DE60000391T2

DE60000391T2 - Aluminiumberuhigtes Stahlband mit mittelhohem Kohlenstoffgehalt für Behälter

Info

Publication number: DE60000391T2
Application number: DE60000391T
Authority: DE
Inventors: Mohamed Bouzekri
Original assignee: Sollac SA; Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: US20040094247A1; BR0002267A; CA2312672C; ES2182760T3; US6673170B1; EP1065283A1; US20040221928A1; FR2795742A1; US7169243B2; PT1065283E; DK1065283T3; ATE223505T1; DE60000391D1; US6776856B2; FR2795742B1; CA2312672A1; EP1065283B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Stähle für die Anwendung auf dem Gebiet der Lebensmittel- Nichtlebensmittel- oder Industrie-Blechverpackung.
Die für Blechverpackungszwecke hergestellten Stähle unterscheiden sich vor allem bei den Feinblechen durch ihre physikalischen Eigenschaften.
Die Stärken der Stahlbleche zur Verpackung schwanken für die überwiegende Mehrheit der Anwendungen zwischen 0,12 mm und 0,25 mm, können jedoch für sehr spezielle Anwendungen größere Stärken bis zu 0,49 mm erreichen. Dies ist zum Beispiel der Fall bei bestimmten Verpackungen für Nichtlebensmittel wie zum Beispiel bestimmte Aerosole oder der Fall bei bestimmten Industrie-Verpackungen. Sie können auch bis auf 0,08 mm sinken, zum Beispiel im Falle der Lebensmittelbehälter.
Die Stahlbleche zur Verpackung sind gewöhnlich mit einem Metallüberzug (Zinn, umgeschmolzen oder nicht, oder Chrom) beschichtet, auf dem im allgemeinen ein organischer Überzug (Lack, Druckfarben, Kunststoff-Folien) aufgebracht ist.
Im Falle zweiteiliger Verpackungen werden diese durch Tiefziehen unter einem Niederhalter oder, bei den Getränkedosen, durch Tiefziehen/Nachschneiden hergestellt und sind gewöhnlich axisymmetrische, zylindrische oder kegelstumpfförmige Dosen. Jedoch zeigen die Verpackungshersteller ein immer ausgeprägteres Interesse an Stählen mit noch geringeren Stärken von 0,12 mm bis 0,075 nun, und in dem Bemühen, sich von den Konkurrenten zu unterscheiden, versuchen sie Neuerungen in immer komplexeren Formen einzuführen. Auch sind jetzt Dosen von origineller Form zu finden, die aus Stahlblechen geringer Stärke gefertigt sind, welche, obschon sie größere Schwierigkeiten beim Umformen bereiten, den Gebrauchskriterien entsprechen (mechanische Festigkeit der Verpackung, Widerstand gegen Axialbeanspruchung, die sie bei ihrer Zwischenlagerung in Stapeln erfahren, Widerstand gegen inneren Überdruck, den sie während der Sterilisations-Wärmebehandlung erfahren, und gegen den inneren Unterdruck, den sie nach der Abkühlung erfahren), und folglich eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen müssen.
So hängt der Einsatz und die Leistung dieser Verpackungen von einer bestimmten Zahl mechanischer Eigenschaften des Stahls ab:
- dem Koeffizienten der planaren Anisotropie ΔC aniso,
- dem Lankford-Koeffizienten,
- der Elastizitätsgrenze Re
- der maximalen Bruchfestigkeit Rm
- der Dehnung A%
- der Gleichmaßdehnung Ag%.
Um der Verpackung bei geringerer Stahlstärke eine entsprechende mechanische Festigkeit zu verleihen, ist es unumgänglich, daß das Stahlblech eine erhöhte maximale Bruchfestigkeit aufweist.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Verpackungen aluminiumberuhigte Standard-Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und niedrigem Mangangehalt zu verwenden.
Der gewöhnlich für diesen Stahltyp angestrebte Kohlenstoffgehalt liegt zwischen 0,040% und 0,080%, denn Gehalte von über 0,080% führen zu Problemen bei der Elektroschweißbarkeit, was für die Herstellung der dreiteiligen Lebensmittelverpackungen, deren Körper ein geschweißter Ring ist, hinderlich ist. Überdies bewirkt ein starker Kohlenstoffgehalt Schwierigkeiten bei der Kaltwalzung. Gehalte von unter 0,040% bewirken eine Verringerung der Härte des Stahls.
Der Mangangehalt ist aufgrund einer ungünstigen Wirkung dieses Elements auf den Wert des Lankford-Koeffizienten bei den nicht vakuumentgasten Stählen maximal redu ziert. So liegt der angestrebte Mangangehalt zwischen 0,35 und 0,50%.
Die Herstellung dieser Stahlbleche erfolgt durch Kaltwalzung eines Warmbandes mit einem Kaltwalzgrad zwischen 75% und mehr als 90%, gefolgt von einem kontinuierlichen Glühen bei einer Temperatur zwischen 640 und 700ºC und einer zweiten Kaltwalzung mit einem Dehnungsgrad bei dieser zweiten Kaltwalzung, der je nach dem angestrebten Niveau der maximalen Bruchfestigkeit Rm zwischen 2% und 45% schwankt.
Bei den aluminiumberuhigten Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sind jedoch verbesserte mechanische Eigenschaften mit einem schwachen Dehnungsvermögen verbunden. Diese schwache Duktilität führt, abgesehen von der Tatsache, daß sie sich bei der Formgebung der Verpackung ungünstig auswirkt, bei dieser Formgebung zu einer Verdünnung der Wände, die für das Leistungsverhalten der Verpackung ungünstig sein wird.
So wird zum Beispiel ein aluminiumberuhigter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt mit einer maximalen Bruchfestigkeit Rm in der Größenordnung von 550 MPa einen Dehnungsgrad A% in der Größenordnung von nur 1 bis 3% aufweisen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Blech aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung vorzuschlagen, das bei einer maximalen Bruchfestigkeit, die mit derjenigen der aluminiumberuhigten Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt des Stands der Technik vergleichbar ist, einen höheren Dehnungsgrad A% aufweist.
Um diese Eigenschaften zu erhalten, hat die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung zum Gegenstand, bei dem:
- man ein warmgewalztes Stahlband bereitstellt, das zwischen 0,040 und 0,080 Gew.-% Kohlenstoff, zwischen 0,35 und 0,50 Gew.-% Mangan, zwischen 0,040 und 0,070 Gew.-% Aluminium und zwischen 0,0035 und 0,0060 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Restverunreinigungen sind,
- man eine erste Kaltwalzung des Bandes durchführt,
- man das kaltgewalzte Band einem Glühen unterzieht,
- man gegebenenfalls eine zweite Kaltwalzung durchführt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen ein kontinuierliches Glühen ist, dessen Zyklus einen Temperaturanstieg bis auf eine Temperatur, die höher ist als die Temperatur des Beginns der perlitischen Umwandlung Ac&sub1;, ein Halten des Bandes über dieser Temperatur für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden und ein schnelles Abkühlen des Bandes bis auf eine Temperatur von unter 350ºC mit einer Abkühlgeschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde umfaßt.
Gemäß weiterer Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens:
- wird das Band während des Glühens für eine Dauer von 10 Sekunden bis 2 Minuten auf einer Temperatur zwischen Ac&sub1; und 800ºC gehalten;
- beträgt die Abkühlgeschwindigkeit zwischen 100ºC pro Sekunde und 500ºC pro Sekunde;
- wird das Band mit einer Geschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde bis auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist das Glühen ein kontinuierliches Glühen, dessen Zyklus umfaßt:
- einen Temperaturanstieg bis auf eine Temperatur, die höher ist als die Temperatur des Beginns der perlitischen Umwandlung Ac&sub1;,
- ein Halten des Bandes über dieser Temperatur für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden,
- ein schnelles Abkühlen des Bandes bis auf eine Temperatur von unter 100ºC mit einer Abkühlgeschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde,
- eine Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur zwischen 100ºC und 300ºC für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden,
- und ein Abkühlen bis auf Umgebungstemperatur.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Blech aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung, das zwischen 0,040 und 0,080 Gew.-% Kohlenstoff, zwischen 0,35 und 0,50 Gew.-% Mangan, zwischen 0,040 und 0,070 Gew.-% Aluminium und zwischen 0,0035 und 0,0060 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Restverunreinigungen sind, hergestellt gemäß dem obigen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es im gealterten Zustand einen Dehnungsgrad A% aufweist, der die Gleichung:
(640 - Rm)/10 ≤ A% ≤ (700 - Rm)/11
erfüllt, wobei Rm die maximale Bruchfestigkeit des Stahls, ausgedrückt in MPa, ist.
Gemäß weiteren Merkmalen des Bleches enthält der Stahl Kohlenstoff in freiem Zustand und/oder einige bei niedriger Temperatur ausgefällte Carbide und weist eine Kornzahl pro mm² von über 20000 auf.
Die Merkmale und Vorteile werden deutlicher in der folgenden, lediglich als Beispiel gegebenen Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erfolgt.
Fig. 1 und 2 sind Diagramme, die den Einfluß der Glühtemperatur auf die maximale Bruchfestigkeit Rm zeigen.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Abkühlgeschwindigkeit auf die maximale Bruchfestigkeit Rm zeigt.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Abkühlgeschwindigkeit auf die maximale Bruchfestigkeit Rm und den Dehnungsgrad zeigt.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das den Einfluß der Abkühlgeschwindigkeit auf die Härte HR30T zeigt.
Mehrere Versuche sind durchgeführt worden, zunächst im Labor, dann unter großtechnischen Bedingungen, um die Eigenschaften der Erfindung zu bewerten. Es werden nun die vollständigen Ergebnisse zweier dieser Versuche beschrieben werden.
Diese Versuche betreffen einen aluminiumberuhigten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, dessen Eigenschaften in der nachstehenden Tabelle 1 wiedergegeben sind. Tabelle 1
In der ersten bis vierten Spalte sind die Gehalte der wichtigen Hauptbestandteile in 10&supmin;³ Gew.-% angegeben. Die fünfte bis siebte Spalte betreffen die Warmwalzbedingungen: in der fünften Spalte ist die Temperatur am Ende der Warmwalzung angegeben; in der sechsten Spalte die Wickeltemperatur; in der siebten Spalte die Stärke des Warmbandes. Schließlich betreffen die Spalten acht und neun die Kaltwalzbedingungen: in der achten Spalte ist der Reduktionsgrad der Kaltwalzung und in der neunten Spalte die Endstärke des Kaltbandes angegeben.
Dieses Standardband war Gegenstand unterschiedlicher Glühvorgänge, gefolgt von ebenfalls unterschiedlichen zweiten Kaltwalzungen.
Die Haltetemperaturen beim Glühen variierten zwischen 650ºC und 800ºC, die Abkühlgeschwindigkeiten variierten zwischen 40ºC/s und 400ºC/s und die Dehnungsgrade bei der zweiten Walzung variierten zwischen 1% und 42%.
Abgesehen von den mikrographischen Untersuchungen bestand die Charakterisierung des aus diesen verschiedenen Versuchen stammenden Metalls einerseits darin, auf Prüfkörper ISO 12,5 · 50 in Richtung der Walzung und in Querrichtung mechanischen Zug auszuüben, und zwar in frischem Zustand und in gealtertem Zustand nach einer 20-minütigen Alterung bei 200ºC, und andererseits darin, ebenfalls in frischem Zustand und in gealtertem Zustand die Härte HR30T zu bestimmen.
Diese Versuche haben es gestattet zu beweisen, daß es möglich ist, die maximale Bruchfestigkeit Rm für den gleichen aluminiumberuhigten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt bei einem identischen Dehnungsgrad bei der zweiten Kaltwalzung beträchtlich zu erhöhen, wenn man zwischen den beiden Kaltwalzungen ein kontinuierliches Glühen gemäß den Bedingungen der Erfindung vornimmt.
Anders gesagt, haben es diese Versuche gestattet zu beweisen, daß es möglich ist, die Duktilität A% für den gleichen aluminiumberuhigten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt bei einer identischen maximalen Bruchfestigkeit Rm beträchtlich zu erhöhen, wenn man zwischen den beiden Kaltwalzungen ein kontinuierliches Glühen gemäß den Bedingungen der Erfindung vornimmt, denn dasselbe Rm-Niveau wird während der zweiten Walzung mit einem geringeren Dehnungsgrad erreicht. So wird es möglich, aluminiumberuhigte Stahlsorten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt mit einem Rm- Niveau in der Größenordnung von 400 MPa herzustellen, ohne daß eine zweite Walzung nach dem Glühen erforderlich ist, außer vielleicht ein als Skin-pass bezeichneter leichter Dressiervorgang, der es ermöglicht, den beim Metall am Ende des Glühens vorhandenen Sprung der Elastizitätsgrenze zu verhindern.

Auswirkung der Zusammensetzung des Stahls

Wie zuvor erwähnt, besteht die Erfindung nicht vornehmlich in der Zusammensetzung des Stahls, der ein aluminiumberuhigter Standard-Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist.
Wie bei allen aluminiumberuhigten Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sind es im wesentlichen die Kohlenstoff- und Mangangehalte, die von Bedeutung sind:
- der gewöhnlich für diesen Stahltyp angestrebte Kohlenstoffgehalt liegt zwischen 0,040% und 0,080%, denn Gehalte von über 0,080% führen zu Problemen bei der Elektroschweißbarkeit, was für die Herstellung der dreiteiligen Lebensmittelverpackungen, deren Körper ein geschweißter Ring ist, hinderlich ist. Überdies bewirkt ein starker Kohlenstoffgehalt Schwierigkeiten bei der Kaltwalzung. Gehalte von unter 0,040% bewirken eine Verringerung der Härte des Stahls.
- Der Mangangehalt ist aufgrund einer ungünstigen Wirkung dieses Elements auf den Wert des Lankford-Koeffizienten bei den nicht vakuumentgasten Stählen maximal reduziert; so liegt der angestrebte Mangangehalt zwischen 0,35 und 0,50%.
Stickstoff und Aluminium sind ebenfalls zwei Elemente, deren Kontrolle zweckmäßig ist:
Stickstoff wird im Überschuß eingesetzt, wenn man einen harten und alternden Stahl zu erhalten wünscht. Im allgemeinen liegt er zwischen 0,0035 und 0,0060%.
Aluminium wird verwendet, um den Stahl zu beruhigen. Im allgemeinen liegt es zwischen 0,040 und 0,070%.

Auswirkung der Hitzedenaturierung

Die kontinuierlich geglühten aluminiumberuhigten Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt werden bei einer Temperatur oberhalb Ars gewalzt.
Der wesentliche Parameter ist die Wickeltemperatur, und man bevorzugt ein Kaltwickeln zwischen 500 und 620ºC. Das Warmwickeln bei einer Temperatur von über 650ºC weist nämlich zwei Nachteile auf:
- es erzeugt Heterogenitäten mechanischer Eigenschaften in Zusammenhang mit den Unterschieden der Abkühlgeschwindigkeiten zwischen dem Kern und den Enden des Bandes;
- es bringt die Gefahr eines anormalen Kornwachstums mit sich, das für bestimmte Paare (Temperatur am Ende der Walzung, Wickeltemperatur) eintreten kann und einen erheblichen Fehler sowohl im Warmblech als auch im Kaltblech darstellen kann.
Trotzdem kann ein Warmwickeln durchgeführt werden, indem zum Beispiel ein selektives Wickeln vorgenommen wird: die Temperatur ist am Ende des Bandes höher.

Auswirkung der Kaltwalzbedingungen

Aufgrund der herzustellenden geringen Endstärken erstreckt sich der Bereich des Kaltreduktionsgrades von 75% bis über 90%.
Die Hauptfaktoren, die bei der Bestimmung des Kaltreduktionsgrades eine Rolle spielen, sind natürlich die Endstärke des Erzeugnisses, und in diesem Punkt kann man mit der Stärke des Warmerzeugnisses spielen, sowie metallurgische Überlegungen.
Die metallurgischen Überlegungen gründen sich auf die Auswirkung des Kaltreduktionsgrades auf den mikrostrukturellen Zustand und folglich auf die mechanischen Eigenschaften nach der Rekristallisation und dem Glühen. So ist, je mehr der Kaltreduktionsgrad zunimmt, die Rekristallisationstemperatur um so geringer, sind die Körner um so schwächer und sind Re und Rm um so höher. Der Reduktionsgrad kann insbesondere eine sehr starke Auswirkung auf den Lankford-Koeffizienten haben.
Im Falle der Anforderungen hinsichtlich Zipfligkeit empfiehlt es sich zum Beispiel, die Stahlsorte und vor allem den Kohlenstoffgehalt und den Reduktionsgrad der Kaltwalzung mit der Härte oder den gewünschten mechanischen Eigenschaften zu optimieren, um ein als "zipfelfreies Metall" bezeichnetes Metall zu erhalten.

Auswirkungen des Glühens

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Glühtemperatur. Es ist wichtig, daß die Glühtemperatur höher ist als der Punkt des Beginns der perlitischen Umwandlung Ac&sub1; (in der Größenordnung von 720ºC für diesen Stahltyp).
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Abkühlgeschwindigkeit, die größer als 100ºC/s sein muß.
Während des Haltens des Bandes auf einer Temperatur oberhalb Ac&sub1; bildet sich Austenit, reich an Kohlenstoff. Die schnelle Abkühlung dieses Austenits ermöglicht es, eine bestimmte Menge an Kohlenstoff im freien Zustand und/oder eine Ausscheidung feiner und disperser Carbide bei niedriger Temperatur zu erhalten. Dieser Kohlenstoff im freien Zustand und/oder diese bei niedriger Temperatur gebildeten Carbide begünstigen die Blockierung der Versetzungen, was es ermöglicht, ohne die Notwendigkeit einer beträchtlichen Reduktion während der folgenden zweiten Kaltwalzung hohe Niveaus mechanischer Eigenschaften zu erreichen.
Es ist folglich wichtig, eine schnelle Abkühlung zwischen 100 und 500ºC/s wenigstens bis auf eine Temperatur unterhalb 350ºC durchzuführen; Wenn die schnelle Abkühlung vor 350ºC abgebrochen wird, werden sich die freien Kohlenstoffatome verbinden können und der gewünschte Effekt wird nicht erreicht werden. Selbstverständlich ist eine schnelle Abkühlung bis auf Raumtemperatur möglich.
Es ist auch möglich, eine Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von über 500ºC/s durchzuführen, die Anmelderin hat jedoch festgestellt, daß jenseits von 500ºC/s der Einfluß einer Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit nicht mehr sehr signifikant ist.
Fig. 1 und 2 zeigen den Einfluß der Glühtemperatur bei konstanter Abkühlgeschwindigkeit (angestrebt 100ºC/s und realisiert 73 bis 102ºC/s bei Fig. 1; angestrebt 300ºC/s und realisiert 228 bis 331ºC/s bei Fig. 2) auf die maximale Bruchfestigkeit Rm.
Man stellt in diesen Figuren für die bei 740ºC und bei 780ºC geglühten Stähle im Vergleich zu gleichen Stählen, die bei 650ºC und bei 680ºC geglüht wurden, eine deutliche Erhöhung von Rm bei identischem Dehnungsgrad der zweiten Walzung fest.
Jedoch ist dieser Einfluß der Glühtemperatur auf die maximale Bruchfestigkeit Rm nicht für Dehnungsgrade bei der zweiten Kaltwalzung von weniger als 3% spürbar. Er wird erst ab 5% Dehnung bei der zweiten Kaltwalzung wirklich signifikant.
Eine zu hohe Temperatur von über 800ºC führt zu einer zumindest teilweisen Ausfällung von Stickstoff in Form von Aluminiumnitriden. Dieser ausgefällte Stickstoff ist nicht mehr an der Härtung des Stahls beteiligt, was ein Absinken der maximalen Bruchfestigkeit Rm bewirkt. Dieses Phänomen ist in Fig. 2 erkennbar, in der man für Dehnungsgrade von über 10% ein Absinken der Zunahme der maximalen Bruchfestigkeit Rm zwischen dem bei 750ºC geglühten Prüfkörper und dem bei 800ºC geglühten Prüfkörper feststellt.
Die Haltezeit des Bandes zwischen 720ºC und 800ºC muß ausreichend sein, um den gesamten Kohlenstoff entsprechend dem Gleichgewicht wieder in Lösung zu bringen. Ein Halten für 10 Sekunden reicht aus, um dieses erneute Lösen der dem Gleichgewicht entsprechenden Kohlenstoffmenge für die Stähle, deren Kohlenstoffgehalt zwischen 0,040 und 0,080% beträgt, zu gewährleisten, und ein Halten über 2 Minuten hinaus ist, obschon möglich, unnütz und kostspielig.
Fig. 3 und 4 stellen den Einfluß der Abkühlgeschwindigkeit bei konstanter, für 20 Sekunden gehaltener Glühtemperatur (750ºC) dar.
Wie in Fig. 3 zu erkennen, beträgt die maximale Bruchfestigkeit Rm des Stahls bei 10% Dehnung bei der zweiten Kaltwalzung etwa 550 MPa, wenn die Abkühlgeschwindigkeit 100ºC/s ist, während sie nur 460 MPa erreicht, wenn die Abkühlgeschwindigkeit 50ºC/s ist.
Man kann also einen aluminiumberuhigten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt herstellen, dessen Rm-Wert bei nur 10% Dehnung bei der zweiten Kaltwalzung 550 MPa ist, wenn die Abkühlgeschwindigkeit 100ºC/s ist, während eine zweite Kaltwalzung mit einem Dehnungsgrad von 25% durchgeführt werden muß, wenn die Abkühlgeschwindigkeit nur 50ºC/s beträgt.
Dieser geringere Dehnungsgrad bei der zweiten Kaltwalzung ermöglicht eine geringere Minderung der Duktilität des Stahls. So ist in Fig. 4 zu erkennen, daß der Stahl, dessen Rm gleich 550 MPa ist, eine Duktilität A% von 10 aufweist, wenn die Abkühlgeschwindigkeit 100ºC/s beträgt, während sie 2,5 ist, wenn die Abkühlgeschwindigkeit 50ºC/s beträgt.
Diese Feststellung ist auch gültig bei der Härte des Stahls. Wie in Fig. 5 zu erkennen, nimmt für einen gleichen Dehnungsgrad bei der zweiten Kaltwalzung die Härte des Stahls zu, wenn die Abkühlgeschwindigkeit 100ºC/s beträgt. Diese Zunahme der Härte ist auf einen höheren Gehalt an freiem Kohlenstoff und/oder auf das Vorhandensein der feinen und dispersen Präzipitate zurückzuführen.
Die mikrographischen Analysen der Prüfkörper haben es ermöglicht festzustellen, daß die Kornzahl pro mm² größer ist (über 20000) und daß die Carbide, wenn sie sich bilden, intergranulares Zementit sind.
Somit ermöglicht dieses Herstellungsverfahren die Erzeugung eines aluminiumberuhigten Stahls mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung, der zwischen 0,040 und 0,080 Gew.-% Kohlenstoff, zwischen 0,35 und 0,50 Gew.-% Mangan, zwischen 0,040 und 0,070 Gew.-% Aluminium und zwischen 0,0035 und 0,0060 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Restverunreinigungen sind, der im gealterten Zustand einen Dehnungsgrad A% aufweist, welcher die Gleichung:
(640 - Rm)/10 ≤ A% ≤ (700 - Rm)/11
erfüllt.
Als Ausführungsvariante ist es möglich, dem schnellen Abkühlen vor dem Skin-pass-Vorgang eine zweite Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur beizugesellen.
In diesem Fall umfaßt das Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung die folgenden Schritte:
- man stellt ein warmgewalztes Stahlband bereit, das zwischen 0,040 und 0,080 Gew.-% Kohlenstoff, zwischen 0,15 und 0,25 Gew.-% Mangan, zwischen 0,040 und 0,070 Gew.-% Aluminium und zwischen 0,0035 und 0,0060 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Restverunreinigungen sind,
- man führt eine erste Kaltwalzung des Bandes durch,
- man unterzieht das kaltgewalzte Band einem Glühen,
- man führt gegebenenfalls eine zweite Kaltwalzung durch.
Das Glühen ist ein kontinuierliches Glühen, dessen Zyklus umfaßt:
- einen Temperaturanstieg bis auf eine Temperatur, die höher ist als die Temperatur des Beginns der perlitischen Umwandlung Ac&sub1;,
- ein Halten des Bandes über dieser Temperatur für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden,
- ein schnelles Abkühlen des Bandes bis auf eine Temperatur von unter 100ºC mit einer Abkühlgeschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde,
- eine Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur zwischen 100ºC und 300ºC für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden,
- und ein Abkühlen bis auf Umgebungstemperatur.
Diese ergänzende Wärmebehandlung ermöglicht es, ein nicht alterndes Metall zu erhalten, Nachbehandlungen des Verzinnens und Lackierens eingeschlossen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung, bei dem:

- man ein warmgewalztes Stahlband bereitstellt, das zwischen 0,040 und 0,080 Gew.-% Kohlenstoff, zwischen 0,35 und 0,50 Gew.-% Mangan, zwischen 0,040 und 0,070 Gew.-% Aluminium und zwischen 0,0035 und 0,0060 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Restverunreinigungen sind,

- man eine erste Kaltwalzung des Bandes durchführt,

- man das kaltgewalzte Band einem Glühen unterzieht,

- man gegebenenfalls eine zweite Kaltwalzung durchführt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen ein kontinuierliches Glühen ist, dessen Zyklus einen Temperaturanstieg bis auf eine Temperatur, die höher ist als die dem Eutektoid des Stahls entsprechende Temperatur, ein Halten des Bandes über dieser Temperatur für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden und ein schnelles Abkühlen des Bandes bis auf eine Temperatur von unter 350ºC mit einer Abkühlgeschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band während des Glühens für eine Dauer von 10 Sekunden bis 2 Minuten auf einer Temperatur zwischen 720ºC und 800ºC gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlgeschwindigkeit zwischen 100ºC pro Sekunde und 500ºC pro Sekunde beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit einer Geschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde bis auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen ein kontinuierliches Glühen ist, dessen Zyklus umfaßt:

- einen Temperaturanstieg bis auf eine Temperatur, die höher ist als die Temperatur des Beginns der perlitischen Umwandlung AC&sub1;

- ein Halten des Bandes über dieser Temperatur für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden,

- ein schnelles Abkühlen des Bandes bis auf eine Temperatur von unter 100ºC mit einer Abkühlgeschwindigkeit von über 100ºC pro Sekunde,

- eine Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur zwischen 100ºC und 300ºC für eine Dauer von mehr als 10 Sekunden,

- und ein Abkühlen bis auf Umgebungstemperatur.

6. Blech aus aluminiumberuhigtem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zur Verpackung, das zwischen 0,040 und 0,080 Gew.-% Kohlenstoff, zwischen 0,35 und 0,50 Gew.-% Mangan, zwischen 0,040 und 0,070 Gew.-% Aluminium und zwischen 0,0035 und 0,0060 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Restverunreinigungen sind, hergestellt gemäß dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es im gealterten Zustand einen Dehnungsgrad A% aufweist, der die Gleichung:

(640 - Rm)/10 ≤ A% ≤ (700 - Rm)/11

erfüllt, wobei Rm die maximale Bruchfestigkeit des Stahls, ausgedrückt in MPa, ist.

7. Stahlblech nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl Kohlenstoff in freiem Zustand und/oder einige bei niedriger Temperatur ausgefällte Carbide enthält und eine Kornzahl pro mm² von über 20000 aufweist.