DE3234574C3 - Verfahren zur Herstellung von zum Tiefziehen geeignetem kaltgewalztem Stahlblech und -band - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von zum Tiefziehen geeignetem kaltgewalztem Stahlblech und -bandInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von zum Tiefziehen geeignetem kaltgewalzten Stahlblech und -band
(nachstehend als "Stahlband" bezeichnet), das sehr starker
Preßverformung standhalten kann.
Zahlreiche Erfindungen wurden bereits auf dem Gebiet der
tiefziehbaren kaltgewalzten Stahlbänder und
der Verfahren zur Herstellung solcher Bänder gemacht.
Zur Herstellung von nicht alterndem Stahlband mit verbesser
ter Ziehbarkeit durch Durchlaufglühen ist es aus der
JP-AS 50-31431 bekannt, Aluminium und dann Titan zu einer
geschmolzenen Basisstahl-Zusammensetzung zuzugeben, die 0,001
bis 0,020% Kohlenstoff und 0,30 bis 0,60% Mangan enthält,
um den Gehalt an löslichem Al auf mindestens 0,01% und
das Ti/C-Verhältnis auf mindestens 4 zu halten. Dabei wird
eine Stahlbramme mit guter Oberflächenbeschaffenheit erhalten.
Das kaltgewalzte Stahlband, das aus der Bramme durch
Warmwalzen, Entzundern mit Säure und Kaltwalzen erhalten wird,
wird sodann durchlaufgeglühlt. Dazu wird das Band auf den Tempe
raturbereich von 750°C bis zum Ac₃-Punkt mit einer Aufheizge
geschwindigkeit von mindestens 500 k/h erwärmt und nicht
länger als 300 s bei dieser Temperatur gehalten.
Bei diesem bekannten Verfahren wird das Band jedoch in der Warm
walzstufe bei niedriger Temperatur aufgewickelt. Dadurch ergibt
sich der Nachteil, daß ein hoher Grad an Ziehbarkeit, insbe
sondere im Hinblick auf den -Wert und die Dehnung nicht ohne
einen verhältnismäßig hohen Gehalt an Titan erreicht werden
kann.
Aus der DE-OS 30 45 761 ist ein Verfahren zur Herstellung von
hochfestem, kaltgewalzten Stahlband mit ausgezeichneter Preß
formbarkeit bekannt, bei dem ein niedriggekohlter Stahl, der
aus 0,02 bis 0,06% C, 0,06 bis 0,25% Mn, 0,01 bis 0,06% P,
0,020 bis 0,060% löslichem Al, höchstens 0,005% N, Rest Eisen
und unvermeidbare Verunreinigungen besteht, warmgewalzt, das
warmgewalzte Band bei einer Temperatur von 650 bis 770°C aufge
wickelt, kaltgewalzt, anschließend in einem Temperaturbereich
von 750 bis 880°C durchlaufgeglüht und danach aus einem Tempe
raturbereich oberhalb der Ar₁-Temperatur mit einer von der
Stahlzusammensetzung abhängigen Abkühlgeschwindigkeit abge
kühlt wird. Bei dieser Abkühlung soll sich das Gefüge in ein
Doppelphasengefüge aus Ferrit und einer Niedertemperatur
umwandlungsphase umwandeln. Anschließend wird das Stahlband
mit diesem Doppelphasengefüge einer Überalterungsbehandlung
in einem Temperaturbereich von 260 bis 360°C unterworfen. Der
Stahl gemäß der DE-OS 30 45 761 enthält kein Ti.
Aus der US-PS 38 97 280 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Stahlblech mit ausgezeichneter Preßformbarkeit bekannt, bei
dem ein beruhigter Stahl, der aus höchstens 0,10% C, 0,005
bis 0,15% Al, 0,05 bis 1,0% Mn, Ti, Nb und Zr mit der Maß
gabe, daß Ti (%)/4+Nb(%)/7,8+Zr (%) 7,6 größer als C (%)
ist, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen besteht,
bei einer Temperatur von höchstens 750°C warmgewalzt und danach
einer Rekristallisationsbehandlung unterzogen wird.
Das Verfahren gemäß der US-PS 38 97 280 zielt darauf ab, die
Stufe des Kaltwalzens wegzulassen und stattdessen das Warmwalzen
bei verhältnismäßig niedriger Temperatur durchzuführen.
Die Anwesenheit von TiC, NbC und/ZrC dient zur Erhöhung der
Rekristallisationstemperatur und zur Erzeugung einer für die
Verbesserung der Tiefziehbarkeit günstigen Textur in der Re
kristallisationsbehandlung nach dem Warmwalzen. Die Endtempe
ratur des Warmwalzens liegt vorzugsweise im Bereich von 400 bis
750°C.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von kaltgewalztem Stahlblech und -band zu schaffen,
rasch und einfach durchführbar ist und mit dem Stahlbleche und -bänder hergestellt werden können, die
einer starken Beanspruchung beim Preßverformen und
beim Tiefziehen standhalten können. Diese Aufgabe
wird durch die Erfindung gelöst.
Nachstehend werden die Gründe für die Begrenzungen der ver
schiedenen Elemente in der im Verfahren der Erfindung einge
setzten Stahlzusammensetzung sowie der verschiedenen Behand
lungsbedingungen im Verfahren der Erfindung im einzelnen er
läutert.
Wenn Kohlenstoff in Mengen über 0,015% enthalten ist, steigt
die Menge des im Stahl gebildeten TiC an, was zu einer be
trächtlichen Anhebung der Rekristallisationstemperatur der er
haltenen Bänder führt. Grundsätzlich ist deshalb ein gerin
gerer Kohlenstoffgehalt wünschenswert. In der Praxis bereitet
es jedoch Schwierigkeiten,
den Kohlenstoffgehalt in üblichen
Stahlherstellungsöfen auf Werten unter 0,001% zu halten. Aus
diesen Gründen ist der Kohlenstoffgehalt im Verfahren der
Erfindung auf den Bereich von 0,001 bis 0,015% begrenzt.
Aluminium ist ein wesentliches Element für die Desoxidation
des Stahls. Aluminiumgehalte unter 0,010% sind für diesen
Zweck unzureichend. Andererseits ist ein Aluminiumgehalt über
0,100% nicht erforderlich.
Titan reagiert mit Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und
Schwefel im Stahl. Der Titangehalt muß deshalb im Hinblick auf
diese Elemente festgelegt werden. In bezug auf den Kohlenstoff
gehalt muß das Titan in einer Menge vorliegen, die nicht kleiner
ist als das Vierfache des vorstehend erwähnten Kohlenstoffgehalts.
Im Hinblick auf die in einem üblichen Stahlherstellungsofen
erreichbaren Stickstoff-, Schwefel- und Sauerstoffgehalte, die
als Verunreinigungen verbleiben
(N <0,007%, S <0,03%, O <0,02%), ist es erforderlich,
den Titangehalt auf mindestens 0,015% zu halten, um einen
hohen Grad an Preßverformbarkeit zu erreichen. Titangehalte
von 0,15% und darüber erhöhen aber nur noch die Produktionskosten ohne
wesentliche Vorteile.
Im Hinblick auf den Mangangehalt bestehen im Verfahren der
Erfindung keine besonderen Begrenzungen. Mangangehalte nicht
über 1,0%, die normalerweise in gewöhnlichen kaltgewalzten
Stahlbändern vorhanden sind, genügen für die Lösung der erfin
dungsgemäß gestellten Aufgabe. Günstigerweise beträgt jedoch
der Mangangehalt nicht mehr als 0,20%, um eine besonders gute
Tiefziehbarkeit zu erreichen.
Im Verfahren der Erfindung werden die Stähle mit der vorstehend
angegebenen chemischen Zusammensetzung nach dem üblichen
Strangguß- oder Blockbruchverfahren zu Brammen verarbeitet,
die warmgewalzt und mit einer Aufwickeltemperatur von mehr als 700°C
aufgewickelt werden.
Durch dieses Aufwickeln bei hoher Temperatur kann ein
Stahl mit einer Materialqualität erhalten werden, der trotz
eines kurzzeitigen Durchlaufglühens einer starken Preßver
formung standhalten kann.
Anschließend wird das warmgewalzte Band mit Säure entzundert
und kaltgewalzt. Beim Kaltwalzen erfährt das Band günstigerweise
eine Dickenabnahme im Bereich von 70 bis 85% zur
Verbesserung des -Wertes, die entscheidend für die gewünschten
Preßverformungseigenschaften ist. Das Durchlaufglühen
wird im Verfahren der Erfindung unter den nachstehend angegebenen
Bedingungen durchgeführt. Das Durchwärmen wird im Temperaturbereich
von 700 bis 900°C während 20 s bis 2 min
durchgeführt. Ein Durchwärmen bei einer Temperatur unter 700°C
und kürzer als 20 s ergibt keine ausreichende Rekristallisation
und Kornwachstum, so daß die gewünschten Preßverformungseigenschaften
nicht erhalten werden. Wenn andererseits
die Temperatur des Durchwärmens über 900°C liegt, dann findet
eine zu starke Austenitbildung statt, wodurch der für die
Ziehbarkeit wesentliche -Wert erniedrigt wird. Die Obergrenze
der Durchwärmzeit ist nicht besonders kritisch, sie
ist jedoch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten auf 2 min
begrenzt.
Bei titanhaltigem kaltgewalzten Stahlband hat die
Kühlgeschwindigkeit nach dem Abschluß des Durchwärmens keinen
Einfluß auf die Qualität des erhaltenen Materials. Eine bestimmte
Begrenzung der Art und Geschwindigkeit der Kühlung
ist deshalb nicht vorgesehen.
Durch Kombination der Warmwalzbedingungen mit der Stahlzusammensetzung
und den Bedingungen des Durchlaufglühens, wie
sie vorstehend erläutert wurden, kann kaltgewalztes Stahlband
mit hoher Tiefziehbarkeit erhalten werden.
Auch bei hochfesten kaltgewalzten Stahlbändern
läßt sich ein hoher Grad an
Tiefziehbarkeit erreichen, wenn das Aufwickeln bei hoher Temperatur
von mehr als 700°C während des Warmwalzens durchgeführt
wird und das Durchlaufglühen unter den erfindungsgemäß
definierten Bedingungen stattfindet.
In der Zeichnung ist die Beziehung zwischen dem Ti/C-Verhältnis,
der Dehnung und dem -Wert des erhaltenen Stahlbandes
dargestellt, das bei verschiedenen Aufwickeltemperaturen warmgewalzt
wurde.
Das nachstehende Beispiel erläutert unter Bezugnahme auf die
Zeichnung die Erfindung.
Stähle mit der chemischen Zusammensetzung, die in Tabelle I
angegeben ist, werden warmgewalzt und bei Temperaturen im Bereich
von 580 bis 830°C aufgewickelt, danach auf eine Dicke
von 0,8 mm kaltgewalzt, nach den in Tabelle I angegebenen
Durchlaufglühzyklen geglüht und hierauf mit einer Dickenverminderung
von 1,0% dressiert. Danach werden die erhaltenen
Stahlbänder auf ihre Materialeigenschaften geprüft. Die Ergebnisse
sind in der Zeichnung dargestellt, wobei das Aufwickeln
bei folgenden unterschiedlichen Temperaturbereichen durchgeführt
wurde:
X = 785-830°C
▲ = 735-765°C
⚫ = 700-730°C
○ = 580-620°C
▲ = 735-765°C
⚫ = 700-730°C
○ = 580-620°C
Die Ergebnisse der in der Zeichnung dargestellten Prüfungen
zeigen klar, daß die Stahlbänder, die bei Temperaturen von
mehr als 700°C aufgewickelt wurden, eine merkliche Verbesserung
im Hinblick auf den -Wert und die Dehnung aufweisen
im Vergleich zu den Bändern, die bei Temperaturen unter 700°C
aufgewickelt wurden. Insbesondere die Bänder mit dem Ti/C-Verhältnis
von 27,6, die im Temperaturbereich von 785 bis 830°C
aufgewickelt wurden, zeigen einen Dehnungswert von mehr als
50%. In ähnlicher Weise zeigen die Bänder mit dem Ti/C-Verhältnis
von 37,1, die bei Temperaturen von mehr als 700°C
aufgewickelt wurden, Dehnungswerte von über 50%.
Im Verfahren der Erfindung kann also durch Aufwickeln bei
hohen Temperaturen von mehr als 700°C nach dem Warmwalzen
eine Materialqualität erreicht werden, die den besonders
gut zum Tiefziehen geeigneten Stählen gleichwertig
ist. Auch bei abnehmendem Ti/C-Verhältnis ist die Verbesserung
der Dehnung, die durch das Aufwickeln bei hoher Temperatur
erzielt wird, noch groß und der absolute Wert von ist
ebenfalls hoch.
Dies bedeutet, daß der Titanzusatz verringert
werden kann, wenn das Band bei hoher Temperatur von mehr als
700°C aufgewickelt wird.
Zu diesem Zweck wird das Band bei hoher Temperatur
mit einem Aufwickler aufgewickelt werden, der sich nahe bei
dem abschließenden Walzstand befindet.
Das Verfahren der Erfindung hat also den großen Vorteil, daß
zum Tiefziehen geeignete kaltgewalzte Stahlbänder leicht
durch Durchlaufglühen hergestellt werden können.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von zum Tiefziehen geeignetem kaltge
walzten Stahlblech und -band mit den Maßnahmen:
- a) Warmwalzen eines niedriggekohlten Stahls, der aus
0,001 bis 0,015% C,
0,01 bis 0,1% Al,
0 bis 1,0% Mn,
0,015 bis weniger als 0,15% Ti, mit der Maßgabe,
daß Ti/C 4 gilt,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen besteht - b) Aufwickeln des warmgewalzten Bandes bei einer Temperatur von mehr als 700°C
- c) Kaltwalzen und
- d) anschließendes Durchlaufglühen des Bandes in einem Tempe raturbereich von 700 bis 900°C während einer Zeitdauer von 20 s bis 2 min.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kaltwalzen mit einer Dickenverminderung von 70 bis 85% durchge
führt wird.
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