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Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung
von Blechen, insbesondere von Schwarzblez chen zur Herstellung von Weissblech.
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Der Hauptvorteil von kontinuierlich geglühtem Stahl gegenüber dem
herkömmlichen Haubenglühen ist in der hohen Gleichmäßigkeit der Festigkeitseigenschaften
und Planheit der jeweiligen Stahlprodukte zu sehen. Weitere Vorteile bieten sich
durch Ausschaltung der dem herkömmlichen Glühen eigenen Nachteile wie beispielsweise
Gefahr des Klebens zwischen den Windungen, das zu Störungen beim Kaltnachwalzen
führt, Vielzahl von Handhabungen, Zwischenlagerungen usw.
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Was das Weissblech anbetrifft, so lassen sich die hergestellten Qualitäten
im allgemeinen in die Härteklassen nach HR3OT einordnen, wobei die folgenden ASTM-Vergütungsstähle
wohl am gebräuchlichsten sind: T 1 Härte 46 bis 52 T 2 Härte 50 bis 56 T 3 Härte
54 bis 60 T 4 Härte 58 bis 64 T5 Härte 62 bis 68 bzw. T U (Universalvergütungs stähle)
T 6 Härte 67 bis 73 (e8) empfohlen für superdünne Weissbleche Härte 75-83.
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Die Vergütungsqualitäten T 1 (beruhigte Stähle für das Giefziehen),
T 2 und T 3 lassen sich im allgemeinen nur durch Haubenglühen herstellen, da im
Wege des kontinuierlichen Glühens ein zu hartes Produkt anfällt.
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Die anderen Yergütungsqualitäten sind durch Haubenglühen oder nach
dem kontinuierlichen Glühverfahren herstellbar, wobei jedoch das letztere aufgrund
der grösseren Härte, die dem Produkt natürlicherweise mitgegeben wird und daraus
resultierend aufgrund der Möglichkeit, höhere Härten aus weicheren Stählen zu erzielen,
was vor allem die Produktivität der Tandemkaltwalzstrasse erhöht, vorteilhafter
ist.
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Der bisher am gebräuchlichsten gewesene Behandlungßzyklus ist in Fig.
1 dargestellt. Er umfasst für gewöhnlich die folgenden vier Phasen:
1.
Vorwärmen bis auf ca. 6000C (beispielsweise bei einer Dicke von 0.25 mm auf die
Dauer von 16 Sekunden) II. Halten und Homogenisieren im Bereich zwischen 6000C und
720°C (beispielsweise bei einer Dicke von 0.25 mm auf die Dauer von 22 Sekunden)
III. "kontrollierte Abkühlung" bis auf 42500 (beispielsweise bei einerDicke von
0.25 mm auf die Dauer von 22 Sekunden) IV. "schnelle Abkühlung" bis auf 75°C (beispielsweise
bei einer Dicke von 0.25 mm auf die Dauer von 22 Sekunden) was bei einer Dicke von
0.25 mm etwa 82 Sekunden ausmacht.
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Die mässige Abkühlgeschwindigikeit in Phase III ist erforderlich,
um möglichst niedrige "Vergütungsgrade" (Härten) zu erzielen. Die Beschleunigung
des AbkUhlprozesses bei Phase lv dient der Verkürzung der Strecke, unterliegt aber
durch den bei Kühlung mit aufgedüstem Schutzgas im Niedrigtemperaturbereich geringer
werdenden Wirkungsgrad einer starken Beschränkung. Bedingt durch die in modernen
Strecken üblichen Geschwindigkeiten (400 bis 600 m/hin.) führen die anscheinend
kurzen Zeiten Jedoch zu noch immer sehr grossen Bandlauflängen.
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Es wurden bereits verschiedene Verbesserungen vorgeschlagen in dem
Bestreben, den Glühzyklus für Weissbleche ohne Beeinträchtigung des erzielbaren
Qualitätsbereiches abzukürzen, nämlich - schnellere Vorwäraung, beispielsweise durch
direkte Flammenbeaufschlagung; - wesentliche Verkürzung der Haltephaße, wobei die
Rekristallisation bei höheren Reduktionen im Weissblech prektiich momentan erfolgt;
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Verkürzung der Endabkühlungsphase durch eine Ealtwasserabschreckung von einer so
niedrigen Temperatur ausgehend, dass das Risiko einer Planheitsbeeinträchtigung
ausgeschlossen ist.
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Fig. 2 veranschaulicht den sich bei Anwendung dieser verschiedenen
Terbesserungen ergebenden Behandlungszyklus.
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Die Gesamt-Behandlungszeit wird auf diese Weise auf 50 Sekunden (bezogen
auf eine Dicke von 0.25 mm) gesenkt, doch lassen sich hierbei die Vergütungsqualitäten
T 1, T 2 und T 3 im allgemeinen nicht erzielen.
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Diese Fig. 2 betrifft also ein bekanntes Verfahren mit den nachstehend
aufgeführten vier Phasen: I. Vorwärmen bis auf ca. 7500C (bei einer Dicke von 0.25
mm auf die Dauer von 3.1 Sekunden). Ein Vergleich dieser Vor-wärmbehandlung mit
derjenigen gemäss Fig. 1 zeigt, dass sie den Vorteil grösserer Schnelligkeit bietet,
weil sie mit direkter Flamme bewirkt wird. Darüberhinaus liegt die Endvorwärmtemperatur
mit 750°C gegenüber 600°C höher.
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II. Halten und Homogenisieren im Bereich zwischen 750°C und 7200C
(bei einer Dicke von 0.25 mm auf die Dauer von 1.6 Sekunden). Gegenüber derjenigen
gemäss Fig. 1 ist diese Haltephase stark verkürzt (von 22 auf 1.6 Sekunden).
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Diese Verbesserung ist möglich, da die Rekristallisation bei höheren
Reduktionen im Weissblech praktisch momentan stattfindet.
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III. Kontrollierte Abkühlung bis auf 49000 (bezogen auf eine Dicke
von 0.25 mm auf die Dauer von 17.6 Sekunden).
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IV. Schnelle Abkühlung bis auf 25000 mit aufgedüsten Schutzgas, sodann
abschliessendes Abkühlen durch Abschreckung
in kaltem Wasser. Die
Dauer dieser Phase beträgt bei einer Materialdicke von 0.25 mm 27.6 Sekunden.
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Die Abkühlung mittels aufgedüstem Schutzgas wurde verktirzt durch
eine Kaltwasserabschreckung ab 250°C, wobei diese Temperatur niedrig genug ist,
um eine Beeinträchtigung der Planheit auszuschalten. Diese Verkürzung gehört ebenfalls
zu den bisher vorgeschlagenen Verbesserungen.
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Die Gesamtzeit beträgt also 50 Sekunden bezogen auf eine Materialdicke
von 0.25 mm.
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Ausgehend von einem ähnlichen Zyklus (schnelles Vorwärmen, keine Haltephase)
wurde seitens GARBER (ISI Special Report 79, s. 81-86) und WTELIAMS (ISI Special
Report 79, S. 87-92) vorgeschlagen, die Abkühlung weiter zu verkürzen, indem von
der Rekristallisationstemperatur ausgehend in einem Bad von ca. 30000 eine Abschreckung
vorgenommen und im gleichen Moment das Band aufgehaspelt wird, damit der Uberalterungsprozess
im Bund abläuft. Industriemässig scheinen Jedoch weder die Abschreckphase noch das
Aufwickeln unter Schutzgas bei 3000C realisierbar.
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Andere wiederum stellten ihre Untersuchungen ab auf Verf ahren, die
geeignet seien, gleichzeitig eine Qualitätsverbesserung (höhere Härten) wie auch
eine Verkürzung der Behandlungsstrecken zu ermöglichen. Unter industriemässigen
Bedingungen dürften die vorgeschlagenen Verfahren jedoch wenig Aussicht auf Realisierbarkeit
bieten. Beispielsweise trifft dies zu auf ein Verfahren, das eine Abschreckung in
Wasser ab Rekristallisationstemperatur (FR-PS Er. 1.479.039) vorsieht, wobei das
Problem der Sicherung einer gleichmässigen Abkühlung von den Urhebern unterschätzt
geworden zu sein scheint.
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Von verschiedenen Urhebern wurde versucht, die für Bleche grösserer
Dicke (über 0.6 mm) konzipierten Verfahren, die auf der Hinzufügung einer Kohlenstoff-Ausscheidungsphase
zum Grundzyklus beruhen, auf Weissbleche anzuwenden.
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Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Glühbehandlung von Blechen,
basierend auf einer Wasserabschreckung, bei der jedoch Bleche mit Dicken unter 0.6
mm vor der Abschreckstrecke aus dem Materialfluss abgeleitet und somit nur einer
mässigen Abkühlung (Düsenkiihlung) vor der Eohlenstoffausscheidung unterzogen werden,
ist in der US-PS Nr.
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3.877.684 beschrieben. Als Grund für diese Modalität wird angeführt,
dass es unmöglich ist, eine gute Planheit bei Blechen geringer Dicke nach dem Abschrecken
durch Kaltwasser zu gewährleisten.
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Ein weiterer Versuch der Ubertragung auf Weissbleche eines für extraweiche
Stähle konzipierten kontinuierlichen Glühzyklus ist in der Frank. Patentanmeldung
Nr. 75 39 163 beschrieben. In diesem Falle jedoch ist die Wirkung der dem Grundzyklus
hinzugefügten Uberalterungsbehandlung sehr gering, weil die Härte HR 30 T im Zuge
dieses ausserdem relativ langen Prozesses nur um 2 bzw. 3 Punkte fällt. Tatsächlich
führt dieses Verfahren nur bei strenger Regulierung der Blechzusammensetzung zur
T 3 Härte.
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BELLAMY und GARBER (JISI, August 1972, 5. 588-605) haben Untersuchungen
über die Eigenschaften von mit Geschwindigkeiten von 300 bis 6000C/Sek. gekühlten
Weichstählen angestellt, doch scheint eine industrielle Anwendung der hierbei gewählten
Aschreckbäder kaum vorstellbar, wobei die Probleme der Gleichmässigkeit bzw. Homogenität
ausserdem nicht gelöst sein dürften.
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Ein weiterer Urheber (G.K. L'VOV, Metalloved, Term. Obra.
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Met., 1959, 4, S. 8-14, Brit. PS Nr. 1.154.422) verfolgte das Prinzip
einer Aufheizung mit sehr hohen Geschwindigkeiten mit anschliessendem Halten der
Temperatur auf sehr kurze Dauer und anschliessendem sehr schnellen Abkühlen mit
dem Zwecke einer Rekristallisation des Stahls ohne Zulassung von Kornwachstum und
ohne Auflösung des Eohlenstoffs, doch scheint auch in diesem Falle eine industrielle
Anwendung im Hinblick auf den derzeitigen Stand der Technik in naher Zukunft kaum
realisierbar.
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Seitens WIILIAMS und DAVIES (ISI Special Report, 79, S.
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93-100) wurde der Versuch unternommen, das von BISRA (GIBBON, 151
Special Report, 79, S. 101-111) entwickelte kontinuierliche Glühverfahren zur Schaffung
eines neuen Glühzyklus zu benutzen, mit dem sich die GütestufenE 6 aus weicheren
Stählen (ohne Phosphor) bzw. Härten erzielen lassen würden, die denen von "doppeltreduzierten"
Stählen ohne Nachwalzen gleichwertig sind.Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich
die Härte durch schnelle Abkühlung vergrössern lässt, und dass die Schwierigkeit
in der Entwicklung einer sicheren Technologie zur Durchführung dar schnellen Abkühlung
zu sehen ist, wie dies beispielsweise die Tatsache zeigt, dass das BISRA-Verfahren
in Hochgeschwindigkeitsstrecken nicht anwendbar ist.
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Von der Anmelderin wurde in der Belg. PS Nr. 837.458 bereits ein Verfahren
zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von kaltgewalzten Zeisnblechen vorgeschlagen,
das sich sowohl auf hochfeste Bleche als auch Weichstahlbleche für Ziehverarbeitung
anwenden lässt. Sie hatte zu diesem Zeitpunkt bereits vorausgesehen, dass die Anwendung
des Verfahrens auf andere Arten von Produkten wie beispielsweise Weissblech, verz.
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Stahl, Nirostahl usw. möglich ist, wenn die Anwendungsbedingungen
auf das Jeweils behandelte Produkt zugeschnitten werden könnten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Anwendung eben dieses Verfahrens
für das Glühen von zur Herstellung von Weissblech bestimmten Schwarzblechen.
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Es wurde nämlich festgestellt, dass bei gezielter Anwendung des bereits
früher beanspruchten Verfahrens der Bereich der Blechqualitäten bei kontinuierlich
geglühtem Weissblech in der Güte- bzw. Härteskala sowohl nach oben als auch unten
vergrössert werden konnte.
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Die Erfindung beruht auf der Tatsache, dass bei Anwendung auf Stahlbleche
von geringer Dicke (unter 0.6 mm) eine Abschreckung in einem Wasserbad mit Siedetemperatur
sehr hohe Abkühlgeschwindigkeiten erzielt werden, wobei gleichzeitig eine absolut
gleichmässige Verteilung der Eigenschaften und eine perfekte Planheit gewährleistet
sind. Die Abkühlgeschwindigkeit reicht aus, um den Lösungszustnnd praktisch aller
Zwischengitterelemente im Anschluss an das schnelle Abkühlen zu erhalten. Erfolgt
keine nachfolgende Behandlung, so ist der Stahl von daher ausserordentlich hart,
weil Kohlenstoff und Stickstoff im Ferritgitter eingeschlossen sind.
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Diese Elemente haben die Tendenz, sich bei der auf das Aufbringen
folgenden Verschmelzung der Zinnschicht in Borm von Fe2C auszuscheiden, so dass
die in diesem Augenblick für gewöhnlich festgestellte Härte beträchtlich grösser
ist.
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Schliesslich wird durch Nachwärmen des Stahls über den Punkt A1 hinaus
eine bestimmte Austenitmenge gebildet und die Lösung des gesamten im Stahl enthaltenen
Kohlenstoffs bewirkt.
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Es wurde festgestellt, dass sich aufgrund der anschliessenden schnellen
Abkühlung die Härte vom jeweils gleichen Stahl ausgehend noch beträchtlich erhöhen
lässt.
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Die zweite Zielsetzung der Erfindung ist die Herstellung von Güten
mit geringer Härte durch kontinuierliches Glühen.
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In diesem Falle wird den vorlaufenden Behandlungsgängen, d.h. Vorwärmung,
Halten und Abschrecken in einem Wasserbad mit einer Temperatur von über 75°C, eine
Uberalterungsbehandlung zur Ausscheidung der Zwischengitterelemente hinzugefügt.
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Wie anhand der nachfolgenden Beispiele zu sehen sein wird, wurde festgestellt,
dass nach einer solchen schnellen Abkühlung das Härtegefälle während des Uberalterungsprozesses
sowohl gross als auch sehr schnell ist und beispielsweise nach einigen Sekunden
Haltezeit bei einer Temperatur zwischen 3500C und 55000 Werte zwischen 6 bis 8 Punkten
HR 30 T erreicht. Auch hier wieder kann es zweckmässig sein, das Material eine gewisse
Zeit bei einer oberhalb dem Punkt A1 liegenden Temperatur verweilen zu lassen, um
das Kornwachstum zu fördern, doch sollte unter diesen Umstanden bevorzugterweise
die schnelle Abkühlung erst unterhalb des Punkts A1 einsetzen, um die Wiederumwandlung
des Austenits in Ferrit zu ermöglichen.
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Ausgehend von diesen Überlegungen ist das erfindungsgemässe Verfahren
zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Schwarzblechen im Dickenbereich zwischen
0.05 mm und 1 mm, die gegebenenfalls zur Herstellung von Weissblech bestimmt sind,
wobei das Verfahren eine Vorwärmphase gefolgt von einer Phase der schnellen Abkühlung
umfasst, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Vorwärmung einerseits
die Bleche auf eine Temperatur zwischen 6500C und 850°C gebracht und andererseits
über mehr als eine Sekunde hinweg auf Temperaturen innerhalb dieses Bereichs gehalten
werden; dass der Kühlvorgang mindestens eine Abschreckung auf die Dauer
von
weniger als 12 Sekunden in einem weitgehend auf einer Temperatur über 750C, vorzugsweise
auf Siedetemperatur, gehaltenen Wasserbad umfasst; und dass das Blech mit einer
temperatur von weniger als 5500C aus dem Wasserbad austritt.
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Sollen dem Weissblech relativ geringe Härten (Güte- bzw.
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Härtestufen 1 bis 4) mitgegeben werden, so liegt die Aufwärmtemperatur
zwischen 6500C und 7500C und die Wasserbad-Eintauchzeit unter 4.5 Sekunden. Zweckmässigerweise
verlässt das Blech das Wasserbad mit einer Temperatur im Bereich zwischen 2500C
und 5500C, vorzugsweise 3500C und 500°C, der als für den Überalterungsprozess günstig
anzusehen ist, und wird es auf die Dauer von mehr als 4 Sekunden auf einer in diesem
Bereich liegenden Temperatur gehalten.
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Um die Verweilzeit bei Uberalterungstemperatur zu verlängern, kann
die abschliessende Abkühlung durch Abschrecken in einem auf einer Temperatur von
mehr als 750C gehaltenen Wasserbad erfolgen.
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Sollen dem Weissblech grössere Härten (Güte- bzw. Härte stufen oberhalb
4) verliehen werden, so beträgt die Tauch- bzw.
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Verweilzeit im Wasserbad unter 6 Sekunden. Das Blech verlässt hier
das Wasserbad zweckmässigerweise mit einer zwischen 750Cund 3000C liegenden Temperatur.
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Eine Abwandlung derErfindung sieht eine Veränderung der Wasserbad-Eintauchzeit
durch Änderung der Wasserspiegelhöhe im Abschreckbehälter vor.
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Erfindungsgemäss beträgt die Blechdicke zweckmässigerweise zwischen
0.05 mm und 0.6 mm.
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Die lediglich als Beispiel anzusehenden beigefügten Zeichnungen Fig.
1 bis 5 veranschaulichen die Anwendung der kontinuierlichen Wärmebehandlung bei
Weissblechen.
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Wie bereits an anderer Stelle ausgeführt, bezeichnet Fig.
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1 den bisher am häufigsten eingesetzten Zyklus mit einer Aufwärmphase
(I), einer Haltephase (II), einer Phase der kontrollierten Abkühlung (III) sowie
einer Phase der schnellen Abkühlung (IV).
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Fig. 2 bezieht sich auf einen Zyklus, welcher dem gemäss Fig. 1 (Phasen
I, II, III, IV) ähnlich ist, aber die bisher vorgeschlagenen und vorstehend erläuterten
Verbesserungen mit beinhaltet.
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Fig. 3 bis 5 zeigen die erfindungsgemässen Verfahren auf, die alle
eine Abschreckung in einem auf einer Temperatur oberhalb 750C gehaltenen Wasserbad
umfassen.
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Auf eine Beschreibung der Fig. 1 und Fig. 2 wird hier verzichtet,
da diese bereits an anderer Stelle gegeben wurde.
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Der Zyklus gemäss Fig. 1 hat eine Dauer von 82 Sekunden, bezogen auf
eine Dicke von 0.25 mm, und gilt allgemein als langer Zyklus.
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Gegenüber diesem Zyklus ist derjenige gemäss Fig. 2 als "kurzer Zyklus
anzusehen und gilt als äusserst vorteilhaft für neue Strecken, die mit deutlich
geringeren Längen herstellbar sind.
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Fig. 3 zeigt denjenigen erfindungsgemässen Anwendungsfall, bei dem
an die Stelle der Phase IV, d.h. der schnellen Abkühlung mit aufgedüstem Schutzgas
(volle Striche) eine Abschreckung in Warmwasser tritt, das auf einer Temperatur
über 75OQ gehalten wird (gestrichelte Linie).
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Fig. 3a betrifft einen sogenannten 'tkurzenn Zyklus, dessen Dauer
noch weiter von 50 Sekunden (Fig. 2) auf 26 Sekunden reduziert ist.
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Fig. 3b steht für einen sogenannten "langen" Zyklus, dessen Ablaufdauer
von 82 Sekunden (Fig. 1) auf 63 Sekunden verringert ist.
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Dank dieser Abwandlung können weiterhin die gleichen Qualitäten bei
gleichzeitiger Einsparung einer grossen Streckenlänge (ca. 135 m Bandlauflänge bei
einer auf 36 t/h ausgelegten Anlage) hergestellt werden. Ausserdem lassen sich harte
Qualitäten (härtere Gütegrade) leichter produzieren als bisher.
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Durch einfaches Weglassen der Kühlung in Zone III lassen sich grössere
Härten (Härte- bzw. Gütegrade über 4) aus weicheren Stählen als jetzt erzielen,
wobei der Vorteil gegeben ist, dass die Produktionsleistung der andemkaltwalzstrasse
merklich vergrössert wird, und dies besonders in solchen Fällen, wenn in der Haltezone
eine höhere Temperatur vorgesehen wird (760-850°C statt 7000C), Fig. 4 veranschaulicht
den bei Weglassung der Abkühlung während der Phase III und Erhöhung der Temperatur
in der Haltephase gegebenen Zyklus.
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Die nachfolgenden Beispiele werden zeigen, dass einfach durch Veränderung
der Eintrittstemperatur in das auf ° grösser als 750c gehaltene Wasserbad eine Vielzahl
der verschiedensten Härten erzielbar sind. Die derzeitigen Qualitäten werden erreicht,
indem man die kontrollierte Abkühlung in Phase III normal ablaufen lässt in der
Weise, dass das Blech mit einer zur Vermeidung des Härtegefüges ausreichend niedrigen
Temperatur
in das Bad eintritt. Immer härtere Qualitäten werden erzielt durch Weglassung der
Abkühlungsphase in Zone III, auf dass das Blech mit einer höheren Temperatur in
das Bad eintrete.
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Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Anwendung der vorliegenden Erfindung
im Vergleich mit einem sogenannten "langen" Zyklus (durchgezogene Linien A B C D
E).
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In dem in Fig. 5 dargestellten Falle wird die Phase der Abschrecku.lg
im Warmwasserbad zwischen die Zone II (Homogenisierung und Halten) und Zone III
(kontrollierte Abkühlung) eingeschoben.
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Der Kurvenverlauf (A B C F) mit der gestrichelten Linie (C F) entspricht
dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem die Phasen III, kontrollierte Abkühlung
(C D), und IV, schnelles Abkühlen (D E) des "langen" Zyklus durch eine Abschreckung
in einem auf einer Temperatur über (750C) gehaltenen Warmwasserbad (O F) ersetzt
sind, wobei der Punkt F einer Temperatur unterhalb 3o0 entspricht.
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Durch dieses Verfahren lässt sich die Herstellung grösserer Härten
(Güte- bzw. Härtegrade oberhalb 4) vereinfachen; das Verfahren entspricht bei etwa
gleicher Haltezeit demjenigen nach Fig. 4.
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Demgegenüber stellt der Kurvenverlauf (A B C G D E) mit der strichpunktierten
Linie (G D) eine neuartige Abwandlung des vorerwähnten Verfahrens dar in dem Sinne,
dass die Abschreckung in dem oberhalb 750C gehaltenen Warmwasserbad (C F) während
der Zeit, die normalerweise der Phase III, d.h. der kontrollierten Abkühlung (t3)
des sogenannten "langen" herkömmlichen Zyklus, vorbehalten ist, von einer Temperatur
unter 5500C unterbrochen wird; hiernach setzt sich der Zyklus mit einer abschliessenden
schnellen Abkühlung wie auch immer (beispielsweise D E) fort.
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Auch mit diesem Verfahren lässt sich die Produktionspalette in Richtung
auf die geringeren Härten (Güte- bzw. Härtestufen 1 bis 4) ausdehnen. Die Haltezeit
bei Uberalterungstemperatur kann noch um D H verlängert werden, was bedeutet, dass
in der gesamten Zone IV (Zeit t4) die Endabkühlung (H I) ebenfalls in einem auf
einer Temperatur oberhalb 750C gehaltenen Warmwasserbad abläuft, obwohl die durch
Halten bei beispielsweise 45000 auf die Dauer von 20 Sekunden (im Falle der Zone
III allein) bewirkte Entfestigung bereits sehr gross ist.
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Die vorstehend beschriebenen drei Verfahren (A B C G F), (A B a G
D E) und (A B C G D H I) lassen sich noch weiter verbessern, wenn die Temperatur
in der Haltezone II, zum Beispiel gemäss B J statt B C, erhöht wird.
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Die gleichen Verbesserungen sind ebenfalls auf den sogenannten "kurzen"
Zyklus nach Fig. 2 anwendbar.
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BEISPIEL 1 Herstellung von Weissblechen mit geringen Härtegraden durch
kontinuierliches Glühen.
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AusaangsstBhle a Mn Si Al P N2 S A 0.040 0.260 - -- 0.008 0.0025 0.010
B 0.038 0.270 0.200 0.040 0.007 0.0023 0.010 Beim Stahl A handelt es sich um einen
normalen unberuhigten Stahl, während Stahl B beruhigt und stranggegossen ist.
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Die Stähle wurden bei einer Endwalztemperatur von 8800C warmgewalzt
und bei einer Temperatur von 6200C gehaspelt.
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Die Dicke nach dem Warmwalzen betrugt 1.9 mm. Nach erfolgter Beizbehandlung
wurden sie auf eine Dicke von 0.25 mm kalt nachgewalzt und den folgenden Behandlungszyklen
unterworfen: Zyklus 1: Herkömmlicher Zyklus wie in Fig. 1 dargestellt entsprechend
den nachstehend aufgeführten Bedingungen: Aufwärmen auf 64000 in 16 Sekunden Halten
auf einer Temperatur zwischen 64000 und 7050C auf die Dauer von 22 Sekunden kontrollierte
Abkühlung bis auf 4250C in 22 Sekunden schnelle Abkühlung bis auf 750C in 22 Sekunden.
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Zyklus 2: Sinngemäss wie der konventionelle Zyklus 1, ausgenommen,
dass die Phase IV durch eine Abschreckung in einem Warmwasserbad gemäss Fig. 3b
(gestrichelte Linie) ersetzt ist.
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In diesem Falle beträgt die Badtemperatur 94°C.
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Die Zyklen 3 bis 7 entsprechen dem Zyklus A B C G D E nach Fig. 5.
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Zyklus 3: a) Aufwärmen auf 6400C in 16 Sekunden b) Halten auf einer
Temperatur zwischen 640 und 7050C auf die Dauer von 22 Sekunden c) Abschrecken in
einem auf 98°C gehaltenen Wasserbad auf unterschiedliche Dauer d) Durchlaufen eines
Ofens bei 3000C auf die Dauer von 22 Sekunden e) schnelles Abkühlen bis auf 7500
auf die Dauer von 22 Sekunden.
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Zyklus 4: Wie Zyklus 3 mit der Ausnahme, dass die Ofentemperatur in
Phase (d) 3500C beträgt.
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Zyklus 5: Wie Zyklus 3, ausgenommen, dass die Ofentemperatur in Phase
(d) 4-250C beträgt.
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Zyklus 6: Wie Zyklus 3 mit der Ausnahme, dass die Ofentemperatur in
Phase (d) 5250C beträgt.
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Zyklus 7: Wie Zyklus 3 mit der Ausnahme, dass die Ofentemperatur in
Phase (d) 5500G beträgt.
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Zyklus 8.
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Wie Zyklus 5 mit der Ausnahme, dass die Phase (e) durch eine langsame
Abkühlung bis auf 3000C in 20 Sekunden und eine 2 Sekunden dauernde Abschreckung
in einem zweiten Wasserbad mit einer Temperatur von 87°C ersetzt ist (Zyklus A B
C G D H I gemäss Fig. 5).
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An dieser Stelle sei bemerkt, dass bei den Zyklen 3 bis 8 die Dauer
der Phase (d) lang genug ist, um sicherzustellen, dass die Bandtemperatur gleich
der Ofentemperatur ist, zumindest am Ofenaustritt.
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Zyklus 9: Aufwärmen auf 6800C in 16 Sekunden Halten auf einer Temperatur
zwischen 68000 und 7500C auf die Dauer von 22 Sekunden
Kontrolliertes
Abkühlen von 7500C auf 6900C innerhalb von 22 Sekunden Abschrecken in einem Wasserbad
von 960C auf die Dauer einer Sekunde Durchlaufen eines Ofens mit einer Temperatur
von 42500 auf die Dauer von 22 Sekunden Abschrecken in einem Wasserbad mit einer
Temperatur von 80°C auf die Dauer von 3 Sekunden.
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Ergebnisse: Die Festigkeitseigenschaften (Härte) sind nach dem Glühen
sowie nach dem Verzinnen und Umschmelzen der Zinnschicht gegeben.
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Stahl A Stahl B Dauer Phase Härte H R 30 T Härte HR 30 T Zyklus (C)
(Sek.) nach dem nach dem nach dem nach dem Glühen Verzinnen Glühen Verzinnen 1 --
58 62 59 62 2 * -- 57 62 58 62 3 1 % 58 61 57 62 2 % 57 60 56 59 3 x 59 62 60 63
4 x 63 65 62 65 5 % 64 66 65 67 4 1 % 54 58 53 57 2 % 53 56 53 57 3 % 53 56 52 55
4 x 54 , 58 53 57 5 % 56 60 55 59 10 2 56 60 55 59 5 1 * 54 57 53 56 2 x 53 55 51
54 3 % 53 55 52 54 4 % 54 57 53 55 5 % 57 60 56 58 6 1 % 56 58 56 58 2 % 54 57 53
56 3 % 53 56 54 56 .4 % 53 56 54 5t 5 % 54 57 55 57
7 1 % 57 60
58 2 % 58 61 57 60 3 % 57 59 58 60 4 % 56 59 57 61 5 % 56 59 57 60 8 1 x 53 56 52
55 2 % 52 55 51 53 3 % 52 54 51 53 4 x 53 56 53 55 5 % 56 59 56 58 9 X -- 51 53
51 53 erfindungsgemäßes Verfahren.
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Zunächst ist festzustellen, dass der Austausch der Endabkühlung gegen
eine Abschreckung im Warmwasserbad (Zyklus 2) ebenfalls die Herstellung der gleichen
Qualität wie nach dem herkömmlichen Zyklus erhältlich gestattet, aber darüberhinaus
den weiteren Vorteil bietet, dass eine grosse Streckenlänge eingespart werden kann.
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Dagegen führt die Zwischenschaltung einer Abschreckung im Warmwasserbad
vor die der Vberalterungsbehandlung vorbehaltene Phase III in allen Fällen und vor
allen dann, wenn die Überalterungstemperatur zwischen 350°C u nd 550°C liegt, zu
einer Verringerung der Härte. Die Dauer der Abschreckphase lässt sich zweckmässigerweise
so regulieren, dass die Blechtemperatur am Ende der Abschreckung in dem für die
ffberalterungsbehandlung günstigen Temperaturbereich liegt, um Energie zu sparen.
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Versuche haben ausserdem gezeigt, dass die Dauer der tfberalterungsbehandlung
relativ wenig Einfluss hatte, denn es wird zwischen Zyklus 5 und Zyklus 8 nur ein
Härtepunkt ER 30 T erzielt. Desweiteren wurde anhand von Versuchen die Feststellung
gemacht, dass im Falle der Zyklen 4 bis 6 ohne Nachteil für die Festigkeitseigenschaften
die Dauer der Phase (d) bis auf 2 Sekunden verkürzt werden konnte.
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Schliesslich zeigt der Zyklus 3, wie dies anhand des Beispiels 2 erkennbar
ist, dass bei genügender Dauer der Abschreckphase und ausreichend niedriger Uberalterungstemperatur
eine grosse Härte (U 5) aus besonders weichem Stahl erzielt werden kann.
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BEISPIEL 2 Herstellung von Stählen mit höheren Härtegraden durch kontinuierliches
Glühen.
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Der behandelte Stahl hatte in diesem Falle die folgende Zusammensetzung:
C Mn Si Al N2 P 0.08 0.500 -- -- 0.0045 0.015 Die Endtemperatur beim Warmwalzen
betrug 8800C und die Haspeltemperatur 6000C, die Warmwalzenddicke 2.1 mm.
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Nach dem Beizen wurde das Blech kalt bis auf eine Dicke von 0.5 mm
abgewalzt und anschliessend den folgenden Behandlungszyklen unterworfen: Zyklus
1: Aufwärmen auf 640°C in 32 Sekunden Halten zwischen 640°C und7050C auf die Dauer
von 44 Sekunden kontrolliertes Abkühlen auf 4250C in 44 Sekunden schnelles Abkühlen
bis auf 750C in 44 Sekunden.
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Zyklus 2: Aufwärmen auf 6800C in 32 Sekunden Halten zwischen 6800C
und 7050C in 44 Sekunden Abschrecken in einem Wasserbad mit einer Temperatur von
99°C auf die Dauer von 5.5 Sekunden Durchlaufen eines Ofens bei 2500C auf die Dauer
von 44 Sekunden Endabkühlung bis auf 75°C in 44 Sekunden.
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Zyklus 3: Aufwärmen auf 6800C in 32 Sekunden Halten zwischen 6800C
und 7500C auf die Dauer von 44 Sekunden Abschrecken in einem Wasserbad mit einer
Temperatur von 99°C auf die Dauer von 5.5 Sekunden Durchlaufen eines Ofens bei 2500C
auf die Dauer von 44 Sekunden Endabkühlung bis auf 75°C in 44 Sekunden.
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Zyklus 4: Aufwärmen auf 6800C in 32 Sekunden Aufwärmen von 6800C auf
8000C in 44 Sekunden Abschreken in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 99°C
auf die Dauer von 5.5 Sekunden Durchlaufen eines Ofens bei 2500C auf die Dauer von
44 Sekunden Endabkühlung bis auf 750C in 44 Sekunden Aufwärmen auf 7000C in 32 Sekunden
Aufwärmen von 7000C auf 8500C in 44 Sekunden.
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Zyklus 5: Wie Zyklus 2 mit der Ausnahme, dass die Dauer der Abschrekkung
im Wasserbad 12 Sekunden beträgt.
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Zyklus 6: Wie Zyklus 4 mit der Ausnahme, dass der letzte Ofen eine
Temperatur von 3500C führt.
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Ergebnisse: Zyklus Härte H R 30 T Härte H R 30 T Glühzustand Zustand
nach dem Verzinnen 1 59 63 2 x 61 65 3 x 63 67 4 x 66 70 5x 66 70 6 x 61 65 x) erfindungsgemässes
Verfahren Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass die schnelle Abkühlung durch Abschreckung
im Warmwasserbad die Härte spürbar vergrössert, solange nach dem Abschrecken kein
Verweilen bei Temperaturen oberhalb 3000C gegeben ist. Schliesslich ist die Härtung
umso grösser, je höher die Nachwärmtemperatur im Anschluss an die Abschreckbehandlung
ist.
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Die in den Beispielen 1 und 2 angegebenen Aufwärm- und Haltezeiten
wurden absichtlich gleich den in herkömmlichen Strecken üblichen bzw. zur Zeit praktizierten
Zeiten gewählt, um die Einfachheit der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf
bestehende Strecken darzustellen. Es versteht sich, dass die Erfindung auf sowohl
sogenannte kurze als auch alle anderen Strecken, bei denen diese Zeiten anders gelagert
sind, angewandt werden kann, weil sich diese Parameter als ohne Einfluss auf die
Eigenschaften herausgestellt haben.
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PATENTANSPRÜCHE
L e e r s e i t e