxe)₂ = 150]

[(vx e)₂/(vxe),= 2,73)].

Zyklus C:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend:

Nachwärmen auf 25O⁰C in 10 Sekunden (niedriger als erfindungsgemäß: 275⁰C) H alten dieser Temperatur auf die Dauer von 150 Sekunden abschließendes Abkühlen in Luft bis auf 70° C in 25 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 %

Zyklen D:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend: Nachwärmen auf 300° C in 10 Sekunden -

Dl Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 120 Sekunden D2 Halten dieser Temperatur auf die Daue' von 180 Sekunden abschließendes Abkühlen in Luft bis auf 70° C in 30 Sekunden Kaltnachwalzen: 1%

Zyklen E:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend: Nachwärmen auf 350⁰C in 12 Sekunden El Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 60 Sekunden E2 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 120 Sekunden abschließendes Abkühlen in Luft bis auf 70° C in 35 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 %

Zyklen F:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend: Nachwärmen auf 400° C in 14 Sekunden Fl Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 30 Sekunden F2 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 60 Sekunden F3 Halten dieser Ternf eratur auf die Dauer von 90 Sekunden abschließendes Abkühlen in Luft bis auf 70° C in 40 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 %

Zyklen G:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend: Nachwärmen auf 450° C in 15 Sekunden Gl Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 20 Sekunden

G2 Halten dieser Temperaturen auf die Dauer von 60 Sekunden G3 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 90 Sekunden

abschließendes Abkühlen in Luft bis auf 70° C in 45 Sekunden Kaltnachwalzen: 1 %

Zyklen H:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend: Erwärmung auf 500° C in 18 Sekunden Hl Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 30 Sekunden

H2 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 40 Sekunden

H3 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 60 Sekunden

H4 Halten dieser Temperatur auf die Dauer von 120 Sekunden

Abkühlung in Luft bis auf 70° C in 50 Sekunden Kaltnachwalzen; 1 %

Zyklen I:

Erste Phase wie vorbeschrieben, anschließend: Nachwärmen auf 450° C in 15 Sekunden
Halten dieser Temperatur von 450° C auf die Dauer von 40 Sekunden

11 Abkühlung in Luft

12 Abkühlung in einem Bad mit einer Temperatur von 85° C

13 Abkühlung bis auf 300° C in 20 Sekunden, sodann Abkühlung im Bad mit 85° C

14 Abkühlung in einem Bad mit 100° C, das Netzmittel enthält, bis auf 350° C
Halten dieser Temperatur von 350° C auf die Dauer von 30 Sekunden
Abkühlung in einem Bad mit 70° C

Tabellarische Aufstellung der Eigenschaften

Zyklus

Prof.

Erichsen

(mm)

Streckgrenze MPa

Bruchlast
MPa

Dehnung % Basis mm

Anisotropiezahl

Stufe nach Alterung 100°X I Il

Herkömmliches Glühen	11,3	200
Zyklus A	11,2	244
Zyklus B	11,3	229
Zyklus C	10,7	301
Zyklen D
Dl	10,8	234
D2*)	11,0	224
Zyklen E
El	10,8	231
E2*)	11,0	223
Zyklen F
Fl	10,8	230
F2*)	11,0	220
F3*>	11,2	214
Zyklen G
Gl	10,9	227
G2*)	11,1	218
G3*)	11,4	210
Zyklen H
Hl*)	11,2	218
H2*)	11,2	217
H3*)	11,1	220
H4*)	11,0	224
Zyklen I
11*)	11,1	218
12*)	11,0	219
13*)	11,1	217
14*)	11,4	209
*) Erfindungsgemäß

300 341 335 375	43,0 39,5 40,0 36,1
340 327	39,0 41,0
U) U) IO Ul OV Ul	40,0 41,4
334 326 321	40,0 41,6 43,4
328 324 315	40,5 44,2 46,4
U) U) U) U) K) KJ KJ NJ OO OO OV U)	45,2 44,0 44,0 43,1
323 327 325 319	43,1 42,4 44,2 47,0

1,15	9,0
1,33	4,4
1,37	2,8
1,35	4,3
1,34	3,4
1,33	2,0
1,37	4,2
1,36	1,8
1,31	3,7
1,34	1,9
1,32	1,4
1,36	2,8
1,30	2,0
1,38	1,2
1,33	2,0
1,32	2,2
1,35	2,2
1,34	2,4
1,38	2,0
1,39	2,2
1,32	2,0
1,34	1,5

Es ist festzustellen, daß die Eigenschaften nur wenig mit der Rekristallisationstemperatur schwanken, wenngleich hier hinsichtlich der Bruchdehnung bei einer Rekristallisation mit einer relativ niedrigen Temperatur (650°C—780°C) ein Vorteil gegeben scheint

Der Vergleich zwischen den Zyklen A und B einerseits und den erfindungsgemäßen Zyklen (D2, E2, F2, F3, G2, G3, Hl, H2, H3, H4, II, 12,13,14) läßt sehr wohl den Vorteil der schnellen Abkühlung in zwei Phasen, wobei die Geschwindigkeit der ersten Phase (vxe)i größer ist als 25 und die der zweiten Phase (vxe)₂ größer als 75, erkennen.

Außerdem hat die Überalterungsbehandlung eine große Bedeutung und zeigt der Vergleich der Zyklen C bis H:

1) daß die Überalterungstemperatur 275° C betragen oder höher sein muß.

2) daß gute Eigenschaften, d. h. vor allem eine Bruchdehnung von 41 % oder besser, bei den Zyklen D2, E2, F2, F3, G2, G3, H1, H2, H3, H4 dann erzielt werden, wenn die Haltezeit (in Sekunden) für die Überalterungstemperatur gleich ist oder größer als

94

-

wobei Tdie Überalterungstemperaturin "C ist (siehe Sig. 4).

Andererseits und vor allem bei den hohen Überalterungstemperaturen besteht kein Grund zu einer übermäßigen Verlängerung dieser Haltbarkeit, da in diesem Fall eine große Kohlenstoffmenge in Lösung bleibt, was der Vergleich zwischen Zyklus H4 und Zyklus Hl klar und deutlich zeigt

Schließlich läßt ein Vergleich der Zyklen I mit den Zyklen G erkennen, daß die Möglichkeit zur Verkürzung der Endabkühlung besteht unter der Bedingung, daß diese nicht bei einer zu hohen Temperatur eingeleitet wird. Idealerweise wird die Überalterungsbehandlung in zwei Phasen abgewickelt, damit nur derjenige Kohlenstoff in Lösung gehalten wird, welcher dem Gleichgewicht bei der niedrigsten der gewählten Temperatur entspricht

In Rg. 4 sind auf der Abszisse die Haltezeiten für die Überalterungstemperatur und auf der Ordinate die io Überalterungstemperatur als solche aufgetragen. |

Die als nicht zufriedenstellend anzusehenden Ergebnisse sind durch Kreuze und die zufriedenstellenden |

Resultate durch Punkte bezeichnet

Die voll durchgezogene Kurve stellt die Haltezeitdauer (in Sekunden) für die Überalterungstemperatur entsprechend dem Verhältnis 15

dar. 20 &Bgr;

Generell wäre zu bemerken, daß alle Resultate oberhalb dieser Kurve als annehmbar zu gelten haben und daß

andererseits die Zonen zwischen den Schraffierungen dem Rahmen der Erfindung, d. h. Temperaturen zwischen 275° C und 525° C, entsprechen.

Man beachte, daß alle Punkte in Fig. 4 sich auf eine Endabkühlung in Luft (Zyklen C bis H) beziehen.

25

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Kaltzwalzblech mit Erhitzen des Blechmaterials auf eine oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur liegende Temperatur und anschließendem Abkühlen desselben durch Eintauchen in ein Wasserbad mit einer Temperatur von mehr als 75° C wobei diese

Abkühlung in zwei aufeinanderfolgenden Phasen abläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase die Geschwindigkeit der Blechabkühlung im Wasserbad zwischen 25°C pro Sekunde und 18O°C pro Sekunde beträgt, bis das Blech eine Temperatur zwischen 200⁰C und 425° C erreicht hat, wobei das Produkt der Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal Dicke in Millimeter (e) auf einem Wert &iacgr;&ogr; gehalten wird, der größer ist als 25, d. h. [(vx e)i > 25]; und daß in der zweiten Phase die Geschwindigkeit der

Blechabkühlung im Wasserbad zwischen 90° C pro Sekunde und 500° C pro Sekunde beträgt, wobei das Produkt der Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal Dicke in Millimeter (e) auf einem Wert gehalten wird, der größer ist als oder gleich 75, d. h. [(vx e)₂ > 75}

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Blechabkühlung im Wasserbad in der ersten Phase zwischen 35° C pro Sekunde und 150° C pro Sekunde liegt

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase das Produkt der Abkühlungsgeschwindigkeit in ⁰C pro Sekunde (v) mal Dicke in mm (e) auf einem Wert gehalten wird, der größer ist als 35, d. h. [(vx e)i > 35].

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Blechabkühlung im Wasserbad in der zweiten Phase zwischen 150° C pro Sekunde und 450° C pro Sekunde beträgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Phase das Produkt der Abkühlgeschwindigkeit in "C pro Sekunde (v) mal Dicke in mm (e) auf einem Wert gehalten wird, der größer ist als oder gleich 95, d. h. [(&ngr; &khgr; e)₂ > 95}

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Produktes aus Abkühlgeschwindigkeit in Grad Celsius pro Sekunde (v) mal Dicke in Millimeter (e) während der ersten

Phase durch Regulierung zumindest eines der nachfolgenden Parameter

* Oxydationszustand der Blechoberfläche am Badeintritt,

* Temperatur des Bades,

* Zusammensetzung des Bades,

eingestellt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Verhältnisses zwischen dem Produkt (vx &phgr; aus Kühlgeschwindigkeit mal Dicke während der zweiten Phase und dem Produkt (vx e)i der gleichen Parameter während der ersten Phase, d. h. des Verhältnisses (&ngr; &khgr; &phgr;/(&ngr; &khgr; e)i,

zwischen 1,5 und 5 gehalten wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Eintauchen in ein

Warmwasserbad gekühlte Blech einer Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung unterzogen wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech nach dem Aufheizen bis über seine Rekristallisationstemperatur auf einer Temperatur zwischen 700°C und 1000⁰C gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauchen des Blechs in ein Warmwasserbad auf die Dauer von mehr als 5 Sekunden erfolgt in der V/eise, daß das Blech eine zwischen 80⁰C und 15O⁰C liegende Temperatur erreicht.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech nach Verlassen des Wasserbades auf die Dauer von länger als 15 Sekunden erneut auf eine Temperatur zwischen 200⁰C und 525⁰C erhitzt oder nacherwärmt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech nach dem Erhitzen bis über seine Rekristallisationstemperatur hinaus auf einer Temperatur von weniger als 840° C gehalten wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Eintauchen in ein so Wasserbad gekühlte Blech einer Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung derart unterzogen, daß das Blech auf eine zwischen 275⁰C und 525⁰C liegende Temperatur auf die Dauer von 30 bis 250 Sekunden erwärmt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit f (Sekunden) bei der Vergütungs- oder Überalterungstemperatur T(⁰C) dem nachfolgenden Mindestwert entspricht:

15. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach der Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung eine langsame Abkühlung bis auf eine Temperatur unterhalb 400" C vorgenommen wird, bevor die Endkühiphase beginnt.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung in zwei Phasen abläuft, wobei für die eine Phase eine Temperatur zwischen 400⁰C und 500° C und für die andere Phase eine solche von 300⁰C bis 400° C gewählt wird und diese beiden Phasen durch eine Phase schneller Abkühlung voneinander getrennt sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenphase schneller Abkühlung eine Abschreckung in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 6O⁰C oder höher beinhaltet.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 16und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der ersten Phase der

Überalterungsbehandlung wenigstens 10 Sekunden und die der zweiten Phase wenigstens 15 Sekunden oder mehr beträgt

19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech im Anschluß an die Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech nach der Vergütungs- oder Überalterungsbehandlung durch Abschrecken in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60⁰C oder darüber abgekühlt wird.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech während oder nach dem letzten Bad eine chemische Oberflächenbehandlung erfährt

22. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech im Gegenstrom durch die untereinander in Verbindung stehenden Wasserbäder geführt wird.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech eine abschließende Spülung mittels eines Kondensationswassers erfährt, welches durch Rückkondensation der den Bädern entweichenden Dämpfe erzeugt wird.

24. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 10 bis 23, auf Stähle der Zusammensetzung