DE3818879C1 - - Google Patents
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Grobblechen
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Blechen höherer
Gütestufen (X 52 und höher) bekannt, die ein thermomechanisches Walzen
von Stranggußbrammen aus mikrolegiertem Stahl vorsehen. Diese Brammen
haben in der Regel eine Dicke von mindestens 200 mm und werden für das
Vorwalzen auf ca. 1100 bis 1200°C erwärmt. Das Vorwalzen wird bei
Temperaturen oberhalb 1000°C beendet. Das austenitische Gefüge kann
daher durch Rekristallisation verfeinert werden. Die zweite Walzphase
erfolgt gewöhnlich bei Temperaturen von 850 bis 780°C d. h. im
Temperaturbereich des nicht mehr rekristallisierenden Austenits. Die
Körner werden dabei gestreckt; die Korngrenzenflächen sind vergrößert
und bieten mehr Platz zur Keimbildung bei weiterem Temperaturabfall.
Beim dreistufigen thermomechanischen Walzen schließt sich noch eine
Endwalzphase im Temperaturbereich zwischen etwa 740 und 680°C an. Als
weitere Ergänzung des Verfahrens ist es bekannt, nach der zweiten oder
ggf. nach der dritten Walzphase ein beschleunigtes Abkühlen bis auf
Temperaturen von etwa 500°C anzuschließen. Derartig erzeugte Grobbleche
weisen üblicherweise eine Streckgrenze R t 0,5 zwischen 300 und 600 N/mm²
und eine Zugfestigkeit R m zwischen 400 und 800 N/mm² auf.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE-PS 34 37 637 entnehmbar. Es
sieht die Erzeugung von Grobblechen aus einem mikrolegierten Stahl vor,
der 0,05 bis 0,20% C, max. 0,60% Si, 0,5 bis 2,0% Mn, max. 0,025% P,
max. 0,015% S, 0,02 bis 0,08% Al, 0,001 bis 0,015% N sowie einzeln
oder zu mehreren 0,01 bis 0,60% Cu, 0,01 bis 0,80% Ni, 0,01 bis 0,80%
Mo, 0,01 bis 0,05% Nb, 0,01 bis 0,10% V, 0,005 bis 0,025% Ti, Rest
Eisen und übliche Verunreinigungen enthält. Dabei wird von Stahlbrammen
ausgegangen, die durch Stranggießen hergestellt wurden und zum Vorwalzen
auf 950 bis 1200°C erwärmt werden. Das Vorwalzen wird mit einem
Gesamtverformungsgrad von mindestens 40% bei einer Temperatur oberhalb
900°C durchgeführt. Danach erfolgt das Fertigwalzen als
thermomechanisches Walzen bei Temperaturen unterhalb 900°C bis oberhalb
Ar₃+20°C mit einem Gesamtverformungsgrad von mindestens 60% und mehr
als 5% Verformung im letzten Walzstich. Die Bleche werden spätestens
30 Sekunden nach dem letzten Walzstich mit einer Abkühlgeschwindigkeit
von 5 bis 25 K/s bis auf eine Temperatur oberhalb der
Martensittemperatur und anschließend an Luft bis auf Raumtemperatur
abgekühlt. Die so hergestellten Bleche zeichnen sich durch gute
Schweißbarkeit und eine hohe Streckgrenze aus.
Nachteilig bei diesem und anderen bekannten Verfahren ist es, daß
aufgrund der sehr großen Brammendicke zur Erzielung der gewünschten
Grobblechdicke hohe Gesamtverformungsgrade verwirklicht werden müssen.
Dies führt in Verbindung mit der für den hohen Verformungsgrad
erforderlichen hohen Vorwärmtemperatur der Brammen zu einem erheblichen
Energiebedarf. Darüber hinaus sind im Hinblick auf die technologischen
Eigenschaften der Bleche, insbesondere hinsichtlich der
Übergangstemperatur der Kerbschlagbarkeit (ein Maß hierfür ist die
Prüftemperatur T cv 100) und hinsichtlich der Übergangstemperatur des
DWT-Tests FATT für 85% Scherbruchanteil gemäß API-RP 5L3 hohe
Vorwärmtemperaturen ungünstig, weil dadurch das Kornwachstum des
Austenits gefördert wird. Aus diesen Gründen können die nach dem Stand
der Technik hergestellten Grobbleche in bestimmten Fällen, bei denen
gleichzeitig eine hohe Festigkeit und eine gute Kerbschlagzähigkeit bei
sehr tiefen Temperaturen gefordert werden, nicht befriedigen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der gattungsgemäßen
Art vorzuschlagen, mit dem Grobbleche hoher Festigkeit (mindestens
entsprechend X 52) mit gleichzeitig sehr guten Zähigkeits- und
DWTT-Eigenschaften herstellbar sind und bei dem der erforderliche
Energieaufwand möglichst gering sein soll.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, als Ausgangsmaterial
sogenannte Dünnbrammen, d. h. möglichst breite Brammen mit einer Dicke
von etwa 40 bis max. 100 mm einzusetzen, die in einem kontinuierlichen
Gießverfahren (z. B. Dünnbrammen-Stranggießen oder Gießwalzen)
hergestellt wurden. Die Erzeugung dünner Brammen bereits im Gießprozeß
bringt den großen technologischen Vorteil mit sich, daß die Erstarrung
der dünnen Brammen wegen der großen spezifischen Oberfläche sehr schnell
erfolgen kann, so daß sich ein vergleichweise feines Gußgefüge ergibt.
Um eine Umwandlung des austenitischen Gefüges zu erreichen, müssen die
Brammen nach dem Gießen und vor dem Einsatz in den Ziehofen der
Walzstraße bis unterhalb Ar₁, möglichst bis mindestens 200 K unter Ar₁
abgekühlt werden. Da der für das herzustellende Grobblech erforderliche
Gesamtverformungsgrad wegen der geringeren Brammendicke verringert wird,
kann die Vorwärmtemperatur im Vergleich zu normalen Brammen entsprechend
niedriger gehalten werden. Dabei wird nicht nur Energie eingespart,
sondern auch ein stärkeres Austenitkornwachstum vermieden; die guten
Gefügeeigenschaften der Dünnbrammen bleiben erhalten. Je nach
Ausgangsdicke der Dünnbrammen kann auf eine Vorwalzphase, die ohnehin
bei niedrigeren Temperaturen stattfinden kann (z. B. 850 bis 950°C),
sogar völlig verzichtet werden.
Im übrigen ist die Zahl der erforderlichen Walzstiche auf jeden Fall
geringer, so daß die Walzleistung (t/d) der eingesetzten Walzstraße
erheblich gesteigert wird.
Um möglichst optimale Eigenschaften zu erreichen, sollte die
Wiedererwärmung der zu walzenden Dünnbramme möglichst bis auf
Temperaturen oberhalb Ac₃, jedoch maximal bis auf 1050°C erfolgen. Der
Haltepunkt Ac₁ muß bei der Erwärmung auf jeden Fall überschritten
werden. Das Walzen selbst kann erfindungsgemäß in bekannter Weise in
drei Stufen oder auch unter Verzicht auf die Vorwalzstufe in zwei Stufen
durchgeführt werden. Vorteilhafterweise wird die Ausgangsdicke der
Dünnbramme in Abhängigkeit von der Blechenddicke so gewählt, daß der
Umformgrad mindestens etwa 3-4 beträgt, damit die Kernzone der Bramme
ausreichend verdichtet wird. Je nach angestrebter Gütestufe kann zur
Steigerung der Zähigkeitseigenschaften nach dem Fertigwalzen ein
beschleunigtes Abkühlen angeschlossen werden. Die
Abkühlgeschwindigkeiten liegen zweckmäßig im Bereich 5 bis 35 K/s. Bei
Erreichen von etwa 550°C kann das weitere Abkühlen ohne weiteres an Luft
erfolgen.
Im Ergebnis liefert das erfindungsgemäße Verfahren Grobbleche mit guten
Festigkeitswerten und gleichzeitig gegenüber dem Stand der Technik
deutlich verbesserte Zähigkeitseigenschaften bei tiefen Temperaturen.
Anhand der in Fig. 1 bis Fig. 5 graphisch dargestellten Ergebnisse
exemplarischer Untersuchungen an Proben erfindungsgemäßer Stähle wird
die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Festigkeitskennwerte von 3stufig gewalzten Blechen
in Abhängigkeit von der Ziehtemperatur, d. h. hier und im
folgenden die Wiedererwärmungstemperatur der Dünnbrammen beim Verlassen
des Ofens;
Fig. 2 Festigkeitskennwerte von 2stufig gewalzten Blechen
mit beschleunigter Endabkühlung in Abhängigkeit von
der Ziehtemperatur;
Fig. 3 Übergangstemperatur T cv 100 von 3stufig gewalzten
bzw. 2stufig gewalzten und beschleunigt
abgekühlten Blechen in Abhängigkeit von der
Ziehtemperatur;
Fig. 4 Übergangstemperatur 85% FATT (DWTT) von 3stufig
gewalzten bzw. 2stufig gewalzten und beschleunigt
abgekühlten Blechen in Abhängigkeit von der
Ziehtemperatur;
Fig. 5 Vergleich der Eigenschaften von 15 mm dicken Blechen
unterschiedlicher Herstellung.
Es wurden Bleche untersucht, die aus einem als Dünnbramme mit 66 mm
Dicke erzeugten Vormaterial folgender Zusammensetzung gewalzt wurden:
C|0,088% | |
Si | 0,25% |
Mn | 1,4% |
Nb | 0,027% |
Al | 0,027% |
S | 0,0015% |
N | 0,0085% |
Das Walzen erfolgte in Form eines 3stufigen TM-Walzens mit einem
Endumformgrad von etwa 4,5 auf eine Blechenddicke von 15 mm. Bei den
Versuchswalzungen wurden, wie aus Fig. 1 hervorgeht, die
Ziehtemperaturen der eingesetzten Dünnbrammen zwischen 800°C und 1200°C
variiert. Bei Werten um 580 N/mm² für die Zugfestigkeit R m betrugen die
Unterschiede weniger als 20 N/mm². Hinsichtlich der Streckgrenze R t 0,5
ergaben sich Werte um 530 N/mm² mit leicht fallender Tendenz bei
höherer Ziehtemperatur, wobei auch hier die Unterschiede noch innerhalb
des normalen Streubereichs liegen.
Beim 2stufigen TM-Walzen mit anschließender beschleunigter Abkühlung
erbrachte, wie Fig. 2 zeigt, die Untersuchung der Streckgrenze
praktisch keine Abhängigkeit von der Ziehtemperatur. Die erreichten
Werte liegen mit etwa 475 N/mm² jedoch unter den Werten in Fig. 1. Die
Zugfestigkeit R m liegt gegenüber dem 3stufigen Walzen bei
Ziehtemperaturen bis 1100°C etwas niedriger und steigt bei höherer
Temperatur auf etwa gleiche Werte an.
Aus Fig. 3 ist der Verlauf der Übergangstemperatur T cv 100 im Vergleich
zwischen 3stufig TM-gewalzten Proben und 2stufig TM-gewalzten und
zusätzlich beschleunigt abgekühlten Proben erkennbar. Dabei zeigt sich,
daß bei Ziehtemperaturen über 850°C die 2stufig gewalzten Proben
insgesamt eine tiefere Übergangstemperatur aufweisen. Die Kurvenverläufe
haben eine Becherform und weisen im Ziehtemperaturbereich 800-1050°C
besonders günstige Werte aus. Höhere Ziehtemperaturen führen zu ganz
erheblichen Verschlechterungen.
In Fig. 4 sind die an einer anderen Probenform ermittelten
Übergangstemperaturen 85% FATT in entsprechender Weise wie in Fig. 3
dargestellt. Auch hierbei ergeben sich für die 2stufig mit
anschließender beschleunigter Endabkühlung gewalzten Proben mit Ausnahme
des Ziehtemperaturbereichs über 1150°C günstigere Werte als für 3stufig
gewalzte Bleche (ohne beschleunigte Endabkühlung). Besonders gute
Ergebnisse sind für Ziehtemperaturen von 850-950°C zu erwarten.
Aus den Darstellungen in Fig. 5 erkennt man, daß erst die
erfindungsgemäße Kombination von Maßnahmen gemäß Patentanspruch 1, also
insbesondere die Erzeugung einer Schmelze in den vorgegebenen
Gehaltsgrenzen, das Abgießen dieser Schmelze in kontinuierlicher Form
als Dünnbramme mit weniger als 100 mm Dicke und die begrenzte Erwärmung
der Dünnbrammen vor dem TM-Walzen auf maximal 1050°C den mit der
Erfindung angestrebten Erfolg hinsichtlich einer Verbesserung der
Zähigkeits- und DWTT-Eigenschaften bei gleichzeitig hoher Festigkeit
liefert. Um dies zu verdeutlichen, sind Proben an Blechen mit 15 mm
Dicke vergleichend untersucht worden, wobei die Bleche auf drei
verschiedenen Wegen erzeugt wurden:
- 1. Es wurden Bleche aus Normalbrammen von 200 mm Dicke mit einer
Ziehtemperatur von 1150°C entsprechend dem Stand der Technik nach
einem Vorwalzen 3stufig TM-gewalzt mit einem Endumformgrad von
4,5. Die Abkühlung erfolgte an Luft. Die Stahlanalyse mit folgenden
Werten entsprach nahezu vollständig der vorstehend für die
Dünnbramme bereits angegebenen Analyse:
C|0,087% Si 0,26% Mn 1,4% Nb 0,032% Al 0,028% S 0,0014% N 0,0063% - 2. Aus dem oben für die Dünnbrammen angegebenen Stahl wurden Dünnbrammen von 66 mm Dicke erzeugt und auf 1150°C vorgewärmt. Anschließend wurden die Dünnbrammen 3stufig TM-gewalzt bis auf die Enddicke von 15 mm, so daß das TM-Walzen wie unter 1. mit einem Endumformgrad von etwa 4,5 erfolgte. Es wurde ebenfalls an Luft abgekühlt.
- 3. Es wurden Bleche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, indem mit Ausnahme der Ziehtemperatur, die auf 950°C beschränkt wurde, vollständig wie unter 2. verfahren wurde.
Die Zugfestigkeit R m bei dem erfindungsgemäß hergestellten Blech
(Probe 3) liegt mit 580 N/mm² etwas unter den für die aus der
Normalbramme (Probe 1) bzw. aus der Dünnbramme mit überhöhter
Ziehtemperatur (Probe 2) hergestellten Blech (615 bzw. 590 N/mm²). Die
Differenzen belaufen sich auf 35 bzw. 10 N/mm² und liegen somit
praktisch noch im Bereich der Größenordnung des normalen Streubereichs.
Noch geringer sind die Unterschiede bei der Streckgrenze R t 0,5, für die
sich bei Probe 3 mit 520 N/mm² ein höherer Wert als bei Probe 2
(505 N/mm²) ergab und der Bestwert von Probe 1 (530 N/mm²) nahezu
erreicht wurde. Deutliche Unterschiede jedoch sind bei den Kriterien
für das Zähigkeitsverhalten festzustellen.
Hier liefert die erfindungsgemäß hergestellte Probe 3 noch bis zu -80°C
einen Scherbruchanteil von 100%, während dies bei den Proben 1 und 2
nur noch bis -40°C bzw. -20°C der Fall ist. Bei einer Prüftemperatur von
-100°C beläuft sich der Scherbruchanteil von Probe 1 immer noch auf etwa
25%. Dieses gegenüber Probe 1 und Probe 2 wesentlich bessere Verhalten
zeigt sich auch bei der Auswertung der Kerbschlagarbeit. Hier liegt
beispielsweise bei einer Prüftemperatur von -80°C der entsprechende Wert
der Probe 3 bei 110 J und der Wert der Proben 1 und 2 dagegen bei nur
noch 20 J.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Grobblechen hoher Festigkeit und guter Kerbschlagzähigkeit bei sehr tiefen Temperaturen durch Walzen von in einem
kontinuierlichen Gießverfahren erzeugten Brammen aus einem
mikrolegierten Al- oder Ti-beruhigten Stahl mit folgender
Zusammensetzung:
0,02 bis 0,20% Kohlenstoff,
0,1 bis 0,6% Silizium,
0,8 bis 2,1% Mangan,
max. 2,0% Kupfer
max. 2,0% Chrom,
max. 2,0% Molybdän,
max. 2,0% Nickel,
max. 0,1% Niob,
max. 0,12% Vanadium,
max. 0,1% Titan,
max. 0,05% Aluminium,
max. 0,006% Schwefel,
max. 0,025% Phosphor,
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen,wobei das Walzen ggf. nach einem Vorwalzen als thermomechanisches Walzen durchgeführt wird und das gewalzte Grobblech ggf. beschleunigt abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brammen mit einer Dicke von max. 100 mm gegossen, nach dem Gießen bis unter Ar₁ abgekühlt und für das thermomechanische Walzen bis oberhalb Ac₁, aber auf max. 1050°C erwärmt werden.
0,1 bis 0,6% Silizium,
0,8 bis 2,1% Mangan,
max. 2,0% Kupfer
max. 2,0% Chrom,
max. 2,0% Molybdän,
max. 2,0% Nickel,
max. 0,1% Niob,
max. 0,12% Vanadium,
max. 0,1% Titan,
max. 0,05% Aluminium,
max. 0,006% Schwefel,
max. 0,025% Phosphor,
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen,wobei das Walzen ggf. nach einem Vorwalzen als thermomechanisches Walzen durchgeführt wird und das gewalzte Grobblech ggf. beschleunigt abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brammen mit einer Dicke von max. 100 mm gegossen, nach dem Gießen bis unter Ar₁ abgekühlt und für das thermomechanische Walzen bis oberhalb Ac₁, aber auf max. 1050°C erwärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brammen mit einer Dicke von mindestens dem 3- bis 4fachen des Endmaßes der
Blechdicke gegossen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brammen nach dem Gießen auf mindestens 200 K unter Ar₁
abgekühlt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brammen für das thermomechanische Walzen bis oberhalb Ac₃
erwärmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brammen für das thermomechanische Walzen auf 850 bis 950°C
erwärmt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gewalzten Grobbleche mit einer Geschwindigkeit von 5 bis
35 K/s bis unter 550°C abgekühlt werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883818879 DE3818879C1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | |
EP89730129A EP0345206A1 (de) | 1988-06-01 | 1989-05-25 | Verfahren zur Herstellung von Grobblechen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883818879 DE3818879C1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3818879C1 true DE3818879C1 (de) | 1989-11-16 |
Family
ID=6355763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883818879 Expired DE3818879C1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0345206A1 (de) |
DE (1) | DE3818879C1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4033700C1 (de) * | 1990-10-19 | 1992-02-06 | Stahlwerke Peine-Salzgitter Ag, 3150 Peine, De | |
DE19950502C1 (de) * | 1999-10-20 | 2000-11-16 | Thyssenkrupp Stahl Ag | Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3437637C2 (de) * | 1984-10-13 | 1987-08-27 | Thyssen Stahl Ag, 4100 Duisburg, De |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5814848B2 (ja) * | 1979-03-30 | 1983-03-22 | 新日本製鐵株式会社 | 非調質高強度高靭性鋼の製造法 |
DE3070180D1 (en) * | 1979-12-06 | 1985-03-28 | Salzgitter Peine Stahlwerke | Hot rolled strip or plate of denitrided steel and process for its production |
-
1988
- 1988-06-01 DE DE19883818879 patent/DE3818879C1/de not_active Expired
-
1989
- 1989-05-25 EP EP89730129A patent/EP0345206A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3437637C2 (de) * | 1984-10-13 | 1987-08-27 | Thyssen Stahl Ag, 4100 Duisburg, De |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0345206A1 (de) | 1989-12-06 |
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Legal Events
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