DE60004865T2

DE60004865T2 - Durchlaufverfahren zur herstellung eines stahlbandes

Info

Publication number: DE60004865T2
Application number: DE60004865T
Authority: DE
Inventors: Vittorino Tusset; Pierre Simon; Jean Crahay; Mario Economopoulos
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: ES2204636T3; WO2001006022A1; EP1204770B8; EP1204770A1; EP1204770B1; AU5797800A; ATE248234T1; DE60004865D1; BE1012789A3

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes, und insbesondere ein Verfahren zur Abkühlung eines Stahlbandes in einer kontinuierlichen Glüh- und/oder Beschichtungsstraße.
Stand der Technik
Im technischen Bereich der Herstellung eines Stahlbandes im Durchlaufverfahren ist bereits ein Verfahren zum Abschrecken in kochendem Wasser bekannt, dem das Stahlband unterzogen wird, sobald es aus dem Durchlaufglühofen austritt. Dieses bekannte Verfahren wird automatisch geregelt, da das Wasserbad durch das Stahlband, das mit einer Temperatur von rund 700°C bis 850°C eintaucht, ständig auf dem Siedepunkt gehalten wird. Ein so behandeltes Stahlband weist einen sehr guten Oberflächenzustand auf. Außerdem hat es eine ausgezeichnete Ebenheit, sofern die Bedingung erfüllt ist, dass die Temperatur des Stahlbandes beim Austritt aus dem Abschreckbad über der Abkühlungsübergangstemperatur liegt.
Die Abkühlungsübergangstemperatur im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung ist die Temperatur des Bandes, bei der die Abkühlung des Bandes im Abschreckbad von einem Wärmeaustausch durch einen kontinuierlichen Dampffilm in einen Wärmeaustausch durch eine diskontinuierliche Schicht von Dampfblasen übergeht.
Bei den üblichen Bedingungen dieses Abschreckens in kochendem Wasser beträgt die Abkühlungsübergangstemperatur bei einem Stahlband etwa 320°C.
Typischerweise verlässt das Stahlband das Abschreckbad mit einer Temperatur von rund 350°C; es durchläuft dann eine Überalterungs-Nachbehandlung ohne Zwischenkühlen oder wird durch andere bekannte Mittel bis auf Umgebungstemperatur, d. h. bis unter 100°C abgekühlt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass seine Abkühlgeschwindigkeit begrenzt ist, zum Beispiel etwa 50°C/s bis 60°C/s bei einem Stahlband von 0,8 mm Dicke. Außerdem kann ohne zusätzliches Abkühlsystem keine Abkühlung des Stahlbandes auf unter 100°C (full quench) erreicht und dabei eine zufriedenstellende Ebenheit des Bandes erhalten werden.
Verschiedene Systeme, insbesondere durch Wasserstrahl und/oder Nebelsprühen wurden vorgeschlagen, um die Abkühlung des Bandes fortzuführen, ohne seiner Ebenheit zu schaden. Jedoch handelt es sich im allgemeinen um kostspielige, laute und schwer zu steuernde Systeme, die bis heute in keiner echten industriellen Anwendung vertreten sind.
Es gibt auch Abkühlungsverfahren, die auf dem Einsatz von Gasströmen oder gekühlten Walzen basieren; diese Verfahren sind sehr aufwändig im Einsatz und liefern im übrigen nicht sehr hohe Abkühlgeschwindigkeiten, die insbesondere bei festen Stählen erforderlich sind; diese Verfahren führen zudem zu gewissen Problemen bezüglich der Ebenheit des Bandes.
Außerdem ist ein weiteres System bekannt, das durch Besprengung mit Wasser mit ca. 80°C arbeitet, wodurch das Stahlband bis auf unter 100°C abgekühlt und die Abkühlgeschwindigkeit gesteigert werden kann. Jedoch ist dieses System nicht mit dem Abschrecken mit kochendem Wasser kompatibel, vor allem aufgrund der sehr unterschiedlichen Temperaturen beider Verfahren.
Das Dokument DE-A-27 27 744 bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung kaltgewalzter Bleche im Durchlaufverfahren. So wird ein kaltgewalztes Stahlblech einem Heizvorgang unterzogen, um das Blech auf eine Temperatur zu erwärmen, die über seiner Rekristallisationstemperatur liegt und einem Abkühlvorgang durch Eintauchen des so erwärmtes Blechs in ein Wasserbad. Dieses Wasserbad kann insbesondere Tenside enthalten, die die Aufgabe haben, das Trocknen des Blechs und das Entfernen von Ablagerungen, zum Beispiel durch Abblasen, zu vereinfachen. Das Dokument enthält keine Angabe zur erforderlichen Menge an Tensiden oder der zu erzielenden Oberflächenspannung.
Vorstellung der Erfindung
Derzeit besteht eine Nachfrage nach festen Stahlblechen, die dennoch auch eine gute Ebenheit aufweisen. Aufgrund der Nachteile und Einschränkungen der oben erwähnten Verfahren können mit diesen keine Stahlbänder dieser Qualität hergestellt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik wird mit der vorliegenden Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes vorgeschlagen, bei dem einerseits die Endabkühltemperatur des Bandes gesenkt werden kann und andererseits seine Abkühlgeschwindigkeit ohne jegliche Verschlechterung seiner Ebenheit erhöht werden kann.
Gemäß der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes, bei dem das Stahlband mit einer Temperatur zwischen 700°C und 850°C in ein Wasserbad getaucht wird, das auf einer höheren Temperatur als der Umgebungstemperatur gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Wasserbad mindestens ein Tensid zugefügt wird, das die Oberflächenspannung dieses Wasserbades um mindestens 20 dyn/cm senken kann, dass dieses Tensid in einem Verhältnis zwischen 0,5 g/l und 50 g/l zugefügt wird und dass die Oberflächenspannung des besagten Wasserbades auf diese Weise um weniger als 30 dyn/cm gesenkt wird.
Gemäß der Erfindung verwendet man vorteilhafterweise Tenside, die Temperaturen über 110°C standhalten, und vorzugsweise auch einem Druck von mindestens 2 bar.
Gemäß einer ersten Umsetzung verwendet man ein Wasserbad, das aus einem an sich bekannten Bad kochenden Wassers gebildet wird, und das eine Tiefe von mehreren Metern aufweisen kann. Die Zugabe von solchen Tensiden zu einen kochenden Wasserbad gemäß der Erfindung ermöglicht eine Senkung der Abkühlungsübergangstemperatur und daher eine verlängerte Abkühlung des Stahlbandes unter die zuvor angegebene Temperatur von 320°C. Je nach verwendetem Tensid kann die Abkühlungsübergangstemperatur so auf bis ungefähr 125°C gesenkt werden. Diese Werte entsprechen einem Band von 0,8 mm Dicke, sie können innerhalb der Reihe der betreffenden Bandstärken leicht variieren.
Gemäß einer speziellen Umsetzung verwendet man ein Wasserbad mit einer Temperatur von 50°C bis 90°C. Eine derartige Absenkung der Temperatur des Wasserbades im Vergleich zum Abschrecken mit kochendem Wasser führt zu einer Erhöhung des Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen dem Stahlband und dem Wasserbad. Daraus ergibt sich eine Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit des Stahlbandes, was für die Herstellung von festen Stahlbändern vorteilhaft ist. Die Abkühlgeschwindigkeiten, die in einem Wasserbad mit einer Temperatur zwischen 50 und 90°C erreicht werden, sind auch viel höher, als die, die in Abkühlsystemen erzielt werden, die nur Gasströme verwenden.
Beispielsweise erhöht sich die Abkühlgeschwindigkeit von ca. 50–60°C/s bei einer Abkühlung mit kochendem Wasser auf ca. 150–200°C/s bei einer Abkühlung mit 80°C heißem Wasser im Falle eines Stahlbandes von 0,8 mm Dicke.
Parallel dazu beeinflusst diese Absenkung der Temperatur des Wasserbades ebenfalls die Abkühlungsübergangsgeschwindigkeit. Insbesondere bei einem Stahlband liegt diese Abkühlungsübergangstemperatur bei 550°C in einem Wasserbad mit 70°C; sie kann durch eine geeignete Zugabe von mindestens einem der oben angegebenen Tenside auf rund 300°C gesenkt werden.
Jedoch ist es unbedingt erforderlich, dass das Band das Abschreckbad mit einer höheren Temperatur als dieser Übergangstemperatur verlässt, um seine Ebenheit zu bewahren.
Wenn unter diesen Bedingungen die Abkühlungsübergangstemperatur – im Falle eines Wasserbads von 70–80°C mit oder ohne Zugabe von Tensiden – sehr viel höher als 100°C ist, kann man gemäß einer Variante der Erfindung die Abkühlung des Stahlbandes bis auf unter 100°C (full quench) ohne Verlust der Ebenheit, fortführen, wenn man eine Abkühlung durch Besprengung mit Wasser mit 70–80°C anwendet. Dieses Wasser kann anschließend in das Wasserbad zurückgeleitet werden.
Gemäß einer weiteren besonderen Eigenschaft fügt man diesem Wasserbad mindestens eine organische Säure und zwar entweder Essigsäure, Benzoesäure oder Formyl-Methansäure zu.
Diese Variante erweist sich als besonders vorteilhaft für die Herstellung von nicht oxidierten Stahlbändern, die vor allem zum direkten Verzinken bestimmt sind.
Im Falle dieser besonderen Variante müssen die dem Wasserbad zugefügten Tenside außerdem in Bezug auf die erwähnten organischen Säuren säurefest sein.
Als Beispiele für Tenside, die die erforderlichen Eigenschaften der Temperaturbeständigkeit über 110°C, der Druckfestigkeit bei einem Druck von mindestens 2 bar sowie der Säurefestigkeit in Bezug auf die vorstehend angegebenen Säuren besitzen, kann man die folgenden Verbindungen nennen, ohne dass diese Aufzählung vollständig ist:

– Sorbitantristearat
– Sorbitantrioleat
– Sorbitanisostearat
– Sorbitanmonostearat
– Sorbitanmonolaurat
– Pentaerythritol-Monostearat
– Pentaerythritol-Monooleat
– Propylen-Glykol-Dioleat

Es versteht sich, dass diese Verbindungen in verschiedenen Konzentrationen in den gemäß der Erfindung verwendeten Tensiden vorhanden sein können.

Claims

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes, bei dem das Stahlband mit einer Temperatur zwischen 700°C und 850°C in ein Wasserbad getaucht wird, das auf einer höheren Temperatur als der Raumtemperatur gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Bad mindestens ein Tensid zugefügt wird, das die Oberflächenspannung dieses Wasserbades um mindestens 20 dyn/cm senken kann, dass dieses Tensid in einem Verhältnis zwischen 0,5 g/l und 50 g/l zugefügt wird und dass die Oberflächenspannung des besagten Wasserbades auf diese Weise um weniger als 30 dyn/cm gesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; dass Tenside verwendet werden, die Temperaturen über 110°C standhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Tenside verwendet werden, die einem Druck von mindestens 2 bar standhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des besagten Wasserbades in etwa seine Siedetemperatur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Wasserbad eine Temperatur von 50°C bis 90°C hat.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband aus dem besagten Wasserbad mit einer höheren Temperatur als seiner Abkühlungsübergangstemperatur kommt und dass es einer zusätzlichen Abkühlung durch Besprengung mit Wasser mit einer Temperatur zwischen 50°C und 90°C unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem besagten Wasserbad eine organische Säure, und zwar entweder Essigsäure, Benzoesäure oder Formyl-Methansäure zugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Tenside in Bezug auf die besagten organischen Säuren säurefest sind.