DE3015461A1

DE3015461A1 - Verfahren zum durchlaufgluehen eines kaltgewalzten niedriggehkohlten stahlbandes

Info

Publication number: DE3015461A1
Application number: DE19803015461
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Kitakyushu Fukuoka Naitoh; Hajime Nitto; Takao Himeji Saito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1981-06-11
Anticipated expiration: 2000-04-23
Also published as: AU518681B2; IT8067638A0; DE3015461C2; AU5729080A; BR8002564A; NL182092B; FR2470803B1; US4437905A; NL8002347A; GB2070072A; DE3015461C3; GB2070072B; CA1137394A; FR2470803A1; NL182092C; IT1130806B

Description

Bekanntermaßen kann ein kaltgewalztes Stahlband mit guten Zieheigenschaften durch festes oder lockeres Aufwickeln eines kaltgewalzten Stahlbandes und anschließendes absatzweises Glühen des Bandes in einem Kastenglühofen erhalten werden. Dieses Verfahren benötigt zur Durchführung der gesamten Maßnahmen mehrere Tage und besitzt deshalb einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Zur Überwindung des genannten Nachteils wurden verschiedene Versuche zu einer kontinuierlichen Durchführung des Glühverfahrens unternommen, von denen einige in der Technik praktische Verwendung gefunden haben.

Das kontinuierliche Glühverfahren (Durchlaufglühen) besitzt im Vergleich zu dem herkömmlichen absatzweisen Glühen einen viel höheren Wirkungsgrad. Es besteht jedoch ein starkes Bedürfnis nach einer weiteren derartigen Verbesserung des Wirkungsgrades des Durchlaufglühens,damit es innerhalb weniger Minuten abgeschlossen werden kann.

Bei einem bekannten Durchlaufglühverfahren wird ein Stahlband in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt. Zum Erhitzen wird dabei eine elektrische Heizeinrichtung oder ein Strah.lung3rHeizrohr verwendet, in dem ein Brennstoff verbrannt wird. Dieses indirekte Erhitzen des Stahlbandes durch Strahlung von einem Heizrohr ergibt jedoch eine geringe Heizgeschwindigkeit und einen niedrigen Wärmewirkungsgrad. Deshalb ist eine großdimensionierte Heizvorrichtung und eine lange Zeit bis zur Beendigung des Glühens erforderlich.

Zur Beschleunigung des Durchlaufglühens wurde versucht, das Stahlband durch Verwendung eines mit direkter Feuerung versehenen Ofens rasch zu erhitzen oder das erhitzte

L 13ÖÖ24/06S1 j

'-"⁶^" '"" ^: '""" 3Q1 546f

Stahlband mit Wasser oder mit einem Gemisch aus einem Gas und Wasser zu Beginn des Abkühlens rasch zu kühlen. Ein derartiges rasches Erhitzen erlaubt auch das Weglassen eines elektrolytischen Reinigungsschrittes vor dem raschen Erhitzen. Jedoch verursachen sowohl das rasche Erhitzen als auch das rasche Abkühlen in den genannten Verfahren die Entstehung einer Oxidschicht auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes. Es ist deshalb erforderlich, die Oxidschicht von dem geglühten Stahlband zu entfernen. Beispiele für Verfahren zum beschleunigten Durchlaufgltihen sind in den JA-OSen 14431/1977 und 17518/1978 beschrieben.

Bei dem Glühverfahren nach der erstgenannten JA-OS wird ein Stahlband rasch auf eine vorher festgelegte Temperatur erhitzt und in einem mit direkter Feuerung versehenen Ofen auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird das Band rasch mit Wasser gekühlt, wieder erhitzt, überaltert und schließlich zur Entfernung der auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes entstandenen Oxidschicht mit einer Säure gebeizt. Im Verfahren nach der zweitgenannten'JP-OS wird das Stahlband rasch auf die vorher festgelegte Temperatur erhitzt und in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen auf dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird es rasch mit Wasser gekühlt und überaltert, während die Oxidschicht auf seiner peripheren Oberfläche durch Reduktion entfernt wird.

Insbesondere in dem ersten der genannten Verfahren führen das Heizen und Abkühlen zur Entstehung einer Oxidschicht von beträchtlicher Dicke. .Es ist deshalb ein unerwünscht lange Zeit für die vollständige Entfernung der Oxidschicht erforderlich. Ferner ist bei dem ersten Verfahren zur Überalterung des Stahlbandes nach dem raschen Abkühlen ein Wiedererhitzen des Bandes auf seine Überalterungstemperatur notwendig.

_L 130Ö24/Ö6S1

Bei dem zweiten genannten Verfahren erfolgt die Entfernung der Oxidschicht vom Stahlband durch die Überalterung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur. Um eine wirksame Entfernung der Oxidschicht zu erreichen, muß die Reduktion deshalb unter Verwendung einer genau kontrollierten reduzierenden Atmosphäre durchgeführt werden, die eine bestimmte Vasserstoffkonzentration und einen genau festgelegten Taupunkt aufweist.

Üblicherweise wird das kaltgewalzte niedriggekohlte Stahlband nach dem Glühen einer Oberflächenbehandlung, beispielsweise Metallplattierung oder Beschichtung, unterzogen. Infolgedessen muß das Stahlband nach dem Glühen eine für die Oberflächenbehandlung geeignete saubere periphere Oberfläehe aufweisen.

Wenn im Verlauf des Glühverfahrens auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes eine zu dicke Oxidschicht entsteht, dann ist diese die Ursache dafür, daß die Oberfläche auch nach vollständiger Entfernung der Oxidschicht porös wird. Diese poröse Oberfläche eignet sich schlecht zur Oberflächenbehandlung, d.h. sie besitzt geringe Aktivität zur Annahme verschiedener chemischer Behandlungen, schlechte Haftfähigkeit für eine Beschichtung sowie geringe Korrosionsbeständigkeit sogar nach der Oberflächenbehandlung und schlechte Plattiereigenschaften.

Es besteht deshalb ein großes Bedürfnis nach einem Verfahren, das eine wirksame Durchführung des Durchlaufglühens von kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbändern ohne Entstehung einer dicken Oxidschicht auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes sowie eine leichte Entfernung der Oxidschicht vom Stahlband ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchlaufglühen eines kaltgewalzten niedriggekohlten

130024/0661 j

Stahlbandes zu schaffen, das die Herstellung eines geglühten Stahlbandes mit einer für verschiedene Oberflächenbehandlungen geeigneten peripheren Oberfläche ermöglicht, bei dem keine dicke Oxidschicht auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes entsteht und das in kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Durchlaufglühen eines kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbandes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man kontinuierlich das Stahlband in einen mit direkter Feuerung versehenen Ofen einführt, in dem es mit einer reduzierenden Flamme in direkte Berührung kommt und dadurch rasch auf eine Temperatur von 50O⁰C bis zu seinem Ac-j-Punkt erhitzt wird, wobei die Dicke der auf der peripheren Oberfläche des Stahl-

bandes entstehenden Oxidschicht höchstens 1000 A erreicht, das erhitzte Stahlband danach in eine reduzierende Atmosphäre verbringt, in der es zur Keduktion der Oxidschicht auf einer Temperatur im Bereich von 700⁰C bis zu seinem Ac,-Punkt gehalten wird,

und das reduzierte Stahlband schließlich auf die gewünschte Temperatur abkühlt.

Das Abkühlen kann im erfindungsgemäßen Verfahren von einer Temperatur des Stahlbandes von mindestens 600⁰C aus begonnen werden. Zu seiner Durchführung, wird ein Kühlmittel, das aus einem Gemisch von einem Gas und einer Flüssigkeit besteht, mit dem Stahlband in Berührung gebracht. Dem Abkühlen kann im erfindungsgemäßen Verfahren gegebenenfalls eine Überalterungsstufe folgen. Dies hängt von den Eigenschaften des zu glühenden Stahlbandes ab. Im Fall von alterungsbeständigen Stahlbändern, beispielsweise bei Bändern mit besonders niedrigem Kohlenstoffgehalt und bei Bändern, die mindestens eines der Elemente Titan, Vanadium, Mob oder Bor enthalten und sehr geringen Kohlenstoff- und

130024/0 651 j

Stickstoffgehalt, jeweils in Form einer festen Lösung, enthalten, kann die Überalterungsbehandlung entfallen. Im Fall von üblichen kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbändern, die die Eigenschaft zu altern aufweisen, wird dagegen üblicherweise eine Überalterungsbehandlung durchgeführt, um Kohlenstoff, der sich im Zustand einer übersättigten festen Lösung befindet, durch Abkühlen im Stahlband auszufällen. In diesem Fall kann das Abkühlen abgebrochen werden, wenn das Stahlband eine Temperatur erreicht hat, die in der Nähe einer Überalterungstemperatur des Stahlbandes liegt. Sodann kann das gekühlte Stahlband überaltert und danach weiter auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Durchführung der Glühstufe innerhalb kurzer Zeit und ermöglicht ferner die Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbandes mit ausgezeichneter Bearbeitbarkeit, insbesondere Formbarkeit, und hervorragender Oberflächenqualität bei geringen Kosten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur auf gewöhnliehe kaltgewalzte niedriggekohlte, d.h. kohlenstoffarme Stahlbänder, sondern auch auf kaltgewalzte niedriggekohlte Stahlbänder mit hoher Zugfestigkeit angewendet werden.

Die Zeichnung stellt ein rechtwinkliges Coordinatensystem dar, in dem die Beziehung zwischen dem Verbrennungsluftverhältnis in einem mit direkter Feuerung versehenen Ofen und der Temperatur gezeigt ist, auf die das Stahlband in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen rasch erhitzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf kaltgewalzte, nichtalternde, niedriggekohlte Stahlbänder, beispielsweise kaltgewalzte, aluminiumberuhigte Stahlbänder mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt und auf kaltgewalzte, nicht oder verzögert alternde Stahlbänder mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt, die geringe Mengen Ti, Nb, V oder B enthalten, die zur Bildung einer Carbonitridverbindung in

L 13QQ24/Ö6S1 J

-- to¹--- '- ■ "·-'·"- 3O15461~"

der Lage sind, angewendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also auf verschiedene kaltgewalzte niedriggekohlte Stahlbänder angewendet werden, einschließlich der üblichen kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbänder mit guter Ziehbarkeit und Tiefziehbarkeit, beispielsweise für Kraftfahrzeug-Karosserieteile, sowie kaltgewalzte niedriggekohlte Stahlbänder mit hoher Zugfestigkeit und andere Arten von kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbändern, die sich für verschiedene Oberflächenbehandlungen eignen, beispielsweise Metallplattierung und Beschichtungsverfahren. Vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die periphere Oberfläche des kaltgewalzten Stahlbandes zur Entfernung von Fett oder Walzöl einem üblichen Reinigungsverfahren unterzogen werden. Ansonsten kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch ohne Oberflächenreinigung des kaltgewalzten Stahlbandes durchgeführt werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das kaltgewalzte Stahlband kontinuierlich in einen mit direkter Feuerung versehenen Ofen eingeführt, in dem es mit einer reduzierenden Verbrennungsflamme in direkte Berührung gebracht wird. Dadurch steigt die Temperatur des Stahlbandes rasch auf die gewünschte Höhe im Bereich von 500⁰C bis zum Ac^-Punkt des Stahlbandes und außerdem bleibt die Dicke der auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes entstehenden Oxidschicht unter

1000 A. Es ist demnach wichtig, daß das Stahlband direkt mit der reduzierenden Flamme erhitzt wird, die aus einem brennenden Gas besteht, das durch. Verbrennen eines Gemisches aus einem Brennstoff mit Luft in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen erzeugt wurde. Durch diese Maßnahme kann ein rascher Anstieg der Temperatur des Stahlbandes auf den gewünschten Bereich von 500⁰G bis zu einem Ac^-Punkt des Stahlbandes erreicht werden. Ferner bewirkt die reduzierende Flamme, daß die auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes entstehende Oxidschicht nicht dicker als 1000 A wird.

_L 13-0024/0661

Bekanntermaßen kann die Oxidschicht in einigen Fällen in der Beduktionsstufe bei der in metallurgischen Verfahren üblichen Temperatur und Dauer nicht vollständig reduziert werden.

Die beim raschen Aufheizen entstandene Oxidschicht sieht schwarz aus und besitzt hervorragende Wärmeabsorption. Die Oxidschicht bewirkt deshalb mit hohem Wirkungsgrad eine rasche Erhitzung des Stahlbandes. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die genannte Wirkung der Oxidschicht vorteilhaft ausgenutzt. Wenn die Oxidschicht eine Dicke von höchstens

1000 A aufweist, ist ferner ihre vollständige Reduzierung in der Reduktionsstufe möglich und es wird ein Stahlband erhalten, dessen periphere Oberfläche hervorragende Eignung für verschiedene Oberflächenbehandlungen, ausgezeichnete Haftfähigkeit für verschiedene, bei der Oberflächenbehandlung verwendete Stoffe, beispielsweise plattierte Metallschichten und Beschichtungen, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit nach der Oberflächenbehandlung und einen ansprechenden Glanz aufweist.

Auch wenn nach dem raschen Erhitzen eine Reduktionsstufe zur Entfernung der Oxidschicht vorgesehen ist, ist die vollständige Entfernung der Oxidschicht in kurzer Reduktionszeit schwierig, wenn ihre Dicke größer ist als 1000 A. Auch wenn die Reduktion während einer unüblich langen Zeit durchgeführt wird, bilden die reduzierten Oxide eine poröse Schicht auf der Oberfläche des Stahlblechs.

Eine unvollständig reduzierte Oxidschicht und die poröse Schicht verleihen dem erhaltenen Stahlband schlechte Oberflächeneigenschaften. Wenn beispielsweise ein Stahlband mit einer unvollständig reduzierten Oxidschicht oder mit einer auf seiner peripheren Oberfläche entstandenen porö-

sen Schicht einer Oberflächenbehandlung mit einem Mittel, wie beispielsweise Zinkphosphat, unterzogen wird, ist die

L 130024/0651 j

erhaltene behandelte Oberfläche uneben, grob oder glanzlos bzw. matt. Ferner besitzt die unvollständig reduzierte Oberfläche geringe Haftfestigkeit für plattierte Metallschienten oder BeSchichtungen.

Zur Begrenzung der Dicke der Oxidschicht auf einen niedrigen Wert von höchstens 1000 K muß das Stahlband in sehr kurzer Zeit mit der reduzierenden Flamme, die in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen erzeugt wird, auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Dicke der Oxidschicht in Abhängigkeit von der Temperatur, auf die das Stahlband rasch erhitzt wird, und von dem Verbrennungsluft-Verhältnis, bei dem die reduzierende Flamme aus einem Gemisch von Brennstoff und Luft erzeugt wird, veränderlich ist. Es wurde festgestellt, daß die Dicke der Oxidschicht durch Einstellung sowohl der Temperatur, auf die das Stahlband rasch erhitzt wird, als auch des Verbrennungsluft-Verhältnisses gesteuert werden kann.

Die Zeichnung stellt ein rechtwinkliges Coordinatensystem dar, das die Beziehung zwischen der Temperatur des rasch erhitzten Stahlblechs und dem Verbrennungsluft-Verhältnis zeigt. Es wurde festgestellt, daß beim raschen Erhitzen des Stahlbandes unter Bedingungen, die dem Bereich auf oder unter der Kurve (I) entsprechen, eine Oxidschicht mit einer

Dicke von höchstens 1000 A erhalten wird. Das rasche Erhitzen wird mit einer Heizgeschwindigkeit von 40 bis 100⁰C/ Sekunde durchgeführt. Üblicherweise ist es schwierig, das rasche Erhitzen mit einer Heizgeschwindigkeit über 100⁰C/ Sekunde in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen durchzuführen. Andererseits ist es beim raschen Erhitzen mit einer Heizgeschwindigkeit unter 40°C/Sekunde in einigen Fällen schwierig, eine Oxidschicht mit einer Dicke unter

1000 A zu erhalten. Falls das kaltgewalzte Stahlband ohne vorherige Oberflächenreinigung direkt dem raschen Erhitzen

L 130024/0861 j

■-13-"-' - "■·■■-■ 3ο 1 546

unterworfen wird, wird das rasche Erhitzen vorzugsweise unter Bedingungen durchgeführt, die dem Bereich auf oder über der Kurve (II) in der Zeichnung entsprechen, um die Menge an Eisenpulver, das nach dem raschen Erhitzen auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes verbleibt, auf etwa das gleiche Maß zu vermindern, das mit einem vorher oberflächen gereinigten Stahlband nach dem raschen Erhitzen erreicht wird. Wenn die Oberflächenvorreinigung weggelassen wird, wird das rasche Erhitzen vorzugsweise ferner unter Bedingungen durchgeführt, die dem Bereich auf oder über der Kurve (III) in der Zeichnung entsprechen, um Fett oder Walzöl auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes in einem Maße zu entfernen, das im wesentlichen gleich ist wie bei dem

Stahlband mit vorher gereinigter Oberfläche. 15

Aus Gründen der Brennstoffersparnis ist ein Verbrennungsluft-Verhältnis von mindestens 0,8 bevorzugt. Bei einem Verbrennungsluft-Verhältnis von weniger als 0,8 ergibt sich ein Anteil von mindestens 20% nicht verbrannter Brennstoff im Verbrennungsgas. Die Temperatur, auf die das Stahlband rasch erhitzt wird und bei der es rekristallisiert, liegt vorzugsweise im Bereich von 500 bis 850⁰C.

Vorzugsweise wird deshalb die reduzierende Flamme durch Verbrennung eines Brennstoffes bei einem Verbrennungsluft-Verhältnis (M) erzeugt und das Stahlband erreicht in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen eine Temperatur (T), wobei die Werte für das Verhältnis (M) und die Temperatur (T) auf den Seiten oder innerhalb eines unregelmäßigen Fünfecks liegen, das in einem rechtwinkligen Coordinatensystem durch die Coordinaten der Punkte A, B, C, D und E bestimmt istj vgl. die Zeichnung. Die Punkte A bis E sind folgendermaßen definiert :

130024/06S1 j

A (M : 0,8, T : 850)

B (M : 0,8, T : 600)

C (M : 0,9, T : 500)

D (M : 0,99, T : 500) und

E (M : 0,99, T : 850).

Wenn das Stahlband unter Bedingungen, die dem Bereich auf oder in dem Fünfeck A, B, G, D, E in der Zeichnung entsprechen, rasch erhitzt wird, kann das Verbrennungsluft-Verhältnis in Abhängigkeit von der Stellung der reduzierenden Flamme in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen verändert werden. Dieses Verfahren wird als "geneigtes Verbrennungsverfahren" bezeichnet. Das geneigte Verbrennungsverfahren bewirkt eine Verminderung der Dicke der Oxidschicht.

Im Zusammenhang mit dem Verbrennungsluft-Verhältnis ist festzuhalten, daß eine in einem mit praktisch direkter Feuerung versehenen Ofen bei einem Verbrennungsluft-Verhältnis von mindestens 0,45 oder 0,5, das in Abhängigkeit von der Art des Brennstoffs veränderlich ist, erzeugte Flamme oxidierende Eigenschaften aufweist. Dies bedeutet, daß sogar bei der Verbrennung eines Brennstoffs bei einem Verbrennungsluft-Verhältnis unter 1,0 das erhaltene Verbrennungsgas (Flamme) in der Praxis eine geringe Menge an nicht verbrauchtem freiem molekularem Sauerstoff enthält. Der freie molekulare Sauerstoff in der Verbrennungsflamme trägt zu der Oxidation der Oberflächenschicht des Stahlbandes in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen bei. Der Gehalt an freiem Sauerstoff in der Verbrennungsflamme ist im wesentlichen proportional dem Verbrennungsluft-Verhältnis.

Je größer das Verbrennungsluft-Verhältnis ist, desto dicker wird also die erhaltene Oxidschicht.·Außerdem ist bei gegebenem Verbrennungsluft-Verhältnis die erhaltene Oxidschicht umso dicker, je höher die Heiζtemperatur ist.

Die Dicke der Oxidschicht kann dementsprechend durch Ein-

13002^/0661 J

Stellung des Verbrennungsluft-Verhältnisses im Abstrombereich des mit direkter Feuerung versehenen Ofens, in dem das Stahlband eine höhere Temperatur aufweist als im Aufstrombereich, auf einen niedrigeren Wert als im Aufstrombereich vermindert werden.

In der Stufe des raschen Erhitzens wird das kaltgewalzte Stahlband auf eine Temperatur im Bereich von 50O⁰C bis zum Ac-,-Punkt des Stahlbandes erhitzt. Das rasche Erhitzen kann dabei nach einem der nachstehenden drei Verfahren durchgeführt werden:

(1) Das Stahlband wird direkt von Raumtemperatur unter Verwendung eines mit direkter Feuerung versehenen Ofens, in dem die reduzierende Flamme auf das Stahlband gerichtet ist, auf den vorstehend angeführten Temperaturbereich erhitzt .

(2) Das Stahlband wird von Raumtemperatur mit geringer Heizgeschwindigkeit auf eine Temperatur unter 50O⁰C vorerhitzt, wozu das Abgas aus dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen verwendet wird. Anschließend wird es in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen rasch auf den vorstehend genannten Temperaturbereich erhitzt.

(3) Das Stahlband wird rasch auf eine Temperatur erhitzt, bei der es rekristallisiert, oder auf eine Temperatur in der Nähe der Rekristallisationstemperatur. Dies geschieht mit hoher Heizgeschwindigkeit in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen. Anschließend wird es mit verminderter Heizgeschwindigkeit, vorzugsweise in einer nichtoxidierenden Atmosphäre auf die gewünschte Temperatur erhitzt.

Bei der Anwendung eines jeden der vorstehend genannten drei Heizverfahren ist es wesentlich, daß das Erhitzen in einer Weise durchgeführt wird, bei der die Dicke der Oxidschicht unter 1000 1 bleibt. Vorzugsweise wird das Erhitzen mindestens im Temperaturbereich von A-OO⁰C bis zum Ac -Punkt

L 13Q024/06S1 J

des Stahlbandes mit einer durchschnittlichen Heizgeschwindigkeit von 40 bis 100°C/Sekunde durchgeführt. Wenn bei dem raschen Erhitzen in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen eine Verminderung des Gehalts an nicht verbrauchtem, freiem molekularem Sauerstoff in der Verbrennungsflamme auf höchstens 100 T.p.M., beispielsweise durch Verwendung eines verbesserten Brenners möglich ist, kann jedoch die Untergrenze der Heizgeschwindigkeit von dem vorstehend genannten Wert von 4-0°C/Sekunde auf etwa 30°C/Sekunde gesenkt werden.

Das rasch erhitzte Stahlband wird sodann in eine reduzierende Atmosphäre verbracht, in der es mindestens 10 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 120 Sekunden auf einer Temperatur im Bereich von 700⁰C bis zum Ac,-Punkt des Stahlbandes, vorzugsweise von 700 bis 850⁰C gehalten wird. In dieser Reduktionsstufe wird die Oxidschicht auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes reduziert.

Die vorstehend angegebene Reduktionstemperatur muß nicht notwendigerweise während der gesamten vorstehend genannten Reduktionsdauer konstant gehalten werden. Es genügt, wenn die Temperatur im vorstehend angegebenen Bereich bleibt. Dies bedeutet, daß die Reduktionstemperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und dem Verwendungszweck des Stahlbleches innerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs geändert werden kann, solange die geänderte Temperatur für die Rekristallisation des Stahlbandes und das Kornwachstum

geeignet ist.
30

Um die Oxidschicht rasch innerhalb einer Zeit von 10 bis 120 Sekunden zu reduzieren, enthält die reduzierende Atmosphäre vorzugsweise ein Gemisch von mindestens 4 % Wasserstoff, wobei der Rest aus Stickstoff besteht. Das Gasgemisch weist vorzugsweise einen Taupunkt von höchstens 10⁰C auf.

L 130U24/08S1 J

Die Reduktionsstufe, in der das Stahlband gleichmäßig in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird, bewirkt nicht nur die Entfernung der Oxidschicht, sondern verhindert auch eine Verschlechterung der Oberflächeneigenschaften des Stahlbandes. Palis ein kaltgewalztes Stahlband, insbesondere eines mit einer nicht vorgereinigten Oberfläche, in einem mit direkter Feuerung versehenen Ofen rasch erhitzt und dann in einer nicht reduzierenden Atmosphäre auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird, schält sich manchmal ein Teil der Oxidschicht von der peripheren Oberfläche des Stahlbandes ab. Die abgeschälte Oxidschicht haftet dann an der peripheren Oberfläche der Herdwalzen. Diese an den Herdwalzen anhaftenden Oxide verursachen unerwünschte Kratzer auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes. Diese Erscheinung tritt auf, da die Oxidschicht leicht von der peripheren Oberfläche des Stahlbandes abblättert und auf die peripheren Oberflächen der Herdwalzen aufsintert und an diesen haftet, wenn das rasch erhitzte Stahlband bei hoher Temperatur in einer nicht reduzierenden Atmosphäre gehalten wird. Nachdem jedoch das rasch erhitzte Stahlband im erfindungsgemäßen Verfahren in einer reduzierenden Atmosphäre gehalten wird und die Oxidschicht deshalb in ihr reduziert wird, kann ein Anhaften der Oxidschicht auf den Herdwalzen vermieden werden.

Schließlich wird das reduzierte Stahlband auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt. Zur Durchführung des Abkühlens kann das Stahlband mit einem Kühlmittel, das aus einem Gas, einer Flüssigkeit, beispielsweise siedendem Wasser, einer versprühten Flüssigkeit oder einem Gemisch von einem Gas und einer Flüssigkeit bestehen kann, in Berührung gebracht. Das Abkühlen wird vorzugsweise ausgehend von einer Temperatur des Stahlbandes von mindestens 600⁰C rasch durchgeführt. Dies bedeutet, daß das Stahlband nach und nach von der gleichmäßigen Heiztemperatur auf eine Temperatur von mindestens 600⁰C abgekühlt und danach rasch mit einer

L 130024/0861 j

Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 300°G/Sekunde auf die gewünschte Temperatur gekühlt wird.

Zur Steuerung der Kühlgeschwindigkeit wird die Kühlstufe vorzugsweise bei einer Temperatur des Stahlbandes von mindestens 600⁰C begonnen und in der Weise durchgeführt, daß das Stahlband mit einem Kühlmittel in Berührung gebracht wird, das aus einem Gemisch aus einem Gas und einer Flüssigkeit besteht. In diesem Fall ist die Flüssigkeit vorzugsweise Wasser und das Gas üblicherweise ein inertes Gas, wie Stickstoff oder ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Kühlmittel aus einem Gemisch von Stickstoff und Wasser.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein kaltgewalztes niedriggekohltes Stahlband, das nicht alterungsbeständig ist, wird das Abkühlen beendet, wenn das Stahlband eine Temperatur in der Nähe einer Überalterungstemperatur des Stahlbandes erreicht. Sodann wird das ge- kühlte Stahlband überaltert und hierauf weiter auf die gewünschte Temperatur abgekühlt.

Die Überalterung wird zum Zweck der Abscheidung von Kohlenstoff im Stahlband durchgeführt, das mit Kohlenstoff im Zustand einer festen Lösung gesättigt war. Vorzugsweise wird die Überalterung in einem Temperaturbereich von 3OO bis 55O⁰C, besonders bevorzugt bei 35Ο bis 450⁰G höchstens 3 Minuten, vorzugsweise höchstens 2 Minuten durchgeführt. Das Stahlband muß bei der Überalterung nicht notwendigerweise stets auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. Dies bedeutet, daß die Überalterungstemperatür am Beginn der Überalterung höher sein kann als gegen Ende der Überälterungsstufe.

Nach der Überalterung wird das Stahlband von der Überalterungstemperatur auf die gewünschte Temperatur, üblicher-

L 13002A/08S1 J

weise auf Raumtemperatur, abgekühlt.

Wenn das Kühlmittel Wasser in flüssigem Zustand, als Nebel oder Dampf enthält, kann eine Oxidation der peripheren Oberflächenbereiche des StahDbandes nicht verhindert werden. Dies bedeutet, daß die entstehende Schicht aus Oxiden dem Stahlband ein unbefriedigendes Oberflächenaussehen verleiht. Außerdem eignet sich die Oberfläche des Stahlbandes nicht für Oberflächenbehandlungen. Es ist deshalb notwendig, die Oxidschicht von der peripheren Oberfläche des Stahlbandes zu entfernen.

Die Entfernung der Oberflächenschicht kann nach einem der üblichen chemischen oder physikalischen Verfahren zur wirksamen Entfernung verschiedener Oxide erfolgen. Beispielsweise kann die Oxidschicht durch Behandlung der peripheren Oberfläche des Stahlbandes mit einer wäßrigen Säurelösung entfernt werden, beispielsweise einer wäßrigen Lösung einer anorganischen Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure, oder einer organischen Säure, wie Ameisensäure oder Oxalsäure. Die Behandlung kann durch Eintauchen des Stahlbandes in die wäßrige Lösung der Säure, durch Aufsprühen der Säurelösung auf die periphere Oberfläche des Stahlbandes oder durch elektrolytisches Beizen des Stahlbandes mit einer wäßrigen Säurelösung erfolgen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist die durch das Abkühlen und gegebenenfalls das Überaltern entstandene Oxidschicht sehr dünn. Sie kann deshalb mit einem der vorstehend ge-.

nannten Verfahren leicht entfernt werden. Nach Beendigung des Reinigungsverfahrens wird das mit Säure gereinigte Stahlband mit Wasser gewaschen. Da jedoch die periphere Oberfläche des mit Säure gereinigten Stahlbandes reaktionsfähig gegen Sauerstoff ist und leicht rostet, wird das mit Wasser gewaschene Stahlband vorzugsweise mit einer verdünnten Lauge neutralisiert. Diese! Neutralisierung verhindert

L 130024/0661 J

wirksam Rosten und "Verfärben. der peripheren Oberfläche des Stahlbandes.

Gewöhnlich wird das kaltgewalzte Stahlband beispielsweise wenn es zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Karosserieteilen verwendet wird, vor der Bearbeitung beschichtet. In diesem. Fall wird die Oberfläche des Stahlbandes mit Zinkphosphat behandelt. Die Qualität der Zinkphosphatschicht auf der Oberfläche des Stahlbandes kann durch folgende Behandlung des Bandes nach der Reinigung mit einer Säure verbessert werden.

Zur Vorbehandlung der Oberfläche wird eine ein wasserunlösliches Phosphat, beispielsweise Zn*(PO^~)^ enthaltende wäßrige Suspension auf die Oberfläche des mit Säure gereinigten Stahlbandes gesprüht oder eine dünne Schicht aus ITi, Zn oder Mn wird auf die Oberfläche des mit Säure gereinigten Stahlbandes elektroplattiert. Anschließend wird die Oberfläche des Stahlbandes mit Zinkphosphat vorbeschichtet.

Die erwähnte Oberflächenvorbehandlung bewirkt eine Förderung der Entstehung von Kristallkeimen von Zinkphosphat und ergibt einen dichten Zinkphosphatfilm. Deshalb ist die vorstehend genannte Oberflächenvorbehandlung sehr wirksam bei der Verbesserung der "Bindefestigkeit der Zinkphosphatschicht an die Überzugsschicht und bei der Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Überzugsschicht.

Die Oberflächenvorbehandlung mit der wäßrigen Suspension des wasserunlöslichen Phosphates kann mit dem Stahlband durchgeführt werden, das mit Säure gereinigt und mit Wasser gewaschen, jedoch nicht neutralisiert wurde. In diesem Fall bewirkt die Oberflächenvorbehandlung auch eine ITeu-, tralisierung des mit Säure gereinigten Stahlbandes. Die Vorbehandlung der Oberfläche des mit Säure gereinigten Stahlbandes mit dem wasserunlöslichen Phosphat kann auch durchgeführt werden, nachdem das Band mit Wasser gewaschen, neu-

L 130Ö24/06S1 j

sr ■■■■ 5461

tralisiert und danach wieder mit Wasser gewaschen wurde. In einer anderen Ausführungsform kann die wäßrige Suspension des wasserunlöslichen Phosphates auch mit einer Polierflüssigkeit vermischt werden. Wenn mit dem Stahlband dann ein Polierstich durchgeführt wird, kann das Gemisch auf seine Oberfläche gesprüht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt folgende Vorteile:

(1) Da die Dicke der durch das rasche Erhitzen erzeugten Oxidschicht sehr gering ist und die Oxidschicht durch die Reduktion vollständig entfernt werden kann, besitzt das erhaltene Stahlband eine sehr saubere, nichtoxidierte periphere Oberfläche. Auch wenn beim Abkühlen eine Oxidschicht erzeugt wird, ist diese Oxidschicht sehr dünn und kann deshalb sofort durch eine leichte Reinigung mit einer Säure entfernt werden.

(2) Da das Erhitzen und Abkühlen des Stahlbandes mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden können, ist die Glühdauer merklich verkürzt.

(3) Da das Stahlband in einer reduzierenden Atmosphäre gehalten wird, haftet praktisch kein Oxid in der reduzierenden Atmosphäre an den Herdwalzen an.

(4-) Durch die Verwendung eines Gemisches aus einem Gas und einer Flüssigkeit zum Abkühlen kann die Kühlgeschwindigkeit des Stahlbandes leicht gesteuert werden. Beispielsweise kann das Stahlband leicht auf eine Temperatur nahe der Überalterungstemperatur des Stählbandes abgekühlt werden. Die Überalterung kann deshalb direkt mit dem gekühlten Stahlband durchgeführt werden, ohne daß es erneut auf die Überalterungstemperatur erhitzt werden muß.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

L 130024/06 51 J

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 In Beispiel 1 wird ein aluminiumberuhigtes Stahlband mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt von 0,0018%, das kaltgewalzt worden ist, kontinuierlich in einen mit direkter Feuerung versehenen Ofen eingeführt, in dem es mit einer bei einem Verbrennungsluft-Verhältnis von 0,⁰A erzeugten reduzierenden !flamme in Berührung gebracht wird, wodurch ein rascher Anstieg der Temperatur des Stahlbandes auf 700⁰C verursacht wird. Die Heizgeschwindigkeit beträgt 5O°C/Sekunde und die Dicke der entstehenden Oxidschicht 73O A. Anschließend wird das rasch erhitzte Stahlband in eine reduzierende Atmosphäre verbracht, die ein Gemisch aus 5% Wasserstoff, Rest Stickstoff, enthält und einen Taupunkt von -5°C aufweist. In dieser Atmosphäre wird das Stahlband 40 Sekunden auf 850⁰C gehalten, um eine Reduktion der Oxidschicht- zu erreichen.

Sodann wird das reduzierte Stahlband in der V/eise abgekühlt, daß nach dem Erreichen einer !Temperatur von .70O⁰C zur raschen Kühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von 100°C/Sekunde auf eine Temperatur von. 90°0 ein Gemisch aus Wasser und Stickstoff aufgeblasen wird. Hierauf wird das gekühlte Stahlband mit einer 2prozentigen wäßrigen Salzsäurelösung 2 Sekunden bei der Temperatur von 90⁰C gereinigt. Die periphere Oberfläche des mit Säure gereinigten Stahlbandes besitzt ein befriedigendes Aussehen. Schließlich wird das mit Säure gereinigte Stahlband mit Zinkphosphat in üblicher Weise beschichtet. Die erhaltene Zinkphosphatschicht wird aufgerauht. Sodann wird eine Kochsalzlösung auf die aufgerauhte Oberfläche des mit Zinkphosphat beschichteten Stahlblechs aufgesprüht. Danach wird das Stahlband 10 Tage zur Prüfung der Korrosionsfestigkeit der Oberfläche an der Luft stehengelassen. Bei dieser Korrosionsprüfung zeigt sich eine hervorragende Beständigkeit der beschichteten Oberfläche des Stahlbandes.

130024/0881 J

Im Vergleichsbeispiel 1 wird Beispiel 1 mit folgenden -änderungen wiederholt:

In dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen wird die Flamme bei einem hohen Verbrennungsluft-Verhältnis von 1,01 erzeugt und das Heizen wird mit niedriger Heizgeschwindigkeit von 30°C/Sekunde durchgeführt. Die erhaltene Oxid-

schicht besitzt deshalb eine hohe Dicke von 4300 A. Nach dem Reinigen mit Säure ist die periphere Oberfläche des erhaltenen Stahlbandes durch Zunder verunreinigt oder weist eine poröse Schicht auf. Nach dem Beschichten mit Zinkphosphat zeigt sich eine deutliche Korrosion der beschichteten Oberfläche des Stahlbandes beim Korrosionstest.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 In Beispiel 2 wird Beispiel 1 mit folgenden Änderungen wiederholt :

Es wird ein unberuhigter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von 0,07%, der kaltgewalzt worden ist, verwendet.

Die beim raschen Erhitzen erhaltene Oxidschicht besitzt

eine Dicke von 750 A.

Das rasch erhitzte Stahlband bleibt 20 Sekunden bei 700⁰C in der in Beispiel 1 beschriebenen reduzierenden Atmosphäre. Nachdem das reduzierte Stahlband eine Temperatur von 650⁰C erreicht hat, wird ein Gemisch aus Stickstoff und Wasser gegen das Stahlband geblasen und mit einer Kühlgeschwindigkeit von 100°C/Sekunde auf eine Temperatur von 400⁰C rasch abgekühlt.
Das Stahlband wird sodann in Stickstoff 90 Sekunden bei 4-00⁰C überaltert.

Nach dem Reinigen mit Säure besitzt das erhaltene Stahlband eine zufriedenstellende periphere Oberfläche. Im Korrosionstest ergibt sich auf der beschichteten

Oberfläche des Stahlbandes im wesentlichen keine Korrosion. 35

In Vergleichsbeispiel 2 wird Beispiel 2 mit folgenden L 130024/0661 -J

^r ...svl^'V ■--..-■■-..: 301546Γ

1 Änderungen wiederholt: In dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen wird die Flamme mit einem hohen Verbrennungsluft-Verhältnis von 1,01 erzeugt und die Heizgeschwindigkeit beträgt 30°C/Sekunde*

5 Die erhaltene Oxidschicht besitzt eine Dicke von 4500 A. Nach der Reinigung mit Säure ist die periphere Oberfläche des erhaltenen Stahlbandes durch Zunder verunreinigt und weist eine poröse Schicht auf.

Der Korrosions test der beschichteten Oberfläche des 10 Stahlbandes zeigt eine deutliche Korrosion.

13ÖQ24/Q861 j

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Durchlaufglühen eines kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbandes, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich das Stahlband in einen mit direkter Feuerung versehenen Ofen einführt, in dem es mit einer reduzierenden Flamme in direkte Berührung kommt und dadurch rasch auf eine Temperatur von 50O⁰C bis zu seinem Ac^-Punkt erhitzt wird, wobei die Dicke der auf der peripheren Oberfläche des

Stahlbandes entstehenden Oxidschicht höchstens 1000 A erreicht,

das erhitzte Stahlband danach in eine reduzierende Atmosphäre verbringt, in der es zur Reduktion der Oxidschicht auf einer Temperatur im Bereich von 70O⁰C bis zu seinem Ac,-Punkt gehalten wird,
und das reduzierte Stahlband schließlich auf die gewünsch-

³⁵ te Temperatur abkühlt.

_L 130024/0651

^Γ -2^:- '■·' ■■■"■-■ 301546?

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das kaltgewalzte Stahlband auf eine Temperatur von höchstens 5OO°C vorerhitzt, bevor es mit der reduzierenden Flamme in Berührung gebracht wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Stahlbandes während der Berührung mit der reduzierenden Flamme mit einer durchschnittlichen

Heizgeschwindigkeit von 40 bis iOO°C/Sekunde erhöht. 10

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen eine Temperatur von 500 bis 85O⁰C erreicht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die reduzierende Flamme in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen durch Verbrennen eines Brennstoffs in einem Verbrennungsluftverhältnis von 0,8 bis 1,0 erzeugt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die reduzierende Flamme in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen durch Verbrennung eines Brennstoffes bei einem Verbrennungsluftverhältnis (M) erzeugt und daß das Stahlband eine Temperatur (T) erreicht, wobei das Verhältnis (M) und die Temperatur (T) auf oder in einem unregelmäßigen Fünfeck liegen, das in einem rechtwinkligen Coordinatensystem durch die Ooordinaten A, B, 0, D und E festgelegt ist, die folgende Werte haben:

A (M : 0,8, T : 850)

B (M : 0,8, T : 600)

500)

500) und 850).

7· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vorerhitzen unter Verwendung des Abgases aus dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen durchführt.

_L 130024/0681 _,

B (M : 0,8, T C (M : 0,9, T D (M : 0,99, T E (M : 0,99, T

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende Atmosphäre ein Gasgemisch aus mindestens 4% Wasserstoff, Rest Stickstoff enthält und einen Taupunkt von höchstens 10⁰C aufweist.

9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband mindestens 10 Sekunden in der reduzierenden Atmosphäre verweilt.

ΙΟ» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung von einer Temperatur des Stahlbandes von mindestens 600⁰G aus beginnt und in der Weise durchgeführt wird, daß man ein Kühlmittel aus einem Gemisch von einem Gas und einer Flüssigkeit mit dem Stahlband in Berührung bringt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel eine Abkühlung des Stahlbandes mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 300°C/Sekunde bewirkt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlmittel siedendes Wasser verwendet.

13· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas in dem Kühlmittel Stickstoff oder Gemische aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit in dem Kühlmittel Wasser verwendet. 30

15· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abkühlung beendet, wenn das Stahlband eine Temperatur in der Nähe einer Überalterungstemperatur des Stahlbandes erreicht hat, das gekühlte Stahlband überaltert und anschließend das überalterte Stahlband zusätzlich auf die gewünschte Temperatur abkühlt.

_L 130024/0661 j

16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß man die Überalterung höchstens 5 Minuten in einem Temperaturbereich von 300 bis 55O°C durchführt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Überalterung in einem Temperaturbereich von 3-50 bis 450⁰C durchführt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gekühlte Stahlband einer Behandlung zur Entfernung der auf der peripheren Oberfläche des gekühlten Stahlbandes entstandenen Oxidschicht unterzieht.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung zur Entfernung der Oxidschicht mit einer wäßrigen Lösung durchführt, die Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure und/oder Oxalsäure enthält.

L 130024/0661 _,