DE3015461C2

DE3015461C2 - Verfahren zum durchlaufgluehen eines kaltgewalzten niedriggehkohlten stahlbandes

Info

Publication number: DE3015461C2
Application number: DE3015461A
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: 1986-05-22
Anticipated expiration: 2000-04-23
Also published as: AU5729080A; GB2070072A; CA1137394A; FR2470803B1; NL182092B; FR2470803A1; IT8067638A0; NL182092C; IT1130806B; US4437905A; DE3015461C3; AU518681B2; DE3015461A1; NL8002347A; GB2070072B; BR8002564A

Description

A	(M: 0,8,	7:850)
B	(M: 0,8,	7:600)
C	(M: 0,9,	7:500)
D	(M: 0,99,	7:500) und
E	(M: 0.99,	7:850).

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5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vorerhitzen unter Verwendung des Abgases aus dem direkt befeuerten Ofen durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende Atmosphäre ein Gasgemisch aus mindestens 4% Wasserstoff, Rest Stickstoff enthält und einen Taupunkt von höchstens 1O⁰C aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband mindestens 10 s in der reduzierenden Atmosphäre verweilt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung von einer Temperatur des Stahlbandes von mindestens 600⁰C 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.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel eine Abkühlung des Stahlbandes mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 300° C/s bewirkt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchlaufglühen eines kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbandes.

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 kontinuicrliehen 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 Strahlungs-Heizrohr 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

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lange Zeil 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 Stahlband mit Wasser csder 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 Durchlaufglühen sind in den JA-OS 1 44 331/1977 und 17 518/1978 beschrieben.

Bai 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 eine 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.

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 Wasserstoffkonzentration 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 Siahlband nach dem Glühen eine für die Oberflächenbehandlung geeignete saubere periphere Oberfläche 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 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 weiden kann. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst 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, Niob oder Bor enthalten und sehr geringen Kohlenstoff- und 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 gewöhnliche kaltgewalzte niedriggekohlte, d. h. kohlenstoffarme Stahlbänder, sondern auch auf kaltgewalzte niedriggekohlte Stahlbänder mit hoher Zugfestigkeit angewendet werden.

Die Zeichnung stellt ein rechtwinkliges Koordinatensystem 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 der Lage sind, angewendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also auf verschiedene kaltgewalzte niedriggekohlten Stahl-

bänder 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 kakgewalzten 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, die aus einem brennenden Gas besteht, das durch Verbrennen eines Gemisches aus einem Brennstoff mit Luft erzeugt wurde. Dadurch steigt die Temperatur des Stahlbandes rasch auf die gewünschte Höhe im Bereich von 500°C bis zum Ac3-Punkt des Stahlbandes und außerdem wird die Dikke der auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes entstehenden Oxidschicht auf höchstens 100 nm begrenzt Es ist demnach wichtig, daß das Stahlband direkt mit der reduzierenden Flamme erhitzt wird.

Bekanntermaßen kann die Oxidschicht in einigen Fällen in der Reduktionsstufe 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 100 nm 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 100 nm. 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 porose Schicht verleihen dem erhaltenen Stahlband schlechte Oberflächeneigenschaften. Wenn beispielsweise ein Stahlband mit einer unvollständig reduzierten Oxidschicht oder mit einer auf seiner peripheren Oberfläche entstandenen porösen Schicht einer Oberflächenbehandlung mit einem Mittel, wie beispielsweise Zinkphosphat unterzogen wird, ist die erhaltene Oberfläche uneben, grob oder glanzlos bzw. matt Ferner besitzt die unvollständig reduzierte Oberfläche geringe Haftfestigkeit für plattierte Metallschichten oder Beschichtungen. Zur Begrenzung der Dicke der Oxidschicht auf einen niedrigen Wert von höchstens 100 nm 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 Koordinatensystem 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 100 nm erhalten wird. Das rasche Erhitzen wird mit einer Heizgeschwindigkeit von 40 bis 100°C/s durchgeführt. Üblicherweise ist es schwierig, das rasche Erhitzen mit einer Heizgeschwindigkeit über 100°C/s in dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen durchzuführen. Andererseits ist es beim raschen Erhitzen mit einer Heizgeschwindigkeit unter 40°C/s in einigen Fällen schwierig, eine Oxidschicht mit einer Dicke unter 100 nm zu erhalten. Falls das kaltgewalzte Stahlband ohne vorherige Oberflächenreinigung direkt dem raschen Erhitzen 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 oberflächengereinigten 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 (HI) 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.

Aus Gründen der Brenr.stoffersparais beträgt das Verbrennungsluft-Verhältnis mindestens 0,8. 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 850° C.

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 Koordinatensystem durch die Koordinaten der Punkte A, S, C, D und E bestimmt ist; vgl. die Zeichnung. Die Punkte A bis E sind folgender-

maßen definiert:

A B C D

(M: 0,8,
(M ■ 0,8,
(M : 0,9,
(M: 0,99,
(M: 0,99,

Γ: 850)
T: 600)
7": 500)
T: 500) und
T: 850).

Wenn das Stahlband unter Bedingungen, die dem Bereich auf oder in dem Fünfeck A₁ B, C, 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 Heiztemperatur ist.

Die Dicke der Oxidschicht kann dementsprechend durch Einstellung 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 500⁰C bis zum Ac₃-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 500⁰C 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.
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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 100 nm bleibt. Vorzugsweise wird das Erhitzen mindestens im Temperaturbereich von 400⁰C bis zum Ac3-Punkt des Stahlbandes mit einer durchschnittlichen Heizgeschwindigkeit von 40 bis 100°C/s 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 ppm, beispielsweise durch Verwendung eines verbesserten Brenners möglich ist, kann jedoch die Untergrenze der Heizgeschwindigkeit von dem vorstehend genannten Wert von 40°C/s auf etwa 30°C/s gesenkt werden.

Das rasch erhitzte Stahlband wird sodann in eine reduzierende Atmosphäre verbracht, in der es mindestens 10 s, vorzugsweise 10 bis 120 s auf einer Temperatur im Bereich von 700⁰C bis zum Ac3-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.

Um die Oxidschicht rasch innerhalb einer Zeit von 10 bis 120 s 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.

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. Falls 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

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Atmosphäre gehalten wird und die Oxidschicht deshalb Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäu-

in ihr reduziert wird, kann ein Anhaften der Oxidschicht re, oder einer organischen Säure, wie Ameisensäure

auf den Herdwalzen vermieden werden. oder Oxalsäure. Die Behandlung kann durch Eintauchen

Schließlich wird das reduzierte Stahlband auf eine des Stahlbandes in die wäßrige Lösung der Säure, durch

gewünschte Temperatur abgekühlt. Zur Durchführung 5 Aufsprühen der Säurelösung auf die periphere Oberflä-

des Abkühlens kann das Stahlband mit einem Kühlmit- ehe des Stahlbandes oder durch elektrolytisches Beizen

tel, das aus einem Gas, einer Flüssigkeit, beispielsweise des Stahlbandes mit einer wäßrigen Säurelösung erfol-

siedendem Wasser, einer versprühten Flüssigkeit oder gen.

einem Gemisch von einem Gas und einer Flüssigkeit Im erfindungsgemäßen Verfahren ist die durch das

bestehen kann, in Berührung gebracht. Das Abkühlen io Abkühlen und gegebenenfalls das Überaltern entstan-

wird vorzugsweise ausgehend von einer Temperatur dene Oxidschicht sehr dünn. Sie kann deshalb mit einem

des Stahlbandes von mindestens 600⁰C rasch durchge- der vorstehend genannten Verfahren leicht entfernt

führt Dies bedeutet, daß das Stahlband nach und nach werden. Nach Beendigung des Reinigungsverfahrens

von der gleichmäßigen Heiztemperatur auf eine Tem- wird das mit Säure gereinigte Stahlband mit Wasser

peratur von mindestens 600⁰C abgekühlt und danach 15 gewaschen. Da jedoch die periphere Oberfläche des mit

rasch mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 300°C/s Säure gereinigten Stahlbandes reaktionsfähig gegen

auf die gewünschte Temperatur gekühlt wird. Sauerstoff ist und leicht rostet, wird das mit Wasser

Zur Steuerung der Kühlgeschwindigkeit wird die gewaschene Stahlband vorzugsweise mit einer verdünn-

Kühlstufe vorzugsweise bei einer Temperatur des ten Lauge neutralisiert Diese Neutralisierung verhin-

Stahlbandes von mindestens 600° C begonnen und in der 20 dert wirksam Rosten und Verfärben der peripheren

Weise durchgeführt, daß das Stahlband mit einem Kühl- Oberfläche des Stahlbandes.

mittel in Berührung gebracht wird, das aus einem Ge- Gewöhnlich wird das kaltgewalzte Stahlband beimisch aus einem Gas und einer Flüssigkeit besteht. In spielsweise wenn es zur Herstellung von Kraftfahrzeugdiesem Fall ist die Flüssigkeit vorzugsweise Wasser und Karosserieteilen verwendet wird, vor der Bearbeitung das Gas üblicherweise ein inertes Gas, wie Stickstoff 25 beschichtet. In diesem Fall wird die Oberfläche des \ oder ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff. In Stahlbandes mit Zinkphosphat behandelt Die Qualität '' einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Kühl- der Zinkphosphatschicht auf der Oberfläche des Stahlmittel aus einem Gemisch von Stickstoff und Wasser. bandes kann durch folgende Behandlung des Bandes

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah- nach der Reinigung mit einer Säure verbessert werden,

rens auf ein kaltgewalztes niedriggekohltes Stahlband, 30 Zur Vorbehandlung der Oberfläche wird eine ein

das nicht alterungsbeständig ist, wird das Abkühlen be- wasserunlösliches Phosphat, beispielsweise Zm(PO₄^

endet, wenn das Stahlband eine Temperatur in der Nähe enthaltende wäßrige Suspension auf die Oberfläche des

einer Überalterungstemperatur des Stahlbandes er- mit Säure gereinigten Stahlbandes gesprüht oder eine

reicht Sodann wird das gekühlte Stahlband überaltert dünne Schicht aus Ni, Zn oder Mn wird auf die Oberflä-

und hierauf weiter auf die gewünschte Temperatur ab- 35 ehe des mit Säure gereinigten Stahlbandes elektroplat-

gekühlt tiert Anschließend wird eine Oberfläche des Stahlban-

Die Überalterung wird zum Zweck der Abscheidung des mit Zinkphosphat vorbeschichtet. Die erwähnte von Kohlenstoff im Stahlband durchgeführt das mit Oberflächenvorbehandlung bewirkt eine Förderung der Kohlenstoff im Zustand einer festen Lösung gesättigt Entstehung von Kristallkeimen von Zinkphosphat und war. Vorzugsweise wird die Überalterung in einem 40 ergibt einen dichten Zinkphosphatfilm. Deshalb ist die Temperaturbereich von 300 bis 550° C, besonders be- vorstehend genannte Oberflächenvorbehandlung sehr vorzugt bei 350 bis 450⁰C höchstens 3 min, vorzugswei- wirksam bei der Verbesserung der Bindefestigkeit der se höchstens 2 min durchgeführt Das Stahlband muß Zinkphosphatschicht an die Überzugsschicht und bei bei der Überalterung nicht notwendigerweise stets auf der Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Übereiner konstanten Temperatur gehalten werden. Dies be- 45 zugsschicht

deutet daß die Überalterungstemperatur am Beginn Die Oberflächenvorbehandlung mit der wäßrigen

der Überalterung höher sein kann als gegen Ende der Suspension des wasserunlöslichen Phosphates kann mit

Überalterungsstufe. dem Stahlband durchgeführt werden, das mit Säure ge-

Nach der Überalterung wird das Stahlband von der reinigt und mit Wasser gewaschen, jedoch nicht neutra-

Überalterungstemperatur auf die gewünschte Tempe- 50 lisiert wurde. In diesem Fall bewirkt die Oberflächen-

ratur, üblicherweise auf Raumtemperatur, abgekühlt vorbehandlung auch eine Neutralisierung des mit Säure

Wenn das Kühlmittel Wasser in flüssigem Zustand, als gereinigten Stahlbandes. Die Vorbehandlung der Ober-Nebel oder Dampf enthält kann eine Oxidation der pe- fläche des mit Säure gereinigten Stahlbandes mit dem ripheren Oberflächenbereiche des Stahlbandes nicht wasserunlöslichen Phosphat kann auch durchgeführt verhindert werden. Dies bedeutet daß die entstehende 55 werden, nachdem das Band mit Wasser gewaschen, neu-Schicht aus Oxiden dem Stahlband ein unbefriedigendes tralisiert und danach wieder mit Wasser gewaschen Oberflächenaussehen verleiht Außerdem eignet sich wurde. In einer anderen Ausführungsform kann die die Oberfläche des Stahlbandes nicht für Oberflächen- wäßrige Suspension des wasserunlöslichen Phosphates behandlungen. Es ist deshalb notwendig, die Oxidschicht auch mit einer Polierflüssigkeit vermischt werden, von der peripheren Oberfläche des Stahlbandes zu ent- 60 Wenn mit dem Stahlband dann ein Polierstich durchgefernen. führt wird, kann das Gemisch auf seine Oberfläche ge-

Die Entfernung der Oberflächenschicht kann nach ei- sprüht werden.

nem der üblichen chemischen oder physikalischen Ver- Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt folgende

fahren zur wirksamen Entfernung verschiedener Oxide Vorteile:

erfolgen. Beispielsweise kann die Oxidschicht durch Be- 65

handlung der peripheren Oberfläche des Stahlbandes (1) Da die Dicke der durch das rasche Erhitzen erzeug-

mit einer wäßrigen Säurelösung entfernt werden, bei- ten Oxidschicht sehr gering ist und die Oxidschicht

spielsweise einer wäßrigen Lösung einer anorganischen durch die Reduktion vollständig entfernt werden

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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 Atmo-Sphäre 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 Stahlbandes 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.

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 0,94 erzeugten reduzierenden Flamme in Berührung gebracht wird, wodurch ein rascher Anstieg der Temperatur des Stahlbandes auf 700⁰C verursacht wird. Die Heizgeschwindigkeit beträgt 50°C/s und die Dicke der entstehenden Oxidschicht 73 nm. 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 s auf 850⁰C gehalten, um eine Reduktion der Oxidschicht zu erreichen.

Sodann wird das reduzierte Stahlband in der Weise abgekühlt, daß nach dem Erreichen einer Temperatur von 700⁰C zur raschen Kühlung mit einer Kühlgeschwindigkeit von 100°C/s auf eine Temperatur von 90⁰C ein Gemisch aus Wasser und Stickstoff aufgeblasen wird. Hierauf wird das gekühlte Stahlband mit einer 2prozentigen wäßrigen Salzsäurelösung 2 s bei der Temperatur von 90° C 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.

Im Vergleichsbeispiel 1 wird Beispiel 1 mit folgenden Änderungen wiederholt:

In dem mit direkter Feuerung versehenen Ofen wird die die Flamme bei einem hohen Verbrennungsluft-Verhältnis von 1,01 erzeugt und das Heizen wird mit niedriger Heizgeschwindigkeit von 30°C/s durchgeführt. Die erhaltene Oxidschicht besitzt deshalb eine hohe Dicke von 430 nm. 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 Kohlenstoffgelialt von 0,07%, der kaltgewalzt worden ist, verwendet. Die beim raschen Erhitzen erhaltene Oxidschicht besitzt eine Dicke von 75 nm.
Das rasch erhitzte Stahlband bleibt 20 s bei 700° C 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/s auf eine Temperatur von 400⁰C rasch abgekühlt.

Das Stahlband wird sodann in Stickstoff 90 s bei 400⁰C 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.

In Vergleichsbeispiel 2 wird Beispiel 2 mit folgenden 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/s. Die erhaltene Oxidschicht besitzt eine Dicke von 450 nm. Nach der Reinigung mit Säure ist die periphere Oberfläche des erhaltenen Stahlbandes durch Zunder verunreinigt und weist eine poröse Schicht auf.
Der Korrosionstest der beschichteten Oberfläche des Stahlbandes zeigt eine deutliche Korrosion.

40 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Durchlaufglühen eines kaltgewalzten niedriggekohlten Stahlbandes, wobei das Stahlband kontinuierlich in einem direkt befeuerten Ofen durch direkte Berührung mit einer durch Verbrennung eines Gemisches aus Luft und Brennstoff erzeugten Flamme auf eine Temperatur im Bereich von 500° C bis zu seinem AC3-Punkt erhitzt, danach in reduzierender Atmosphäre auf einer Temperatur im Bereich von 700⁰C bis zu seinem AC3-Punkt gehalten und dann auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flamme zum Erhitzen des Stahlbandes mit einem Verbrennungsluftverhältnis von 0,8 bis 1,0 erzeugt und das Stahlband mit einer durchschnittlichen Heizgeschwindigkeit von 40—100°C/s erhitzt, und so die Dicke der auf der peripheren Oberfläche des Stahlbandes entstehenden Oxidschicht auf hochstens 100 nm begrenzt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das kaltgewalzte Stahlband auf eine Temperatur von höchstens 500⁰C vorerhitzt, bevor es mit der Flamme in Berührung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband in dem direkt befeuerten Ofen eine Temperatur bis zu 85O⁰C erreicht

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im direkt befeuerten Ofen die Werte für das Verbrennungsluftverhältnis (M) und die Temperatur (T) des Stahlbandes auf oder in einem unregelmäßigen Fünfeck liegen, das in einem rechtwinkligen Koordinatensystem durch die Koordinaten A, B, C, D und E festgelegt ist, die folgende Werte haben:

zeichnet, daß man als Kuhlmittel siedendes Wasser verwendet

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

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß man als Flüssigkeit in dem Kühlmittel Wasser verwendet

13. Verfahren nach Anspruch 8, 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

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Überalterung höchstens 3 min in einem Temperaturbereich von 300 bis 550° C durchführt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß man die Überalterung in einem Temperaturbereich von 350 bis 450⁰C durchführt

16. 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

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß man die Behandlung zur Entfernung der Oxidschicht mit einer wäßrigen Lösung durchführt, die Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure und/oder Oxalsäure enthält.