DE4038186C1 - Steel strip prodn. without over ageing - comprises hot and cold rolling, and continuously annealing slab, then passing through three cooling phases - Google Patents
Steel strip prodn. without over ageing - comprises hot and cold rolling, and continuously annealing slab, then passing through three cooling phasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines im
Schmelztauchverfahren oberflächenveredelten Stahlbandes mit hoher
Kaltumformbarkeit in einem Durchlaufglühverfahren nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kaltgewalztes Stahlband wird vielfach zur Herstellung von kaltumgeformten
Erzeugnissen verwendet. Je nach Art des Umformverfahrens
sind unterschiedliche Eigenschaften (Kennwerte) erforderlich,
wobei in allen Fällen hoher Verformung niedrige Dehngrenzen
und hohe Bruchdehnungswerte vorteilhaft sind. Außerdem
wird bei Streckziehvorgängen zusätzlich ein hoher Verfestigungsexponent nm
angestrebt und bei Tiefziehbeanspruchung sollte zusätzlich
der Wert der senkrechten Anisotropie möglichst hoch
sein.
Der Stand der Technik zur Herstellung von Stahlbändern ist im
Schrifttum, z. B. in "Herstellung von kaltgewalztem Band" in
zwei Bänden, Verlag Stahleisen, Düsseldort 1970, umfangreich
beschrieben. In der letzten Zeit haben die Durchlaufglühverfahren
aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Produktqualitätsverbesserung
zunehmende Bedeutung erlangt. Im Schmelztauchverfahren
oberflächenveredelte Bänder können nur in einem Durchlaufverfahren
hergestellt werden.
Eine wesentliche Voraussetzung bei der Herstellung von Stahlbändern
mit sehr guten Kaltumformeigenschaften in einem modernen
Durchlaufglühverfahren ist eine im Anschluß an den Glühprozeß
durchzuführende Überalterungsbehandlung. Sie dient zur weitgehenden
Ausscheidung des gelösten, für die mechanisch-technologischen
Eigenschaften schädlichen C-Gehaltes und wird normalerweise
in einem Temperaturbereich unterhalb 450°C mit einer Dauer
von wenigstens 60 s vorgenommen. Zur Verwirklichung sind entsprechend
aufwendige Anlagenteile erforderlich. Fehlt die Möglichkeit
einer Überalterung, so muß auf andere, aufwendige Maßnahmen
zurückgegrifffen werden, wenn Stähle mit guten Kaltumformeigenschaften
hergestellt werden sollen. Entweder werden vakuumbehandelte
und zusätzliche mit Ti und/oder Niob legierte Stähle
eingesetzt, oder die Stähle werden im Anschluß an das Durchlaufglühverfahren
zusätzlich in einem Haubenofen "überalternd" wärmebehandelt.
Die US-Z "Journal of Metals", Mai 1983, Heft 5, Seiten 27-32,
und JP-Z "ISIJ International", Band 30 (1990), Nr. 9, Seiten
764-772, beschäftigen sich mit Untersuchungen hinsichtlich der
Kaltumformbarkeit von kontinuierlich geglühtem Stahlband. Dabei
wird jeweils nach einer zweistufigen Abkühlung eine Überalterungsbehandlung
vorausgesetzt. Nach der US-Z, Seite 30 unten,
ist es notwendig, eine Überalterung in den Prozeß einzubringen,
und in den Bildern 14 und 15 werden für diese Behandlung entsprechend
lange Zeiten von 180 s genannt. Auch in der JP-Z wird
auf der Seite 765 unter 2.2 eine Überalterung als zusätzlicher
Behandlungsprozeß aufgeführt, wobei die Behandlungszeit bei
280°C sogar 10 min beträgt (s. auch Fig. 1).
Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, das es erlaubt, daß ohne die erwähnten aufwendigen
Zusatzmaßnahmen einer nachgeschalteten Überalterung in
Form eines Überalterungsofens oder schmelz- und legierungstechnischer
Maßnahmen dennoch Stahlbänder mit guten Kaltumformeigenschaften
hergestellt werden können, die anschließend einer Oberflächenveredelung
im Schmelztauchverfahren zugeführt werden.
Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1
angegebenen Maßnahmen gelöst.
In den Unteransprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte und zweckmäßige
Parameter des Verfahrens nach Anspruch 1 angegeben.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die in Bild 1 durch
eine durchgezogene Linie veranschaulichte gestufte Abkühlung in
den drei Kühlphasen 1, 2 und 3 mit jeweils definierter Abkühlgeschwindigkeit.
Die Abkühlgeschwindigkeit in der ersten Phase
sollte möglichst niedrig, in der zweiten möglichst hoch und in
der dritten Phase wiederum so niedrig wie möglich eingestellt
werden. Demgegenüber fehlt nach dem Stand der Erkenntnisse die
Festlegung einer zur Erzielung bester Stahleigenschaften geeigneten
Abkühlgeschwindigkeit von Durchlaufglühanlagen ohne Überalterungsbehandlung,
insbesondere auch von Feuerverzinkungsanlagen.
Normalerweise wird mit einer weitgehend konstanten Kühlgeschwindigkeit,
die durch die strichpunktierte Linie dargestellt
ist, vom Austritt aus dem Glühteil bis zum Eintauchen in
das Schmelzbad gefahren, wobei die Eintauchtemperatur durchaus
bis zu rd. 50°C höher als die Schmelzbadtemperatur liegen kann.
Die chemische Zusammensetzung des Stahles, an dem das erfindungsgemäße
Verfahren angewendet wird, ist gekennzeichnet durch
die Festlegung von Maximalgehalten:
Kohlenstoff ist ein Stahlbegleiter, der aufgrund seiner ungünstigen Wirkung auf die Umformbarkeit zu begrenzen ist. Zur Erzielung optimaler Eigenschaften ist ein Gehalt von rd. 0,025% anzustreben.
Silizium, Mangan, Phosphor sind Elemente, die zur Erzielung geringster Festigkeitskennwerte und maximaler Umformbarkeit so niedrig wie möglich gehalten werden sollten. Zur Abbindung von Schwefel ist allerdings ein Mangangehalt von rd. 10×S erforderlich. Sollen gezielt höhere Festigkeitseigenschaften eingestellt werden, können die Gehalte an Mn und P einzeln oder in Kombination auf die angegebenen Maximalwerte erhöht werden.
Schwefel und Stickstoff wirken ungünstig und sind deshalb auf die angegebenen Maximalgehalte zu begrenzen.
Aluminium ist zur Abbindung von Stickstoff mit einem Gehalt von rd. 8×N zuzugeben, wegen einer ungünstigen Wirkung zu hoher Gehalte jedoch auf den angegebenen Höchstgehalt zu begrenzen.
Kohlenstoff ist ein Stahlbegleiter, der aufgrund seiner ungünstigen Wirkung auf die Umformbarkeit zu begrenzen ist. Zur Erzielung optimaler Eigenschaften ist ein Gehalt von rd. 0,025% anzustreben.
Silizium, Mangan, Phosphor sind Elemente, die zur Erzielung geringster Festigkeitskennwerte und maximaler Umformbarkeit so niedrig wie möglich gehalten werden sollten. Zur Abbindung von Schwefel ist allerdings ein Mangangehalt von rd. 10×S erforderlich. Sollen gezielt höhere Festigkeitseigenschaften eingestellt werden, können die Gehalte an Mn und P einzeln oder in Kombination auf die angegebenen Maximalwerte erhöht werden.
Schwefel und Stickstoff wirken ungünstig und sind deshalb auf die angegebenen Maximalgehalte zu begrenzen.
Aluminium ist zur Abbindung von Stickstoff mit einem Gehalt von rd. 8×N zuzugeben, wegen einer ungünstigen Wirkung zu hoher Gehalte jedoch auf den angegebenen Höchstgehalt zu begrenzen.
Durch die erfindungsgemäße Abkühlung des geglühten Stahlbandes
wird in überraschender Weise ein in seinen Eigenschaften verbessertes
Stahlband erzielt, was anhand der im folgenden erörterten
Beispiele belegt wird. Die Untersuchungen wurden an den in der
Tabelle 1 aufgeführten Stählen 1 bis 4 durchgeführt. Wie die
Ergebnisse in der Tabelle 2 zeigen, wird mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine deutliche Verbesserung gegenüber einem normalen
Abkühlmodus nach dem bisherigen Stand der Technik erzielt.
Die Proben wurden nach einer Auslagerung von vier Wochen geprüft,
um übliche Lagerzeiten zwischen der Fertigung und der
Verarbeitung zu berücksichtigen. Bei der Streckgrenze wird eine
Verbesserung in Form einer Absenkung von rd. 20 N/mm² und bei
der Bruchdehnung eine Verbesserung in Form einer Anhebung von
rd. 5% erzielt. Diese günstige Wirkung wird, wie aus der Tabelle 3
hervorgeht, durch eine mit der erfindungsgemäßen Abkühlung
erzielten Abnahme des schädlichen, gelösten Kohlenstoffgehaltes
hervorgerufen.
Die Wirkung der erfinderischen Maßnahmen ist, wie ebenfalls aus
den Beispielen zu ersehen ist, nicht an bestimmte Temperaturen
für die Aufhaspelung des Warmbandes bzw. für die Glühung des
kaltgewalzten Bandes gebunden, jedoch sollte zur Erzielung bester
Umformbarkeit das Stahlband mit mindestens 700°C gehaspelt
und mit mindestens 750°C geglüht werden.
Die mechanischen Eigenschaften des betrieblich erzeugten Stahles 1,
vgl. Tabelle 2, lassen sich durch die Anwendung zusätzlicher
Maßnahmen weiter verbessern. Wie aus Stahl 4 in Tabelle 4
aufzeigt, konnten an betrieblich feuerverzinktem Band durch Anwendung
der erfindungsgemäßen Abkühlung, jedoch zusätzlich mit
- 1) optimierter chemischer Zusammensetzung,
- 2) um 20% reduzierter Bandgeschwindigkeit und
- 3) Dressieren ohne vorgeschaltetes Streckbiegerichten
die in der Tabelle 4 aufgeführten Eigenschaften erzielt werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines im Schmelztauchverfahren oberflächenveredelten
Stahlbandes mit hoher Kaltumformbarkeit in
einem Durchlaufglühverfahren unter Verwendung eines Stahles
der chemischen Zusammensetzung
max. 0,06% Kohlenstoff
max. 0,30% Silizium
max. 0,40‰ Mangan
max. 0,08% Phosphor
max. 0,03% Schwefel
max. 0,01% Stickstoff
max. 0,70% Aluminium,Rest Eisen und verschmelzungsbedingte Verunreinigungen, der zu Brammen vergossen, warmgewalzt, gehaspelt, kaltgewalzt, rekristallisierend in einem Durchlaufofen oberhalb von A₁ geglüht und unmittelbar daran anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband nach dem Glühen der Oberflächenveredelung im Schmelztauchverfahren zugeführt wird und zwischen dem Glühen und dem Schmelztauchveredeln in drei aufeinanderfolgenden Kühlphasen so abgekühlt wird, daß die Abkühlgeschwindigkeit in einer ersten Kühlphase zwischen Glühtemperatur und A₁ maximal 20°C/s beträgt, in einer zweiten Kühlphase zwischen A, und einer Temperatur im Bereich zwischen 650°C und der Temperatur eines Schmelzbades aus Zink oder einer Zinklegierung mindestens 20°C/s beträgt und dann in der dritten Kühlphase bis zum Eintauchen in ein Schmelzbad aus Zink oder einer Zinklegierung zur Aufbringung eines metallischen Überzuges die Abkühlzeit mindestens 20 s beträgt.
max. 0,30% Silizium
max. 0,40‰ Mangan
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max. 0,01% Stickstoff
max. 0,70% Aluminium,Rest Eisen und verschmelzungsbedingte Verunreinigungen, der zu Brammen vergossen, warmgewalzt, gehaspelt, kaltgewalzt, rekristallisierend in einem Durchlaufofen oberhalb von A₁ geglüht und unmittelbar daran anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband nach dem Glühen der Oberflächenveredelung im Schmelztauchverfahren zugeführt wird und zwischen dem Glühen und dem Schmelztauchveredeln in drei aufeinanderfolgenden Kühlphasen so abgekühlt wird, daß die Abkühlgeschwindigkeit in einer ersten Kühlphase zwischen Glühtemperatur und A₁ maximal 20°C/s beträgt, in einer zweiten Kühlphase zwischen A, und einer Temperatur im Bereich zwischen 650°C und der Temperatur eines Schmelzbades aus Zink oder einer Zinklegierung mindestens 20°C/s beträgt und dann in der dritten Kühlphase bis zum Eintauchen in ein Schmelzbad aus Zink oder einer Zinklegierung zur Aufbringung eines metallischen Überzuges die Abkühlzeit mindestens 20 s beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abkühlgeschwindigkeit der ersten Kühlphase max. 10°C/s beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abkühlgeschwindigkeit der zweiten Kühlphase mind. 30°C/s
beträgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlgeschwindigkeit der
zweiten Kühlphase mind. 50°C/s beträgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlzeit der dritten Kühlphase
mind. 30 s beträgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4038186A DE4038186C1 (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Steel strip prodn. without over ageing - comprises hot and cold rolling, and continuously annealing slab, then passing through three cooling phases |
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Publications (1)
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| DE4038186A Revoked DE4038186C1 (en) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Steel strip prodn. without over ageing - comprises hot and cold rolling, and continuously annealing slab, then passing through three cooling phases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4038186C1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0775757A1 (de) * | 1995-11-24 | 1997-05-28 | Preussag Stahl Ag | Verfahren und Anlage zur Schmelztauchbeschichtung von alterungsbeständigem Stahlband |
| DE102015001438A1 (de) | 2015-02-04 | 2016-08-18 | Bernhard Engl | Flexible Wärmebehandlungsanlage für metalisches Band |
| DE102016011047A1 (de) | 2016-09-13 | 2018-03-15 | Sms Group Gmbh | Flexible Wärmebehandlungsanlage für metallisches Band in horizontaler Bauweise |
-
1990
- 1990-11-30 DE DE4038186A patent/DE4038186C1/de not_active Revoked
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP-Z.: ISIJ International, Bd. 30, 1990, Nr. 9, S. 764-772 * |
| US-Z.: Journal of Metals, Mai 1983, H. 5, S. 27-32 * |
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| EP0775757A1 (de) * | 1995-11-24 | 1997-05-28 | Preussag Stahl Ag | Verfahren und Anlage zur Schmelztauchbeschichtung von alterungsbeständigem Stahlband |
| DE102015001438A1 (de) | 2015-02-04 | 2016-08-18 | Bernhard Engl | Flexible Wärmebehandlungsanlage für metalisches Band |
| DE102016011047A1 (de) | 2016-09-13 | 2018-03-15 | Sms Group Gmbh | Flexible Wärmebehandlungsanlage für metallisches Band in horizontaler Bauweise |
| WO2018050857A1 (de) | 2016-09-13 | 2018-03-22 | Sms Group Gmbh | Flexible wärmebehandlungsanlage für metallisches band in horizontaler bauweise |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KRUPP HOESCH STAHL AG, 44145 DORTMUND, DE |
|
| 8331 | Complete revocation |