DE3304064A1 - Verfahren zur herstellung eines kaltgewalzten stahlbleches mit ausgezeichneter formbarkeit - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines kaltgewalzten stahlbleches mit ausgezeichneter formbarkeitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbleches mit einer
ausgezeichneten Formbarkeit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines kaltgewalzten Stahlblechs mit einer ausgezeichneten Formbarkeit durch Stranggießen, Warmwalzen, Kaltwalzen
und kontinuierliches Glühen (Durchlaufglühen) eines Al-beruhigten Stahls.
Da es schwierig ist, die Menge an gelösten Atomen während des kontinuierlichen Glühens zu vermindern, ist es erforderlich,
die Menge der löslichen Atome so stark wie möglich zu vermindern, bevor das kontinuierliche Glühen
durchgeführt wird. Daher wird geschmolzener Stahl einer Vakuumentgasung unterzogen, um den Gehalt an Verunreinigungen
so stark wie möglich abzusenken und auf diese Weise die Menge der gelösten Atome abzusenken, die in
einem warmgewalzten Stahlband enthalten sind.
Da d-ie Fällung von AlN während des Kühlprozesses beim kontinuierlichen Glühen unbefriedigend sein kann, wird
gemäß der US-PS 3 821 031 vorgeschlagen, ein warmgewalztes Band bei einer hohen Wickeltemperatur von 6300C oder mehr
aufzuwickeln, um eine befriedigende Fällung des AlN in
der Warmwalzstufe zu erreichen. Die US-PS 3 821 031 offenbart genauer ein Verfahren zur Herstellung eines
kaltgewalzten Stahlbleches, das die folgenden Stufen umfaßt: Schmelzen eines Al-beruhigten Stahls, der 0,010%
oder weniger Kohlenstoff, 0,4 0% oder weniger Mangan und 0,020% lösliches Aluminium (im nachfolgenden als gel.Al
abgekürzt) enthält, wobei der Kohlenstoffgehalt durch Vakuumentgasen vermindert wird; Formen einer Bramme
durch Rohblockherstellung oder Stranggießen; Warmwalzen, bei dem ein warmgewalztes Band bei einer Temperatur von
6300C oder mehr aufgewickelt wird; Kaltwalzen; sowie Glühen, wobei das Stahlband schnell auf eine Glühtemperatür
aufgeheizt und auf dieser Temperatur gehalten wird.
Die maximale Wickeltemperatur, die in der US-PS 3 821 genannt ist, beträgt 7100C.
In jüngerer Zeit wurden die üblichen Verfahren zur Herstellung von Rohblöcken durch das Stranggießen ersetzt,
da das Stranggießen viele dem Fachmann sofort einleuchtende Vorteile aufweist.
Wegen der Notwendigkeit, bei der Herstellung von Stahl thermische Energie einzusparen, wurde in jüngerer Zeit
ein Verfahren entwickelt (dieses Verfahren wird im folgenden als DR-Verfahren bezeichnet), bei dem ein
stranggegossener Strang nicht auf Raumtemperatur abgekühlt wird, sondern stattdessen direkt bei einer auf-
20 rechterhaltenen hohen Temperatur gewalzt wird; sowie
ein anderes Verfahren (das nachfolgend als HCR-Verfahren bezeichnet wird), bei dem eine stranggegossene Bramme
mit einer aufrechterhaltenen hohen Temperatur in einen Ofen zur Brammenaufheizung eingegeben wird. Je höher die
25 aufrechterhaltene Temperatur einer stranggegossenen
Bramme ist, desto größer ist die Menge der thermischen Energie, die eingespart werden kann. Wenn jedoch im Falle
von Al-beruhigten Stählen die Temperatur einer stranggegossenen Bramme über dem Ar^-Punkt aufrechterhalten wird,
bis das Warmwalzen durchgeführt wird, ist es unmöglich, eine befriedigende Fällung von AlN zu erreichen, selbst
wenn das bekannte Wickelverfahren, wie es in der US-PS 3 821 031 vorgeschlagen wird, mit einer hohen
Temperatur von 6300C bis 7100C beim Warmwalzen angewandt
35 wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine befriedigende Fällung von AlN durch ein Verfahren zur
Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs zu erreichen, bei dem ein kontinuierliches Glühen (Durchlaufglühen)
durchgeführt wird und die Temperatur einer stranggegossenen Bramme nicht unter den Ar-,-Punkt abgesenkt wird, d.h. die
Temperatur des Stahls wird zwischen der Stufe des Stranggießens und der Stufe des Warmwalzens über dem Ar^-Punkt gehalten,
wobei das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbleches mit einer ausgezeichneten Formbarkeit
ermöglichen soll.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, daß eine extrem hohe Wickeltemperatur
von wenigstens 78O0C in der Warmwalzstufe angewandt wird,
um eine Alterung infolge einer Ausfällung von AlN im wesentlichen zu verhindern, und daß außerdem der
Kohlenstoffgehalt einer stranggegossenen Bramme sehr niedrig gemacht wird, d.h. auf maximal 0,005% abgesenkt
wird, um im wesentlichen das Auftreten einer Elefantenhaut (Orangenhaut) auf dem kaltgewalzten Stahlband zu verhindern
.
Gemäß der -vorliegenden Erfindung wird somit ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbleches
mit einer ausgezeichneten Formbarkeit geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt:
Stranggießen eines Stahls mit einem maximalen Gehalt an Kohlenstoff von 0,005%, mit 0,01% bis 0,10% säurelöslichem Aluminium
und maximal 0,006% Stickstoff, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen sind;
Warmwalzen einer stranggegossenen Bramme; Halten der stranggegossenen Bramme auf einer Temperatur
oberhalb des Är-,-Punktes bis sie warmgewalzt wird; Aufwickeln des warmgewalzten Stahlbandes bei einer Temperatur
von wenigstens 7800C;
1 Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlbandes; und
kurzzeitiges kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Stahlbandes.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen
der Wickeltemperatur und der Dehnung an der Streckgrenze infolge einer Alterung
zeigt,
Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen
dem Kohlenstoffgehalt einer stranggegossenen Bramme und der Häufigkeit des Auf
tretens von Elefantenhaut zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 bezeichnet die ausgezogene Kurve die. Beziehung zwischen der Dehnung an der Streckgrenze
und der Wickeltemperatur für kaltgewalzte Stähle, die
durch Durchlaufen der folgenden Schritte hergestellt wurden: Stranggießen eines Al-beruhigten Stahls, der
0,002% Kohlenstoff, 0,15% Mangan, 0,020% Phosphor, 0,015% Schwefel, 0,040% gel.Al sowie 0,0032% Stickstoff enthält;
25 Aufrechterhalten der Temperatur der stranggegossenen
Brammen auf wenigstens 10000C; Warmwalzen der stranggegossenen
Brammen ohne deren Erhitzen (gemäß dem DR-Verfahren) bei einer Fertigwalz-Temperatur von 9000C; Aufwickeln
der erhaltenen warmgewalzten Bänder; Kaltwalzen der warmgewalzten Bänder; kontinuierliches Glühen der
kaltgewalzten Bänder bei 8000C für 60 Sekunden sowie abschließend Dressierwalzen der kontinuierlich geglühten
Bänder zu 0,8%. Wie aus Fig. 1 klar ersichtlich ist, ist eine Wickeltemperatur von wenigstens 78O0C erforderlich,
um die Dehnung an der Streckgrenze sehr niedrig zu halten, d.h. bei 1% oder niedriger, und somit ein Altern infolge
-7-■ der Ausfällung von AlN zu verhindern.
Die unterbrochene Kurve in Fig. 1 bezeichnet kaltgewalzte Stahlbleche, die nach demselben Verfahren wie dem
für die eben beschriebenen kaltgewalzten Stähle hergestellt
wurden, außer daß die stranggegossenen Brammen auf Raumtemperatur abgekühlt wurden und dann wieder
auf die Walζtemperatur aufgeheizt wurden (Kühlen auf
Raumtemperatur und Wiedererhitzen). Al-beruhigte Stähle,
1^ die bis zu 0,02% Kohlenstoff enthielten, wurden stranggegossen,
bis zum Warmwalzen auf einer Temperatur von wenigstens 10000C gehalten und warmgewalzt, wonach sie
bei einer Temperatur von 7000C, 75O0C bzw. 8000C aufgewickelt
wurden. Die Beziehung zwischen dem Auftreten von Elefantenhaut beim Endprodukt und der Wickeltemperatur
wurde im Hinblick auf drei verschiedene Wickeltemperaturen untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt.
Wie aus Fig. 2 klar zu erkennen ist, wies der Kohlenstoffgehalt so gut wie keinen Einfluß auf das Auftreten von
Elefantenhaut auf, wenn die Wickeltemperatur niedriger als 7000C lag. Wenn die Wickeltemperatur jedoch 7500C
oder 8000C betrug, führte eine Steigerung des Kohlenstoffgehalts
zu einer plötzlichen Zunahme der Häufigkeit des Auftretens von Elefantenhaut.
Es sei übrigens erwähnt, daß die US-PS 3 821 031 einen Kohlenstoffgehalt von 0,010% oder weniger beansprucht
und ein Al-beruhigter Stahl offenbart ist, dereinen Kohlenstoffgehalt
von 0,004% als Minimum enthält. Außerdem wird gemäß der US-PS 3 821 031 eine Mindest-Wickeltemperatur
von 6300C beansprucht, wobei für den oben erwähnten Al-beruhigten Stahl eine Wickeltemperatur von
7000C offenbart wird. Somit scheint der Stand der Technik,
einschließlich der US-PS 3 821 031 zu lehren, daß
-δ-gute Oberflächeneigenschaften erhalten werden können,
wenn man die maximale Wickeltemperatür bei höchstens
etwa 7000C hält, wodurch das Kornwachstum unterdrückt
wird.
5
5
Gemäß einer von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung gemachten Entdeckung wird Aluminiumnitrid durch eine
Wiekeltemperatur von wenigstens 7800C ausgefällt, und
gute Oberflächeneigenschaften und somit die Verhinderung des Auftretens von Elefantenhaut können erhalten werden,
indem man den maximalen Kohlenstoffgehalt so steuert, daß er höchstens 0,005 beträgt, vorzugsweise 0,003%.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren in allen
Einzelheiten weiter erläutert.
Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren
wird auf übliche Weise in einem Konverter und einer Vakuumentgasungs-Anlage oder irgendeiner anderen bekannten
Anlage zur Stahlherstellung hergestellt. Der erhaltene geschmolzene Stahl wird dann unter Anwendung einer gut
bekannten Anlage für das Stranggießen stranggegossen, wodurch eine Bramme erhalten wird. Es ist dabei erwünscht,
daß die Temperatur einer Bramme so hoch wie möglich ist, um das DR- und das HCR-Verfahren effektiv durchführen zu
können. Daher sollte ein übermäßiges Kühlen eines Strangs während des Stranggießens vermieden werden.
Es ist für die vorliegende Erfindung kennzeichnend, daß eine stranggegossene Bramme die folgende chemische Zusammensetzung
aufweist: einen Kohlenstoffgehalt von 0,005% oder weniger, vorzugsweise von 0,003% oder
weniger; einen Gehalt an säurelöslichem Aluminium von von 0,01% bis 0,10%i isowie einen Stickstoffgehalt von
höchstens 0,006%. Aluminium ist ein Desoxidationselement, bildet eine Verbindung mit Stickstoff und verhindert
1 die Fällung von Stickstoff.
Ein Gehalt an säurelöslichem Aluminium von weniger als 0,010% ist zu niedrig, um eine befriedrigende Desoxidation
zu erhalten und eine Alterung zu verhindern, wenn der Stickstoffgehalt eines Strangs der übliche Gehalt
ist, d.h. maximal 0,006% beträgt. In anderen Worten kann eine Bramme maximal 0,006% Stickstoff enthalten, weil
der Gehalt an säurelöslichem Aluminium wie oben angegeben ist. Um jedoch ein Altern infolge von Stickstoff zu unterdrücken,
ist der Stickstoffgehalt so niedrig wie möglich, weshalb ein Vakuumentgasen oder kombiniertes Blasen
zur Entfernung des Stickstoffs aus dem geschmolzenen Stahl durchgeführt wird. Wenn der Stickstoffgehalt
0,006% überschreitet, wird die Menge an Aluminium, die dem geschmolzenen Stahl zur Verhinderung des Alterns
zugesetzt wird, nachteilig hoch.
Der Gehalt an Silicium, Phosphor, Schwefel und dgl.
ist nicht spezifisch angegeben. Wenn jedoch der Gehalt an Silicium, Phosphor, Schwefel und dgl. niedrig ist,
werden die Eigenschaften eines kaltgewalzten Stahlblechs besser, wie für den Fachmann sofort klar ist. Wünschenswerterweise
betragen der Siliciumgehalt maximal 0,02%, der Phosphorgehalt maximal 0,03% und der Schwefelgehalt
maximal 0,03%.
Auch der Mangangehalt ist nicht spezifisch angegeben. Üblicherweise ist in einer stranggegossenen Bramme der
Mangangehalt nicht hoch genug, um deren Warmverarbeitung zu verschlechtern; beispielsweise beträgt der Mangangehalt
maximal etwa 0,5%. Im Hinblick auf die Formbarkeit des Endprodukts ist jedoch ein Mangangehalt von
maximal 0,30% wünschenswert.
-ιοί Eine stranggegossene Bramme mit der obenbeschriebenen
chemischen Zusammensetzung wird bis zur Warmwalzstufe über den Ar .,-Punkt gehalten. Das heißt, daß die Temperatur
einer stranggegossenen Bramme allmählich vermindert wird, jedoch dabei kein einziges Mal unter den Ar^-Punkt
abgesenkt wird. Wenn die Temperatur einer stranggegossenen Bramme so ist, daß das Warmwalzen möglich ist, wird
das DR-Verfahren ausgeführt. Wenn andererseits diese Temperatur zu niedrig ist, um ein Warmwalzen zu ermöglichen,
wird das HCR-Verfahren durchgeführt, und eine stranggegossene Bramme wird in einem Ofen auf eine Temperatur
aufgeheizt, bei der warmgewalzt werden kann.
Eine stranggegossene Bramme wird auf übliche Weise warirtgewalzt,
d.h. sie wird vorgewalzt und dann fertiggewalzt. Ein warmgewalztes Band wird gemäß einem Merkmal der vorliegenden
Erfindung bei einer Temperatur von 7800C oder mehr aufgewickelt, mit dem Ergebnis, daß die Materialeigenschaften,
d.h. die Eigenschaften im Hinblick auf
20 das Nichtaltern und die Dehnung eines kaltgewalzten
Stahls verbessert werden. Eine Aufwickeltemperatur von 7800C oder darüber kann auf verschiedene Art und Weise
verwirklicht werden. Das vorteilhafteste Mittel ist es, eine Haspel in der Nähe des Warmwalzwerks anzuordnen.
Der Abstand zwischen der Haspel und dem abschließenden Fertigwalz-Gerüst des Warmwalzwerks kann 45 m oder weniger
betragen. In dem aufgewickelten warmgewalzten Stahlband wird Aluminiumnitrid (AlN) ausgefällt, wenn die
Temperatur langsam von einer hohen Wickeltemperatur auf Raumtemperatur abgesenkt wird, und die Ausfällung von
Aluminiumnitrid wird gefördert, wenn das aufgewickelte
warmgewalzte Stahlband in einer wärmeisolierenden Umgebung abgekühlt wird. Beispielsweise wird das warmgewalzte
Stahlband mit einer wärmeisolierenden Abdeckung
35 abgedockt.
Um die Beizeigenschaft eines warmgewalzten Stahlbandes zu verbessern, kann das aufgewickelte warmgewalzte
Stahlband in Wasser getaucht und schnell abgekühlt werden. Der Zunder eines schnell abgekühlten Bandes
5 kann leicht entfernt werden.
Ein warmgewalztes Stahlband, das eine Dicke von 2,0 bis 5,0 mm aufweist, wird nacheinander einem üblichen Beizen,
Kaltwalzen, kontinuierlichen Glühen oder Durchlaufglühen
und einem Dressierwalzen unterworfen. Bei dem kontinuierlichen Glühen ist die Wärmeführung so, daß ein
schnelles Aufheizen, ein Halten bei 680 bis 9000C und anschließend
ein Kühlen nacheinander durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels noch weiter erläutert.
In dem Beispiel wurden stranggegossene Brammen nachein-
20 ander den folgenden Arbeitsschritten unterworfen:
Der Bildung von 3,5 mm dicken warmgewalzten Stahlbändern;
Beizen; der Bildung von 0,8 mm kaltgewalzten Stahlbändern; kontinuierliches Glühen, das das Halten bei 800° für
60 Sekunden umfaßte; sowie ein Dressierwalzen zu 0,8%.
In der nachfolgenden Tabelle wurden die mit den Nummern 1,2 und 5 bezeichneten Stähle dem DR-Verfahren unterworfen,
und die Stähle mit den Nummern 3, 4 und 6 wurden dem HCR-Verfahren unterworfen. Im Falle der Stähle mit
den Nummern 1 und 3 trat bei den kaltgewalzten Bändern keine Bildung von Elefantenhaut auf, obwohl die warmgewalzten
Stahlbänder bei einer sehr hohen Temperatur aufgewickelt wurden. Wenn der Kohlenstoffgehalt hoch
war und die Aufwickeltemperatur ebenfalls sehr hoch war, wie im Falle des Stahls Nr. 2, trat bei den kaltgewalzten
Stahlbändern Elefantenhau bildung auf. Die Dehnung an der
Streckgrenze (YP-D) der Stähle mit den Nummern 1 und 3 lag unterhalb von 1%, was zeigte, daß infolge einer
hohen Aufwickeltemperatur und eines niedrigen Kohlenstoffgehalts eine Antialterungs-Eigenschaft erhalten
wurde. Wenn andererseits die Aufwickeltemperatur niedrig war, wie im Falle der Stähle mit den Nummern 5 und 6, kam
es zu einem beträchtlichen Altern.
Der Stahl Nr. 7 wurde nach dem Stranggießen auf Raumtemperatur abgekühlt und wiedererhitzt und wies eine
Nichtalterungs-Eigenschaft und eine gute Oberfläche auf. Da das angewandte Verfahren jedoch das Kühlen der stranggegossenen
Bramme auf Raumtemperatur umfaßte, war dieses Verfahren im Hinblick auf die Energieeinsparung außerordentlich
unvorteilhaft.
Chemische Zusammensetzung
No. C Si Mn P
No. C Si Mn P
niedrigste Aufheiz- Tempera- Aufwickel- Mechanische Ei- Ober-Brammentemtemperatür
beim temperatur genschaften flä-
— peratur vor tür der Fertig- (0C) — chen-
S gelAl N dem Warmwal-Bramme walzen Ä AA AAÄ zu-
zen I1 0CJ ' (0C) stand+
(0C) (kg/mm2)(kg/mm2)(%)
0.002 0.01 0.22 0.01 0.0.1 0.025 0.0031 1000
2 0.007 0.01 0.15 0.0.1 0.01 0.040 0.0025 1000
~" 0.004 0.01 0.20 0.02 0.01 0.030 0.0018 950
~" 0.004 0.01 0.20 0.02 0.01 0.030 0.0018 950
4 0.010 0.01 O.]2 0.01 0.01 0.050 0.0035 950
5 0.003 0.01 0.15 0.01 0.02 0.045 0.0040 1.000
6 0.010 0.01 0.10 0.01 0.01 0.037 0.0028 950
7 0.005 0.01 0.25 0.02 0.01 0.055 0.0025 Raum-
Temperatur
1100 1100
1300 1100
900 900 900 900 900 900
900
820 820 790 790 750 700
17.5
20.5
10.2
22.0
21.0
23.5
20.5
10.2
22.0
21.0
23.5
31.2
31.5
31.5
31.5
31.5
49.0
45.0
47.8
45.0
47.8
33.0 44.3
33.1 43.0
34.2 42.B
31.7 45.5
Anmerkungen: No. 1 und 3 betreffen das erfindungsgemäße Verfahren
* Y.P. = Streckgrenze
** ZF = Zugfestigkeit *** D = Dehnung
** ZF = Zugfestigkeit *** D = Dehnung
+ die Angabe χ bedeutet das Auftreten von Elefantenhaut
++ A-I = Zahlen für den Alterungsindex
Alterung (1000C χ 1 hr)
YP-D A-I++ (%) (kg/mm2)
ο
χ
χ
O
O
1.8
0.9
1.
2.8
3.3
0.9
1.
2.8
3.3
1.0
2.1
5.1 4.2 4.7 6.0 6.8
4.4
GO OO CD 4>*
CD CJ)
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs mit ausgezeichneter Formbarkeit durch Stranggießen,
Warmwalzen, Kaltwalzen und kontinuierliches Glühen eines Al-beruhigten Stahls, wobei die Temperatur der
stranggegossenen Bramme nicht unter den Ar^-Punkt abgesenkt
wird, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Stufe des Warmwalzens eine hohe Wickeltemperatur
von wenigstens 7800C angewandt wird und außerdem der Kohlenstoffgehalt der stranggegossenen Bramme höchstens
0,005% beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Stahlband von einer Haspel
aufgewickelt wird, die im Anschluß an ein Warmwalzwerk angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Haspel und dem
Gerüst für das abschließende Fertigrollen des Warmwalzwerks 45 m oder weniger betragen kann.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgewickelte warmgewalzte
Stahlband in einer wärmeisolierenden Umgebung abgekühlt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt der
stranggegossenen Bramme 0,003 % oder weniger beträgt.
6· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die stranggegossene Bramme zusätzlich zu den höchstens 0,005 % Kohlenstoff von 0,01% bis 0,10% säurelösliches
Aluminium und höchstens 0,006% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Verun-
25 reinigungen sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stranggegossene Bramme höchstens 0,5%
Mangan enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3304064C2 DE3304064C2 (de) | 1987-12-23 |
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FR (1) | FR2521039B1 (de) |
GB (1) | GB2116998B (de) |
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