DE3310330C2

DE3310330C2 - Verfahren zum Anlassen eines Stahlbandes

Info

Publication number: DE3310330C2
Application number: DE3310330A
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Maruhashi; Takayoshi Kanamaru; Hiroto Matsumoto; Kousuke Sawashige
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2003-03-23
Also published as: ES520903A0; FR2524004B1; DE3310330A1; US4473412A; JPS58164733A; GB2117374A; JPS6252018B2; FR2524004A1; ES8405080A1; GB8304910D0; GB2117374B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlassen eines Stahlbandes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, bei dem ein Stahlband oder Stahlstreifen dadurch angelassen wird, daß man das Band in ein Schmelzglasbad mit niedriger Viskosität für eine kurze Zeitperiode, vorzugsweise kontinuierlich, eintaucht. Da das erfindungsgemäße Verfahren eine Oxidierung der Oberflächen des Stahlbandes während des Anlassens im wesentlichen verhindert, sind die ansonsten darauffolgenden Schritte, wie beispielsweise das Beizen und Polieren, nicht erforderlich, oder aber mindestens kann das Ausmaß dieser Schritte stark vermindert werden. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren im Hinblick auf Energieeinsparung und die Einsparung von Ressourcen von großem Vorteil.

Der Zweck des Anlassens eines Stahlbandes besteht darin, während der Bearbeitung erzeugte Beanspruchungen zu entfernen und die Rekristallisation des Stahles zu vervollständigen, um dadurch ein Produkt mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Es ist bekannt, daß dann, wenn ein Stahlband schnell auf eine Temperatur erhitzt wird, die für die Rekristallisierung des Korns erforderlich ist, die gewünschten Eigenschaften erreicht werden können.

Aus der US-PS 3,158,515 ist bereits ein Verfahren zur Metallbehandlung in einem geschmolzenen Glas bekannt. Dieses Alkali-Barium-Bor-Silikat-Glas besteht aus annähernd (in Gewichtsprozent) 25 bis 50% SiO₂, 10 bis 30% B₂O₃, 5 bis 15% BaO, 2 bis 8% Al₂O₃ und 18 bis 25% Alkalimetalloxid. Dieses bekannte Glas hat eine verhältnismäßig hohe Viskosität und enthält eine verhältnismäßig hohe Menge an Fluor.

Ausgehend von der Lehre des US-PS 3,158,515 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, optimale Eigenschaften hinsichtlich der Adhäsionsfähigkeit des Glases am Metall und hinsichtlich der Abschäleigenschaften des Glasüberzuges zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren vor, wie dies im Anspruch 1 beansprucht ist. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden sei noch auf andere in der Praxis gebräuchliche Verfahren zum Anlassen von Stahlbändern eingegangen.

Ein kontinuierliches Verfahren zum Anlassen eines Stahlbandes verwendet einen Ofen, in dem als Wärmequelle ein Verbrennungsgas verwendet wurde. Bei einem solchen Verfahren ist es schwierig selbst bei Verwendung eines Schnellheizverfahrens, die Heizzeit weiter zu vermindern und so die Produktivität zu erhöhen. Dies liegt daran, daß das Verbrennungsgas eine thermische Leitfähigkeit bis hinab zu nur ungefähr 7,6×10⁻⁴ J/cm · S · K bei 1000°C besitzt, wobei die thermische Leitfähigkeit eines Mediums zum Erhitzen eines Stahlbandes die Erhitzungsgeschwindigkeit des Bandes stark beeinflußt. Dadurch, daß man die Temperatur im Ofen hoch einstellt, kann die Heizzeit in einem gewissen Umfang vermindert werden, wobei aber eine solche Lösungsmöglichkeit mehr Energie und teure Ofenmaterialien erforderlich macht. Darüber hinaus werden beim Anlassen des Stahlstreifens mit einem Verbrennungsgas Oxidplättchen an den Oberflächen des Streifens ausgebildet, und infolgedessen sind darauffolgend Schritte wie Beizen, Sandstrahlen und Polieren zur Entfernung der Oxidplättchen erforderlich. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anlagen zur Behandlung der Abfallflüssigkeiten, die vom Beizschritt herrühren, groß bemessen sein müssen, um den Umweltschutzbedingungen zu genügen.

Zum Anlassen eines Stahlbandes ohne Oxidation wurden bereits neben dem eingangs genannten Verfahren verschiedene Verfahren vorgeschlagen, bei denen das Stahlband in einer inerten oder reduzierenden Gasatmosphäre angelassen wird. Derartige Verfahren erreichen jedoch nur eine begrenzte Produktivität wegen der begrenzt erreichbaren Erhitzungsgeschwindigkeit. Darüber hinaus ist nachteilig, daß die verwendete Gasatmosphäre selbst kostspielig ist; ferner sind Anlagen erforderlich, um die Gasatmosphäre zu speichern, und Mittel werden benötigt, um die Atmosphäre im Ofen vollständig abzudichten, wobei diese Erfordernisse zu einer Erhöhung der Herstellungskosten des Produktes führen.

In der japanischen Patentveröffentlichung No. 55-51496 vom 24. Dezember 1980 ist eine Verbesserung für ein bekanntes Verfahren zur Erhöhung des Korrosionswiderstandes eines Gegenstandes aus austenitischem rostfreiem Stahl vorgeschlagen, wobei der Gegenstand in einer Atmosphäre aus zerlegtem Ammoniakgas angeordnet ist. Gemäß diesem Verfahren wird der aus austenitischem rostfreiem Stahl bestehende Gegenstand, beispielsweise ein Stahlrohr, in ein Bad aus einem geschmolzenen Flußmittel eingetaucht, welches auf einer Temperatur im Bereich von 1050 bis 1150°C gehalten wird, um so den Gegenstand anzulassen, wobei das Bad in Gew.-% folgende Bestandteile aufweist: 48 bis 65% Na₂B₄O₇, 35 bis 43% H₃BO₃, 3 bis 10% NaH₂PO₄ und 3 bis 8% NaF, wobei dann der angelassene Gegenstand aus dem Bad herausgenommen wird, um koagulierte Flußmittelüberzüge auf den Oberflächen des Gegenstandes zu bilden, und worauf dann der Gegenstand mit warmem Wasser abgekühlt wird, um die Überzüge zu zerstören und vom Gegenstand abzuziehen. Der Überzug aus dem verfestigtem Flußmittel mit der vorgeschriebenen Zusammensetzung ist jedoch nicht sehr beständig gegenüber Wasser und löst sich in einem gewissen Ausmaß im Kühlwasser und im Waschwasser auf. Wegen des Vorhandenseins von NaH₂PO₄ im Flußmittel und wegen der strengen Erfordernisse hinsichtlich der Kontrolle von P im Abwasser ist eine geeignete Abwasserbeseitigungsanlage erforderlich. Ferner ist die Nichtoxidation des Stahles nicht vollständig sichergestellt. Dies liegt zum Teil daran, daß die Schutzeigenschaft der Überzüge (d. h. die Fähigkeit der Überzüge, den Stahl gegenüber Oxidierung zu schützen) nicht ausreicht, und es liegt ferner zum Teil daran, daß der Gegenstand mit Wasser unmittelbar nach der Herausnahme aus dem Bad abgekühlt wird und infolgedessen die verfestigten Überzüge zerstört werden, während der Stahlgegenstand noch immer sehr heiß bleibt. Demgemäß ist, abgesehen von der Tatsache, daß die erwähnte japanische Patentveröffentlichung die chargenweise Anlassung eines kleinen Gegenstandes (beispielsweise eines Stahlrohrs mit einer Länge von 20 cm) vorschlägt, eine Verbesserung hinsichtlich der Flußmittelzusammensetzung erwünscht, und zwar vom Standpunkt eines Betriebs im großen Maßstabe aus, wie dies bei dem kontinuierlichen nichtoxidierenden Anlassen eines kontinuierlich laufenden Stahlbandes notwendig ist, wobei die Wiedergewinnung und die Wiederverwendung des Flußmittels bei einem solchen Betrieb im großen Maßstab und die Behandlung des Abfallwassers erforderlich ist. Es ist ferner erwünscht, ein Verfahren zum Anlassen von Stahlband innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne vorzusehen. Besonders zweckmäßig wäre ein Verfahren, mit dem kaltgewalztes, rostfreies Stahlband kontinuierlich angelassen werden kann, und zwar im wesentlichen ohne die Bildung von Oxidblättchen auf den Oberflächen des Bandes, und zwar insbesondere in einem verbesserten Schmelzglasbad, welches für die Verwendung in einem kontinuierlichen nichtoxidierenden Anlaßvorgang eines kaltgewalzten rostfreien Stahlbandes geeignet ist.

Im folgenden sei die Erfindung im einzelnen beschrieben. Die folgenden Eigenschaften sind bei dem zur Durchführung der Erfindung geeigneten Schmelzglasbad erforderlich:

1. Das Glas sollte an den Oberflächen des eingetauchten Stahlbandes innerhalb einer kurzen Tauchperiode anhaften.
2. Luft sollte während des Eintauchens des Bandes in das Bad nicht eingefangen oder eingeschlossen werden. Sollte Luft eingeschlossen werden, so werden diejenigen Bandoberflächen, die in Berührung mit der eingeschlossenen Luft stehen, oxidieren.
3. Die Aufnahme der verfestigten Glasüberzüge, die auf den Bandoberflächen ausgebildet werden, wenn der Streifen aus dem Bad herausgenommen ist, sollte klein sein. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, wenn die Dicke des verfestigten Glasüberzugs unterhalb ungefähr 400 Mikron liegt und die Überzugsaufnahme unterhalb ungefähr 0,1 g/cm² pro Seite liegt. Eine übermäßige Überzugsaufnahme ist deshalb nachteilig, weil dies den Verbrauch einer großen Wärmemenge und einen kurzen Zyklus des Aufbaus eines Frischbades bedeutet.
4. Die verfestigten Glasüberzüge sollten in ordnungsgemäßer Weise die darunter liegenden Oberflächen des Stahlbandes gegenüber Oxidierung bei Abkühlung des Bandes schützen.
5. Obwohl die koagulierten Glasüberzüge nicht zerstört werden sollten, während das Band auf eine Temperatur oberhalb 400°C unter in geeigneter Weise ausgewählten milden Bedingungen abgekühlt wird, so sollte es doch möglich sein, daß dann, wenn die Temperatur des Bandes 400°C oder darunter, beispielsweise eine Temperatur von 250 bis 400°C erreicht hat, die Überzüge leicht in Teile zerstört werden können, und zwar durch zwangsweises oder beschleunigtes Abkühlen, wobei sich ein im wesentlichen vollständiges Abblättern von den Oberflächen des Bandes ergeben soll.
6. Wenn die Teile der zerstörten Glasüberzüge mit Wasser abgewaschen werden, so sollten sich die Glasbestandteile kaum im Waschwasser auflösen.
7. Da das Bad auf einer hohen Temperatur gehalten wird, sollte das geschmolzene Glas selbst die Eigenschaft besitzen, daß es bei hohen Temperaturen nicht oxidiert wird.

Die gewünschten Eigenschaften des Schmelzglasbades wurden erfindungsgemäß durch ein geeignetes Ins-Gleichgewichtbringen der Glaszusammensetzung erreicht.

B₂O₃ ist ein Netzwerkbildner des Glases. Es dient zur Verminderung des Schmelztemperaturbereichs und der Viskosität des Bades und zur Erhöhung der Adhäsionsfähigkeit des Glases (Verhinderung des Einschließens von Luft und Absenken der Überzugsaufnahme). Mindestens 38,0% B₂O₃ sind erforderlich. Die Verwendung von wesentlich mehr als 62,0% B₂O₃ hat jedoch nicht nur die Tendenz, die Wasserbeständigkeit des verfestigten Glases zu vermindern, sondern senkt auch den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Glases unmäßig ab. Letzterer Vorgang führt zu einer Verschlechterung der Abschäl- oder Abblätterfähigkeit der verfestigten Glasüberzüge.

SiO₂ ist ein wesentlicher Bestandteil zur Verbesserung der Schutzeigenschaft und der Wasserbeständigkeit der verfestigten Glasüberzüge und ist in einer Menge von mindestens 18,0% erforderlich. Wenn jedoch wesentlich mehr als 32,0% SiO₂ verwendet wird, so wird die Viskosität des Bades unerwünscht hoch, was zu einer Verschlechterung der Adhäsionsfähigkeit des geschmolzenen Glases führt (Luft wird eingeschlossen und verursacht örtliche Oxidation).

Na₂O ist ein Bestandteil zur Modifikation des Schmelztemperaturbereichs des Bades, wobei mindestens 8,0% verwendet werden. Die Zugabe von wesentlich mehr als 32,0% Na₂O hat jedoch die Tendenz zur Folge, daß sich feste Glasüberzüge ergeben, welche eine verminderte Wasserbeständigkeit besitzen und der Zerstörung unterliegen, während das Band sich noch innerhalb eines Oxidationstemperaturbereichs oberhalb 400°C befindet.

Ein Teil (bis zu 20% des Bades) des Na₂O kann durch K₂O ersetzt sein.

Vorzugsweise wird eine kleine Menge an CaO dem Bad zugegeben, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verfestigten Glasüberzüge abzusenken. Die Zugabe einer übermäßigen Menge an CaO hat jedoch die Tendenz zur Folge, daß die Viskosität des Bades erhöht wird, und die Schutzeigenschaft der festen Glasüberzüge wird nachteilig beeinflußt. Darüber hinaus schmilzt ein Teil des zugegebenen CaO nicht und schwimmt auf dem Bad. Aus diesen Gründen sollte eine Zugabe von wesentlich mehr als 10,0% CaO vermieden werden. Ein Teil des CaO kann durch MgO, BaO, ZnO und/oder SrO ersetzt sein.

Bis zu 6,0% LiO₂ kann dem Bad zugegeben werden, um den Schmelztemperaturbereich des Bades abzusenken, und zwar ohne im wesentlichen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verfestigten Glasüberzüge zu beeinflussen. Eine Zugabe von wesentlich mehr als 6,0% Li₂O muß jedoch vermieden werden, da dies Glasüberzüge zur Folge haben kann, die zu sehr anhaften, um von den Oberflächen des Stahlbandes leicht abgeblättert werden zu können.

Al₂O₃ dient wie SiO₂ zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit der verfestigten Glasüberzüge und kann dem Bad in einer Menge bis zu 10,0% zugegeben werden. Die Zugabe von wesentlich mehr als 10,0% Al₂O₃ hat jedoch nicht nur eine Erhöhung der Viskosität des Bades zur Folge, sondern auch eine Verschlechterung der Schutzeigenschaft der verfestigten Glasüberzüge.

NaF wird dem Bad in einer Menge von 0,5 bis 4,0% zugegeben, um zu verhindern, daß das Bad bei hohen Arbeitstemperaturen selbst oxidiert wird. Da NaF das Stahlband korrodiert, muß die Zugabe einer übermäßigen Menge an NaF vermieden werden.

Für die Zwecke der Erfindung ist die Viskosität des Schmelzglasbades kritisch. Das Bad sollte eine Viskosität von nicht mehr als 10 Pa · s (100 Poise) besitzen, und zwar gemessen bei einer Temperatur von 950°C. Es wurde festgestellt, daß dieses Niedrigviskositäts-Erfordernis dann erfüllt wird, wenn die erwünschten oben angegebenen Eigenschaften 1, 2 und 3 sichergestellt sind.

Vorzugsweise weist das Schmelzglasbad in Gew.-% folgendes auf: 40,0 bis 60,0% B₂O₃, 20,0 bis 30,0% SiO₂, 10,0 bis 30,0 Na₂O, 0 bis 20,0% K₂O, wobei die Summe aus Na₂O und K₂O 10,0 bis 30,0% ist, 1,0 bis 7,0% CaO, was teilweise ersetzt sein kann durch mindestens einen der folgenden Bestandteile: MgO, BaO, ZnO und SrO, 1,0 bis 5,0% Li₂O, 3,0 bis 8,0% Al₂O₃ und 1,0 bis 3,0% NaF, wobei das Bad eine bei 950°C gemessene Viskosität von nicht mehr als 100 Poise besitzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anlassen eines Stahlbandes sieht also folgendes vor:
Aufrechterhaltung eines Schmelzglasbades mit der vorgeschriebenen Zusammensetzung und Viskosität auf einer Temperatur von mindestens 950°C, normalerweise nicht mehr als 1250°C,
Eintauchen des Stahlbandes in das Bad zum Zwecke des Anlassens,
Herausnehmen des Bandes aus dem Bad zur Bildung verfestigter Glasüberzüge auf den Oberflächen des Bandes und
Abkühlen des Bandes zur Zerstörung und zum Abblättern bzw. Abziehen der Glasüberzüge von den Oberflächen des Streifens. Vorzugsweise werden die Kühlbedingungen derart gesteuert, daß die Oberflächen des Bandes der Luft dann nicht ausgesetzt sind, wenn die Temperatur des Streifens noch oberhalb 400°C liegt.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist für das kontinuierliche nichtoxidierende Anlassen kaltgewalzten, rostfreien Stahlbandes, so kann es doch auch angewandt werden beim Anlassen eines kaltgewalzten Bandes aus normalem Stahl oder Spezialstahl und auch zum Anlassen eines mit Oxidplättchen überzogenen heißgewalzten Stahlbandes. Im letztgenannten Falle kann die Entfernung der Plättchen gleichzeitig mit dem Anlassen bewirkt werden.

Bei einem vorteilhaften kontinuierlichen Betrieb wird das Stahlband kontinuierlich in das Bad eingeführt und zum Durchlauf durch das Bad mit einer vorbestimmten Liniengeschwindigkeit veranlaßt, um dann kontinuierlich aus dem Bad herausgenommen zu werden. Da das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Schmelzglasbad eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit (beispielsweise 0,67×10⁻² J/cm · S · K bei 1000°C) besitzt, und zwar verglichen mit dem Wert der Erhitzungsatmosphäre normaler Kettenöfen, kann das in das Bad eingetauchte Stahlband schnell erhitzt und angelassen werden. Die gewünschte Anlassung kann dadurch erreicht werden, daß man in geeigneter Weise die Badtemperatur und Eintauchzeit (Liniengeschwindigkeit) einstellt, und zwar abhängig von den Stahlarten. Beim Vergleich mit den Anlaßverfahren unter Verwendung eines Kettenofens gemäß dem Stand der Technik ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch insofern vorteilhaft, als die erforderliche Erhitzungszeit zum Erreichen des gleichen Anlaßniveaus sehr kurz ist. Es wurde festgestellt, daß die erforderliche Erhitzungszeit durch die Erfindung um ungefähr 70 bis 80% oder mehr verkürzt werden kann. Die Verminderung der Erhitzungszeit bedeutet eine Erhöhung der Produktivität.

Nach dem Eintauchen in das Schmelzglasbad für eine vorbestimmte Zeitperiode wird das Stahlband aus dem Bad herausgenommen, worauf sich verfestigte Glasüberzüge auf den Oberflächen des Bandes ausbilden. Einerseits sollten die Überzüge die darunterliegenden Stahloberflächen gegenüber Oxidation in ordnungsgemäßer Weise schützen, und andererseits sollte aber die Überzugsaufnahme (die Menge an aufgenommenem Überzugsmaterial) nicht übermäßig sein. Es wurde festgestellt, daß diese Erfordernisse durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schmelzglasbad erfüllt werden.

Der die Glasüberzüge aufweisende Stahlstreifen wird sodann abgekühlt, so daß die Überzüge zerstört werden, und zwar infolge des Unterschieds der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Stahl und dem Glas, so daß die Überzüge von den Bandoberflächen abgeblättert oder abgeschält werden können. Vorzugsweise sind die Überzugsbedingungen derart gesteuert, daß die Bandoberflächen gegenüber Luft nicht freiliegen, während die Temperatur des Bandes noch oberhalb 400°C liegt, und zwar vorzugsweise während die Temperatur des Streifens oder Bandes oberhalb 300°C liegt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn die Bandoberflächen gegenüber Luft ausgesetzt würden, während das Band sich noch immer in einem Oxidationstemperaturbereich befindet, die freiliegenden Flächen des Bandes oxidiert werden würden. Wenn die Abkühlung mit einem inerten Gas wie beispielsweise Argon bewirkt wird, so besteht keine Notwendigkeit, auf die Temperatur Obacht zu geben, bei der die Glasüberzüge zerstört werden. Wenn jedoch die Abkühlung mit Luft bewirkt wird, so sollte das aus dem Bad herausgenommene Stahlband anfangs langsam abgekühlt werden oder man sollte es abkühlen lassen, mindestens so lange, bis die Temperatur des Bandes 400°C, vorzugsweise 300°C erreicht. Daraufhin kann die Zerstörung und Abblätterung der Glasüberzüge durch verstärkte schnelle Abkühlung mit Luft und Wasser bewirkt werden.

Nach dem Entfernen oder Abblättern der Glasüberzüge kann das Stahlband mit Wasser gewaschen werden, und die Glasteile können wiedergewonnen und zum Aufbau eines frischen Bades wiederverwendet werden.

Im folgenden seien die Zeichnungen zur Darstellung weiterer erfinderischer Merkmale erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 Erwärmungskurzen A und a, Erweichungskurven B und b und Rekristallisationskurven C und c, wobei man diese Kurven dann erhält, wenn ein kaltgewalztes Band aus SUS 304 durch ein erfindungsgemäßes Verfahren (A, B und C) bzw. durch ein bekanntes Verfahren (a, b und c) angelassen wird;

Fig. 2 Erwärmungskurven A und a, Erweichungskurven B und b und Rekristallisationskurven C und c, die man dann erhält, wenn ein kaltgewalztes Band aus SUS 430 durch ein erfindungsgemäßes Verfahren (A, B und C) bzw. durch ein bekanntes Verfahren (a, b und c) angelassen werden;

Fig. 3a und b sind optische Mikroskopiephotographien, welche das Aussehen von kaltgewalzten Bändern aus SUS 304 zeigen, und zwar angelassen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. ein bekanntes Verfahren;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Oxidationsausmaßes einer Stahloberfläche, abhängig von der Temperatur, bei der die Oberfläche gegenüber Luft durch Zerstörung des Glasüberzuges während des Abkühlens ausgesetzt ist.

Beispiel 1

Kaltgewalzte Bänder aus SUS 304 und SUS 430 mit einer Dicke von 1,0 mm mit chemischen Zusammensetzungen gemäß Tabelle 1 wurden durch ein konventionelles Verfahren hergestellt, und zwar einschließlich der Schritte des kontinuierlichen Stranggießens, Entflammens, Heißwalzbeizens und Kaltwalzens. Aus den Bändern entnommene Proben wurden in ein Labormaßstabs-Schmelzglasbad eingetaucht, welches in Gew.-% folgendes enthielt: 45% B₂O₃, 30% SiO₂, 10% Na₂O, 5% CaO, 5% Li₂O, 4% Al₂O₃ und 1% NaF, wobei das Eintauchen für verschiedene Zeitperioden erfolgte und sodann die Herausnahme aus dem Bad sowie die Abkühlung mit einem Argonstrahl zur Entfernung der Glasüberzüge vorgenommen wurde. Die Temperatur des Bades wurde auf 1200°C für SUS 304 und auf 1000°C für SUS 430 unter Verwendung eines Schnellheizverfahrens gehalten.

Tabelle 1

Bei SUS 304 wurde die Temperaturänderung des Materials abhängig von der Zeit, die Härteänderung abhängig von der Zeit und die Änderung der Korngrößenzahl abhängig von der Zeit bestimmt, wobei die Ergebnisse in Fig. 1 durch die Kurven A (Erhitzungskurve), B (Erweichungskurve) und C (Rekristallisationskurve) dargestellt sind. Zu Vergleichszwecken wurden Proben des gleichen Materials gemäß dem Stand der Technik in einem Kettenofen angelassen, der auf 1200°C unter Verwendung von Leichtöl als Brennstoff gehalten wurde, und zwar sind in gleicher Weise in Fig. 1 die Erhitzungs-, Erweichungs- und Rekristallisationskurven a, b bzw. c dargestellt.

Die für SUS 430 erhaltenen Ergebnisse zeigt Fig. 2.

Wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennt, bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr schnelle Erhitzungsgeschwindigkeit, verglichen mit dem Prozeß gemäß dem Stand der Technik. Im Falle von SUS 304 ist die zur Erhitzung des Materials von Umgebungstemperatur auf 1150°C erforderliche Zeit 46 Sekunden beim Stand der Technik und 16,5 Sekunden beim erfindungsgemäßen Verfahren (vgl. die Kurven a und A in Fig. 1), wohingegen im Falle von SUS 430 die zur Erhitzung des Materials von Umgebungstemperatur auf 800°C erforderliche Zeit beim Stand der Technik 50,5 Sekunden betrug und beim erfindungsgemäßen Verfahren 10,5 Sekunden betrug (vgl. dazu a und A in Fig. 2). Demgemäß ist die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichbare Erwärmungsgeschwindigkeit ungefähr ein Drittel bis ein Fünftel der gemäß dem Stand der Technik erreichbaren Zeiten. Das bedeutet, daß die Erfindung es möglich macht, die Anlaßzeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um die gewünschten Eigenschaften des Materials zu erreichen. P und Q in den Fig. 1 und 2 geben die Erwärmungszeit an, bei der das Material rekristallisiert hat und hinreichend erweicht ist, und zwar gilt dies für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Tabelle 2 zeigt, daß die zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften erforderliche Anlaßzeit durch die Erfindung um ungefähr 70 bis 80% oder mehr verkürzt werden kann.

Tabelle 2

Die Eigenschaften der angelassenen Proben, die in dem Bad für die in Tabelle 2 angegebene Zeit angelassen wurden, sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 zeigt, daß die Qualitätseigenschaften der gemäß der Erfindung angelassenen Produkte recht normal sind.

Tabelle 3

Das Aussehen von SUS 304, angelassen gemäß der Erfindung und angelassen gemäß dem Stand der Technik, sind in den Fig. 3a bzw. 3b mit einer Vergrößerung von 200 dargestellt. Man erkennt, daß das gemäß der Erfindung angelassene Produkt ein attraktives Aussehen besitzt, wenn man es mit dem Produkt, angelassen gemäß dem Verfahren des Standes der Technik, vergleicht, welches mit Oxidplättchen bedeckt ist.

Beispiel 2

Aus dem kaltgewalzten Band aus SUS 430 mit einer chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 wurden Proben entnommen und in ein Schmelzglasbad gemäß Beispiel 1 eingetaucht und darinnen bei 1000°C für 23 Sekunden gehalten; daraufhin erfolgte die Herausnahme aus dem Bad, die Abkühlung in Luft auf verschiedene Temperaturen wurde ermöglicht, und sodann erfolgte die Abkühlung mit Wasser zum Zwecke der Zerstörung und zum Zwecke des Abblätterns der erhärteten Glasüberzüge. Die Oberflächen der Proben wurden auf das Oxidationsausmaß untersucht, und zwar durch Messung der Intensität von Fe³⁺ mittels eines Röntgenstrahlen-Spektrometers. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4 zeigt, daß dann, wenn die Oberflächen des Materials gegenüber Luft freiliegen, während die Temperatur noch oberhalb 400°C liegt, diese im wesentlichen oxidiert werden. Demgemäß ist es wichtig, daß die Oberflächen des Materials gegenüber Luft nicht freiliegen, während die Materialtemperatur noch oberhalb 400°C liegt. Um einen im wesentlichen nicht-oxidierenden Anlaßvorgang auszuführen, wird bevorzugt, daß die Materialoberflächen gegenüber Luft so lange freiliegen, bis das Material auf eine Temperatur von ungefähr 300°C oder darunter abgekühlt ist.

Beispiel 3

Schmelzglasbäder gemäß Nos. 1 bis 10 mit Zusammensetzungen gemäß Tabelle 4 wurden untersucht. Proben wurden von kaltgewalzten Bändern aus SUS 304 unternommen, und zwar mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1.

Die Ergebnisse zeigt Tabelle 5.

Tabelle 4

Tabelle 5

Adhäsionsfähigkeit

Eine Probe des kaltgewalzten Bandes oder Streifens aus SUS 304 wurde in das zu untersuchende Bad eingetaucht, welches auf einer Temperatur von 950°C gehalten wurde, wobei die Eintauchung für 60 Sekunden erfolgte. Am Ende dieser Periode wurde die Probe aus dem Bad herausgenommen, und man ließ sie abkühlen. Die Probe wurde sodann auf das Vorhandensein irgendwelcher Leerstellen in ihren verfestigten Glasüberzügen untersucht. Eine weitere Probe wurde in das Bad 60 Sekunden lang bei 950°C eingetaucht, aus dem Bad herausgenommen, und man ließ die Probe sodann auf ungefähr 300°C abkühlen, worauf dann die Abkühlung mit Wasser erfolgte, um die Überzüge zu zerstören und abzublättern. Die Probe wurde auf das Vorhandensein jedweder oxidierter Flecken auf ihren Oberflächen, hervorgerufen durch eingeschlossene Luft, untersucht. Die Oxidation durch eingefangene Luft kann leicht von der Oxidation unterschieden werden, die beim Abkühlschritt auftritt, und zwar infolge des schlechten Schutzes der Glasüberzüge, da die letztgenannte Oxidation als ein Schildpattmuster erscheint und eine dünne Oxidschicht zur Folge hat. Für den Fall, daß weder Leerstellen in den verfestigten Glasüberzügen noch oxidierte Flecken auf den Oberflächen des Stahls beobachtet wurden, wurde das Bad als eine gute Adhäsionseigenschaft aufweisend klassifiziert.

Überzugsaufnahme

Die Überzugsaufnahme wurde auf der Probe bestimmt, die im ersten Test verwendet wurde, um die Adhäsionsfähigkeit zu prüfen. Die Überzugsaufnahme sollte vorzugsweise nicht oberhalb 0,1 g/cm² pro Seite liegen.

Schutzeigenschaft

Eine Probe aus dem kaltgewalzten Band aus SUS 304 wurde in das zu untersuchende, auf eine Temperatur von 950°C gehaltene Bad 60 Sekunden lang eingetaucht, aus dem Bad herausgenommen und unmittelbar in einen offenen "Elema"-Elektroofen eingegeben, der auf einer Temperatur von 600°C über eine Periode von 10 Minuten hinweg gehalten wurde. Am Ende dieser Periode wurde die Probe aus dem Ofen herausgenommen, und man ließ sie auf eine Temperatur von ungefähr 200°C in Luft abkühlen, worauf dann die schnelle Abkühlung mit Wasser erfolgte, um die verfestigten Glasüberzüge zu zerstören und abzublättern. Die Oxidintensität auf der Oberfläche der Probe wurde vor und nach dem Anlaßvorgang unter Verwendung eines Röntgenstrahlen-Spektrometers gemessen. Im Falle wo keine Erhöhung der Oxidintensität beobachtet wurde, wurde das Glas als eine gute Schutzeigenschaft besitzend klassifiziert.

Abschäleigenschaft des verfestigten Glases

Beim zweiten Test zur Prüfung der Adhäsionsfähigkeit wurde beobachtet, ob die Überzüge vollständig oder nicht vollständig abblätterten bzw. sich abschälten. Im Falle daß die koagulierten Glasüberzüge sich vollständig abgeschält hatten, wurde die Abschäleigenschaft als gut bezeichnet.

Wasserbeständigkeit

Eine verfestigte Glasprobe wurde in siedendem Wasser 30 Minuten lang ausgelaugt. Im Falle oder wenn der Gewichtsverlust der Probe durch dieses Auslaugen weniger als 0,5% betrug, wurde das Glas als eine gute Wasserbeständigkeit besitzend klassifiziert.

Dicke des Glasüberzugs

Jeder angegebene Wert ist ein Durchschnitt von 5 Messungen, die mittels eines Mikrometers vorgenommen wurden.

Beispiel 4

Unter Verwendung einer kontinuierlich arbeitenden nichtoxidierenden Anlaßanlage wurde ein kaltgewalztes Band aus SUS 304 mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 und einer Dicke von 1,0 mm sowie einer Breite von 300 mm kontinuierlich angelassen, wobei die Anlaßanlage folgendes aufwies: ein Gefäß mit einer Länge von 1 m, einer Breite von 1,5 m und einer Tiefe von 2 m, und zwar derart konstruiert, daß ein kontinuierliches anzulassendes Stahlband schräg eingeführt werden konnte und sodann dazu veranlaßt werden konnte, vertikal durch das Gefäß zu verlaufen. Ein Schmelzglasbad mit der gleichen Zusammensetzung wie das Bad No. 4 gemäß Tabelle 4 wurde in dem Gefäß vorgesehen und auf einer Temperatur von 1200°C gehalten. Das Band wurde kontinuierlich eingeführt und in 15 Sekunden durch das Band hindurchgeführt. Dies bedeutet, daß die Liniengeschwindigkeit 8 m/min war. Das Band wurde nach Verlassen des Bades mit Argon abgekühlt, um die verfestigten Glasüberzüge zu zerstören und abzublättern.

Eine Beobachtung mit einem optischen Mikroskop zeigte, daß die Oberflächen des angelassenen Produktes sehr attraktiv und ohne Fremdsubstanz waren. Das Produkt hatte eine 0,2%-Qualität von 27,9 kg/mm², eine Zugfestigkeit von 67,7 kg/mm², eine Dehnung von 61,2%, eine Vickers-Härte (Hv) von 160 und eine Korngrößenzahl von 7,0.

Beispiel 5

Unter Verwendung der kontinuierlichen nicht-oxidierenden Anlaßanlage gemäß Beispiel 4 wurde ein kaltgewalztes Band aus SUS 430 der Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 mit einer Dicke von 1,0 mm und einer Breite von 300 mm kontinuierlich angelassen. Das verwendete Schmelzglasbad hatte die gleiche Zusammensetzung wie Bad No. 6 gemäß Tabelle 4 und wurde auf einer Temperatur von 1000°C gehalten. Die Liniengeschwindigkeit wurde mit 12 m/sec eingestellt. Das das Bad verlassende Band ließ man in Luft so weit abkühlen, bis die Temperatur des Bandes 300°C erreichte, und sodann wurden die verfestigten Glasüberzüge zerstört und abgeblättert, und zwar durch Aufblasen von kalter Luft.

Die Oberflächen des angelassenen Produktes waren sehr attraktiv und frei von Oxidplättchen und Teilen des zerstörten Glasüberzugs. Das Produkt hatte eine 0,2%-Qualität bei 31,0 kg/mm², eine Zugfestigkeit von 48,2 kg/mm², eine Dehnung von 32,5%, eine Vickershärte (Hv) von 157 und eine Korngrößenzahl von 9,5.

Claims

1. Verfahren zum Anlassen eines Stahlbandes, das dazu in ein Bad aus geschmolzenem Glas, welches auf einer Temperatur von mindestens 950°C gehalten ist, eingetaucht wird und das Bad folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: 38,0 bis 62,0% B₂O₃, 18,0 bis 32,0% SiO₂, 8,0 bis 32,0% Na₂O, 0 bis 20,0% K₂O, wobei die Summe aus Na₂O und K₂O 8,0 bis 32,0% beträgt, 0 bis 10,0% CaO, das teilweise ersetzt sein kann durch mindestens einen der folgenden Bestandteile: MgO, BaO, ZnO und SrO, 0 bis 6,0% Li₂O, 0 bis 10,0% Al₂O₃ und 0,5 bis 4,0% NaF und wobei gemessen bei einer Temperatur von 950°C die Viskosität 10 Pa · s (100 Poise) nicht übersteigt und schließlich das Band mit einem Glasüberzug an der Oberfläche aus dem Bad herausgenommen wird und zuletzt beim Abkühlen des Bandes der Glasüberzug zerstört und von den Bandoberflächen entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schmelzglasbad folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: 40,0 bis 60,0% B₂O₃, 20,0 bis 30,0% SiO₂, 10,0 bis 30,0% Na₂O, 0 bis 20,0% K₂O, wobei die Summe aus Na₂O und K₂O 10,0 bis 30,0% beträgt, 1,0 bis 7,0% CaO, welches teilweise ersetzt werden kann durch mindestens eines der folgenden Bestandteile: MgO, BaO, ZnO und SrO, 1,0 bis 5,0% Li₂O, 3,0 bis 8,0% Al₂O₃ und 1,0 bis 3,0% NaF, und die Viskosität gemessen bei einer Temperatur von 950°C 10 Pa · s (100 Poise) nicht übersteigt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband ein kaltgewalztes Band aus rostfreiem Stahl ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbedingungen nach Herausnahme des Bandes aus dem Bad derart gesteuert werden, daß die Bandoberfläche nicht der Luft ausgesetzt ist, während sich die Temperatur des Bandes noch oberhalb 400°C befindet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Bad herausgenommene Band mit einem inerten Gas abgekühlt wird, um die verfestigten Glasüberzüge zu zerstören und von den Bandoberflächen zu entfernen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das inerte Gas Argon ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus dem Bad herausgenommene Band anfangs ohne Zerstörung der verfestigten Glasüberzüge abkühlen läßt oder langsam mit Luft abkühlt und daß nach dem Abfall der Bandtemperatur auf 400°C oder darunter das Band mit Wasser oder Luft rascher zwangsgekühlt wird, um die verfestigten Glasüberzüge zu zerstören und von den Bandoberflächen zu entfernen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abfallen der Bandtemperatur auf 300°C oder darunter das Band zwangsweise mit Wasser oder Luft gekühlt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren kontinuierlich ausgeführt wird.