DE4203985C2 - Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenqualität von Warmband aus E-Stahl oder Konverterstahl mit erhöhtem Schrottanteil beim Dünnbrammengießwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflä­ chenqualität von Warmband aus E-Stahl oder Konverterstahl mit er­ höhtem Schrottanteil beim Dünnbrammengießwalzen. Anwendungsgebiet sind metallurgische Betriebe, in denen die Herstellung von Warm­ band, ausgehend von in einem Elektro-Schmelzofen bzw. Konverter erschmolzenem Rohstahl, in unmittelbarer Folge der Verfahrensstu­ fen

• - metallurgische Behandlung der Rohstahlschmelze,
• - Erzeugung von Warmband durch Dünnbrammengießwalzen,
• - Verarbeitung des Warmbandes zu Kaltband,

abläuft.

Verfahren und technische Lösungen zur Herstellung von Warmband durch Dünnbrammengießwalzen sind bekannt.

Gegenwärtig wird bei der Herstellung von Warmband aus E-Stahl bzw. Konverterstahl mit erhöhtem Schrottanteil durch Dünnbrammen­ gießwalzen und dem dadurch bedingten erhöhten Gehalt an Begleit­ elementen bei anschließender Weiterverarbeitung des so erzeugten Warmbandes zu Kaltband keine hochwertige Oberflächenqualität sta­ bil und reproduzierbar erreicht. Besonders bei erhöhten Kupferan­ teilen (<0,08 Ma%), auch in Verbindung mit Zinnverunreinigungen, wird eine verstärkte Rißneigung der Warmbandoberfläche beobachtet. Auf der Oberfläche des Warmbandes befinden sich in statistischer Verteilung und unterschiedlicher Häufigkeit und Form Fehler, z. B. Oberflächenrisse, welche sich auch auf der Kaltbandoberfläche nach­ weisen lassen bzw. die erst bei der Verformung des Kaltbandes sicht­ bar werden. Dadurch ist die Verwendung dieses Warmbandes als Aus­ gangsmaterial für die Herstellung von Kaltband mit einer für die weitere Verarbeitung als Coil geeigneten Oberflächenqualität bzw. für Produkte mit erhöhten Tiefziehanforderungen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ver­ besserung der Oberflächenqualität von Warmband aus E-Stahl oder Konverterstahl mit erhöhtem Schrottanteil beim Dünnbrammengieß­ walzen zu entwickeln, so daß die Weiterverarbeitung des Warmban­ des zu coilfähigem Kaltband mit hochwertiger Oberfläche stabil und reproduzierbar möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenqualität von Warmband aus E-Stahl oder Konverterstahl mit erhöhtem Schrottanteil beim Dünnbrammen­ gießwalzen durchgeführt wird, welches nachfolgende Verfahrensstu­ fen beinhaltet:

• a) Erschmelzen des Rohstahls in einem Elektro-Schmelzofen oder Konverter unter Verwendung von Schrott,
• b) metallurgische Behandlung der Rohstahlschmelze,
• c) Erzeugung von Warmband durch Dünnbrammengießwalzen, mit den Teilstufen
  • c₁) Vergießen von flüssigem Stahl zu dünnen Brammen,
  • c₂) Erwärmen der Dünnbrammen in einem Durchlaufofen,
  • c₃) Walzen der Dünnbrammen zu Warmband mit sich anschlie­ ßender Abkühlung bis zum Aufhaspeln des Warmbandes,

wobei die Gestaltung der Verfahrensdurchführung in der Teilstufe c₂) so erfolgt, daß die auf der Dünnbrammenoberfläche befindlichen Kupferanreicherungen einer Oxidation unterzogen werden.

Es wurde gefunden, daß der durch den Schrotteinsatz bedingte Kup­ fergehalt im Stahl Ursache für die spezifische Warmrißneigung im oberflächennahen Bereich des Warmbandes ist, obwohl die Bedin­ gungen für das Auftreten einer kupferbedingten Lötbrüchigkeit nicht erfüllt sind.

Selbst geringe Kupferkonzentrationen in Verbindung mit Zinnverun­ reinigungen können unter ungünstigen Warmumformungsbedingungen, z. B. hohe Umformgrade, zu Oberflächenfehlern führen.

Ausgangspunkt des komplexen Mechanismus ist die lokale Anreiche­ rung von Kupfer auf der Dünnbrammenoberfläche während des Verzun­ derns beim Gießen der Dünnbramme und im Durchlaufofen infolge der größeren Affinität des Eisens zu Sauerstoff. Diese Anreicherung befindet sich unmittelbar unter der sich bildenden Zunderschicht und kann ein Mehrfaches des durchschnittlichen Kupfergehaltes der Dünnbramme betragen.

Treten bei der anschließenden Warmumformung im oberflächennahen Bereich kritische Schubspannungen auf, so kommt es zum Eindringen des festen Kupfers in die Korngrenzen. Wird nachfolgend die Trennfestigkeit des Kupfers, die unter der des Eisens liegt, überschritten, so geht infolge der herrschenden Spannung schlag­ artig der Zusammenhalt der Gefügebestandteile selbst bis in die darunter befindlichen Kristalle mit unveränderten Korngrenzen verloren. Daraus erklärt sich die Gefährlichkeit metallischer Kupferanreicherungen auf den äußeren Korngrenzen der Dünnbram­ menoberfläche.

Gleichzeitig wirkt das lokal auf der Oberfläche angereicherte feste Kupfer katalytisch auf die Aufspaltung des im Ofenraum vorhandenen Wasserdampfes (aus der Erdgasverbrennung), dessen Spaltprodukte (Radikale) die Korngrenzen angreifen bzw. verän­ dern. Diese Veränderung begünstigen zusätzlich das Eindringen des Kupfers in die Korngrenzen unter hohen Schubspannungen beim Warmwalzen. Mit steigender Zunderschichtstärke auf der Dünnbram­ menoberfläche wird die Katalyse des Wasserdampfes zurückgedrängt.

Moderne Industrieöfen werden oft direkt mit Erd­ gas beheizt, so daß die Existenz von Wasserdampf in der Ofenat­ mosphäre unvermeidlich ist. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, lokale metallische Kupferanreicherungen auf der Oberfläche zu destabilisieren und somit schädigende Einflüsse des Komplexmecha­ nismus zu verhindern.

Das wird erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß die Dünnbram­ menoberfläche nach Eintritt in den Durchlaufofen auf eine Tempe­ ratur 1150°C erwärmt wird.

Bei Überschreiten des Schmelzpunktes von Kupfer findet eine Korn­ grenzenverzunderung einschließlich der Oxidation von Kupfer statt, so daß die Warmrißneigung des Stahles zurückgeht. Ursache dafür ist offensichtlich, daß sich Oxide auf den äußersten Korngrenzen weniger schädlich als metallische Kupferanreicherungen verhalten. Derartig oxidierte Korngrenzen werden unter Einwirkung der kriti­ schen Schubspannung beim Warmwalzen stetig erweitert und die Span­ nungen gleichmäßig abgebaut, da kein metallischer Zusammenhang im oberflächennahen Bereich des Gefüges mehr besteht. Dieser Zustand bleibt auch erhalten, wenn die Temperatur der Dünnbramme vor dem Abwalzen unter den Schmelzpunkt des Kupfers absinkt. Gleichzeitig übt das oxidierte Kupfer keine katalytische Wirkung auf die Auf­ spaltung des Wasserdampfs der Ofenatmosphäre aus.

Da die Warmrißneigung bei kupferhaltigen Stählen vom Grad der Ver­ zunderung abhängt, ist für die erfindungsgemäße Verfahrensdurch­ führung eine Entzunderung der Dünnbrammenoberfläche vor Eintritt in den Durchlaufofen erforderlich. Dadurch wird der Zutritt des Sauerstoffs zu den Korngrenzen einschließlich bereits vorhande­ ner lokaler Kupferanreicherungen auf der Dünnbrammenoberfläche begünstigt. Somit ist gewährleistet, daß bei Erreichen der Reak­ tionstemperatur des Kupfers dessen Oxidaten uneingeschränkt ab­ laufen kann.

Zur Vermeidung ausgeprägter lokaler Kupferanreicherungen ist die nachfolgende Verzunderung im Erwärmungsofen zu begrenzen. Dafür bietet die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Durchlaufofen günstige Voraussetzungen, da die Verweilzeit der Dünnbramme im Durchlaufofen nur wenige Minuten beträgt und somit die Diffusion des Sauerstoffs durch die bereits gebildete Oxid­ schicht eingeschränkt wird.

Nachfolgend wird die Anwendung der Erfindung bei der Gestaltung eines Verfahrens zur Warmbanderzeugung durch Dünnbrammengießwal­ zen beschrieben.

Bei Dünnbrammen aus einem Stahl mit der Zusammensetzung

Kohlenstoff|0,044 Ma%
Mangan	0,223 Ma%
Silizium	0,006 Ma%
Schwefel	0,0126 Ma%
Phosphor	0,003 Ma%
Kupfer	0,13 Ma%

wurden beidseitig die Oberflächen vor Eintritt in den Duchlauf­ ofen entzundert. Im Bereich der Heizzone des Durchlaufofens er­ folgte die Temperaturführung derartig, daß in einer ca. 2 mm starken Randschicht etwa 1170°C erreicht wurden. Durch ein ange­ paßtes Kühlregime in der Sekundärkühlzone der Gießmaschine wurde gewährleistet, daß die Dünnbramme mit üblichem Temperaturniveau in den Ofen eintrat.

Die Dünnbrammenoberfläche wurde vor Eintritt in das erste Walzge­ rüst in herkömmlicher Weise entzündert.

Bei nunmehr stabiler Oberflächenqualität des erzeugten Warmbandes auf dem für konventionelles Warmband üblichem Niveau (ohne Kupfer) wurde der wirtschaftliche Vorteil der Warmbandherstellung durch Dünnbrammengießwalzen auch für Warmband aus E-Stahl oder Konver­ terstahl mit erhöhtem Schrottanteil marktwirksam.

Claims (2)

1. Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenqualität von Warm­ band aus E-Stahl oder Konverterstahl mit erhöhtem Schrottan­ teil beim Dünnbrammengießwalzen, welches nachfolgende Verfah­ rensstufen beinhaltet:

• a) Erschmelzen des Rohstahls in einem Elektro-Schmelzofen oder Konverter unter Verwendung von Schrott,
• b) metallurgische Behandlung der Rohstahlschmelze,
• c) Erzeugung von Warmband durch Dünnbrammengießwalzen, mit den Teilstufen
  • c₁) Vergießen von flüssigem Stahl zu dünnen Brammen,
  • c₂) Erwärmen der Dünnbrammen in einem Durchlaufofen,
  • c₃) Walzen der Dünnbrammen zu Warmband mit sich anschlie­ ßender Abkühlung bis zum Aufhaspeln des Warmbandes,

gekennzeichnet dadurch, daß in der Teilstufe c₂) vor Eintritt der Dünnbramme in den Durchlaufofen die Dünnbrammenoberfläche von Zunder und Gießschlacke befreit und nachfolgend im Durch­ laufofen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Kupfer erwärmt wird, so daß die auf der Oberfläche befindlichen Kupferanreicherungen einer Oxidation unterzogen werden.