DE602005005462T2

DE602005005462T2 - Verfahren zur herstellung von bändern aus austenitischem rostfreiem stahl mit matter oberfläche

Info

Publication number: DE602005005462T2
Application number: DE602005005462T
Authority: DE
Inventors: Arnaud Dessis; Henri Giraud; Caroline Moison
Original assignee: Ugine et Alz France SA
Current assignee: Aperam Stainless France SA
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP4607951B2; ATE389470T1; KR101042872B1; CN100409957C; DE602005005462D1; CN1946493A; US7914630B2; BRPI0509222A; SI1735116T1; FR2867991B1; PL1735116T3; JP2007530282A; KR20070000498A; ES2306136T3; EP1735116A1; EP1735116B1; FR2867991A1; US20070181230A1; WO2005102548A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Bands aus rostfreiem austenitischen Stahl, das ein mattes Oberflächenaussehen des geglüht-gebeizten Typs aufweist.
Gemäß dem abschließendem Wärmebehandlungstyp, den man an einem Band aus rostfreiem austenitischen Stahl vornimmt, verleiht man dem Band aus rostfreiem austenitischen Stahl, je nach der Anwendung, für die das Band bestimmt ist, entweder ein glänzendes Oberflächenaussehen oder ein mattes Oberflächenaussehen. In dem Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter glänzendem Oberflächenaussehen eine Oberfläche, die einen Glanz größer als 40 und eine mittlere arithmetische Rautiefe Ra kleiner als 0,08 μm aufweist, und unter mattem Oberflächenaussehen eine Oberfläche, die einen Glanz kleiner als 30 und eine mittlere arithmetische Rautiefe Ra größer als 0,12 μm aufweist. Erfindungsgemäß entspricht der Glanz der Messung des Reflexionsvermögens der Oberfläche und wird gemäß einem Winkel von 60° gemessen.
Um ein glänzendes Aussehen der Oberfläche zu erzielen, werden die Bänder aus rostfreiem austenitischen Stahl einer Wärmebehandlung in einem Blankglühofen, in dem eine reduzierende Atmosphäre herrscht, unterzogen. Dazu laufen die Bänder in dem Ofen ab, der aus einem Einschluss besteht, der komplett von der Umgebungsatmosphäre isoliert ist, der drei Zonen umfasst, eine erste Heizzone, eine zweite Temperaturhaltezone und eine dritte Kühlzone, in welchen ein neutrales oder reduzierendes Gas zirkuliert. Dieses Gas kann zum Beispiel ausgewählt werden aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff oder einem Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff, und weist einen Taupunkt auf, der zwischen –65 und –45°C liegt. Nach dem Kaltwalzen werden die Bänder in einer ersten Zone des Ofens auf eine Temperatur zwischen 1050 und 1150°C erhitzt. Dann werden sie in der zweiten Zone des Ofens während einer Dauer, die ausreicht, um das Rekristallisieren des Stahls zu erlauben, auf dieser Temperatur gehalten. Schließlich werden sie in der dritten Zone des Ofens bis auf eine Temperatur in der Größenordnung von 200°C gehalten, um jedes Rückoxidieren der Oberfläche des Bands mit dem Sauerstoff der Luft zu vermeiden, wenn das Band den Ofeneinschluss verlässt.
Um ein Band aus rostfreiem austenitischen Stahl zu erzielen, das ein Oberflächenaussehen des geglüht-gebeizten Typs aufweist, das heißt ein mattes Oberflächenaussehen, geht man wie folgt vor. Die zuvor kaltgewalzten Bänder werden während etwa einer Minute einem kontinuierlichen Glühen bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1100°C in einem Ofen unterzogen, dessen Atmosphäre oxidierend wirkt. Die geglühten Bänder werden dann einem Abkühlen an der Luft und/oder einem forcierten Abkühlen durch Besprühen mit Wasser außerhalb des Ofens unterzogen. Schließlich werden sie einem Beizen in mehreren Beizbehältern, die Lösungen enthalten, die in der Lage sind, die Oxidschicht zu entfernen, die sich auf der Oberfläche des Bands beim Glühen gebildet hat, unterzogen.
Das Dokument JP-A-58 034 180 offenbart ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines rostfreien Stahlbands, das die folgenden Schritte aufweist:

– Durchgehen in einem Glühofen, der eine nicht oxidierende Überdruckatmosphäre enthält, in dem das Band erhitzt und geglüht wird,
– Durchgehen in einer Vorrichtung zum Abkühlen durch Projizieren von inertem oder reduzierendem Gas, um das Oxidieren des Bands aus rostfreiem Stahl zu verhindern,
– Durchgehen in einem Bad aus reduzierenden geschmolzenen Salzen derart, dass das Band gebeizt wird,
– Projizieren von Inertgas am Ausgang des Salzbads, um die haftenden Salze abzulösen,
– Abkühlen in einer Kühlvorrichtung.

Aufgrund der Spezialisierung der Anlagen zum Blankglühen und Glühen/Beizen ist es nicht immer möglich, sofort auf eine Anfrage der Kundschaft für Bänder aus rostfreiem austenitischen Stahl, die ein mattes Aussehen aufweisen, zu reagieren. Es kann daher vorübergehend eine Überkapazität an Produktion rostfreier austenitischer Bänder mit Blankglühen bestehen.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, einem Band aus rostfreiem austenitischen Stahl, das einer Wärmebehandlung in einem Blankglühofen unterzogen wurde, ein mattes Oberflächenaussehen des geglüht-gebeizten Typs zu verleihen.
Dazu hat die Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Bands aus rostfreiem austenitischen Stahl zur Aufgabe, das ein mattes Oberflächenaussehen aufweist, des geglüht-gebeizten Typs, das die Schritte aufweist, die aus Folgendem bestehen:

– ein Band aus rostfreiem austenitischen Stahl, das kaltgewalzt ist, in einem Blankglühofen, in dessen Innerem ein Spülgas zirkuliert, das aus den neutralen oder reduzierenden Gasen ausgewählt wird, das einen Taupunkt größer als –15°C aufweist, einer Wärmebehandlung zu unterziehen, wobei das Spülgas eventuell weniger als 1 Vol.-% Sauerstoff im Luftvolumen enthält, wobei die Wärmebehandlung eine Erwärmungsphase mit einer Heizgeschwindigkeit V1, eine Temperaturhaltephase T aufweist und während einer Haltezeit M, gefolgt von einer Abkühlphase mit einer Kühlgeschwindigkeit V2, um ein Band, das mit einer Oxidschicht bedeckt ist zu erzielen, und
– das Band, das der Wärmebehandlung unterzogen wurde, mit Hilfe einer saueren Beizlösung, die ge eignet ist, um die Oxidschicht in Abhängigkeit von ihrer Stärke und ihrer Beschaffenheit komplett zu eliminieren, zu beizen.

Bevor sie zu dem erfindungsgemäßen Verfahren gelangten, hatten die Erfinder die Idee, die Bänder aus rostfreiem austenitischen Stahl, die blankgeglüht worden waren, zu beizen, um ihnen ein mattes Oberflächenaussehen des geglüht-gebeizten Typs zu verleihen. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass es bei einem derartigen Vorgehen nicht möglich war, ein visuell zufrieden stellendes Oberflächenaussehen zu erzielen.
Die Erfinder haben daher nachgewiesen, dass nur das Anwenden der erfindungsgemäßen Bedingungen, nämlich das Halten eines Taupunkts größer als –15°C in einem Einschluss des Blankglühofens zum Bilden einer Oxidschicht auf der Oberfläche des Bands, gefolgt von einem Beizen in einer geeigneten Beizlösung es erlaubt, dem Band ein Oberflächenaussehen des geglüht-gebeizten Typs zu verleihen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann die folgenden Merkmale aufweisen:

– der Taupunkt des Spülgases liegt zwischen –10 und 30°C, und vorzugsweise zwischen –5 und 10°C,
– das Spülgas wird ausgewählt aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff und ihren Gemischen,
– die Wärmebehandlung des Bands wird mit einer Geschwindigkeit V1 größer als 10°C/s, einer Temperatur T zwischen 1050 und 1150°C, einer Haltezeit M zwischen 1 s und 120 s und einem Abkühlen des Bands mit einer Geschwindigkeit V2 größer als 10°C/s bis zu einer Temperatur kleiner oder gleich 200°C ausgeführt,
– die Wärmebehandlung erfolgt mit Hilfe einer Widerstandsvorrichtung und vorzugsweise mit Hilfe einer Induktionsvorrichtung,
– die Beizlösung wird ausgewählt aus den wässrigen Lösungen, die Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und/oder Schwefelsäure umfassen, und vorzugsweise aus den wässrigen Lösungen, die Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure umfassen, und den wässrigen Lösungen, die Fluorwasserstoffsäure und Ferroione Fe³⁺ umfassen,
– die Beizlösung ist eine wässrige Lösung, die 10 bis 80 g/l Fluorwasserstoffsäure, vorzugsweise 30 bis 50 g/l, und 60 bis 140 g/l Salpetersäure, vorzugsweise 80 bis 120 g/l umfasst,
– die Beizlösung ist eine wässrige Lösung, die 5 bis 100 g/l Fluorwasserstoffsäure, vorzugsweise 30 bis 80 g/l und 1 bis 150 g/l Ferroione, vorzugsweise 30 bis 50 g/l aufweist,
– das Band aus rostfreiem austenitischen Stahl wird entweder mit der Beizlösung besprüht oder in ein Beizbad, das die Beizlösung enthält, getaucht,
– die Temperatur der Beizlösung liegt zwischen 20 und 100°C, vorzugsweise zwischen 50 und 80°C,
– die Kontaktzeit des Bands mit der Beizlösung liegt zwischen 10 s und 2 Min.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser während der folgenden Beschreibung, die beispielhaft und nicht einschränkend und unter Bezugnahme auf 1 gegeben wird, die anliegt und eine schematische Ansicht einer Anlage darstellt, die für das Umsetzen der Erfindung geeignet ist.
Diese Anlage weist einen Blankglühofen 1 auf, der einen dichten Einschluss 2 aufweist, durch welchen ein Band 3 aus rostfreiem austenitischen Stahl abläuft, Mittel zum Einführen 4 eines Spülgases in den dichten Einschluss 2 und Mittel zum Regulieren 5 des Taupunkts des Spülgases. Nach dem Blankglühofen 1 weist die Anlage eine Beizanlage 6 auf, die mindestens einen Beizbehälter 7 aufweist, der Säuren widersteht und eine Beizlösung enthält.
Der dichte Einschluss 2 weist in die Ablaufrichtung des Bands 3, dargestellt von dem Pfeil F, drei aufeinander folgende Zonen auf, eine erste Heizzone, eine zweite Temperaturhaltezone und eine dritte Abkühlzone. Die erste Heizzone ist mit starken Mitteln zum Heizen (nicht dargestellt) ausgestattet, die das Band 3 schnell mit einer Heizgeschwindigkeit V1 bis zu einer Temperatur T1 erhitzen können. Das Band 3 wird bei dieser Temperatur T1 in der zweiten Zone während einer Haltezeit M gehalten und dann mit einer Geschwindigkeit V2 bis zu einer Temperatur T2 in der dritten Zone abgekühlt.
Erfindungsgemäß und um dem Band 3 aus rostfreiem austenitischen Stahl ein mattes Oberflächenaussehen zu verleihen, muss eine Wärmebehandlung des Bands 3 in dem Einschluss 2 des Ofens 1 ausgeführt werden, in dessen Innerem ein Spülgas zirkuliert, das einen Taupunkt größer als –15°C aufweist, um ein Band 3, das mit einer Oxidschicht bedeckt ist, zu erzielen, und dann das wärmebehandelte Band 3 mit Hilfe einer sauren Beizlösung zu beizen. Die saure Beizlösung kann die Oxidschicht in Abhängigkeit von ihrer Stärke und ihrer Beschaffenheit komplett eliminieren.
Typisch weist die saure Beizlösung einen pH zwischen 0 und 4 auf.
Man versteht unter einem Gas, das einen Taupunkt größer als –15°C aufweist, ein Gas, dessen Hygrometrieprozentsatz größer ist als 2000 ppm Wasser.
Das Spülgas wird aus den neutralen oder reduzierenden Gasen ausgewählt, wie zum Beispiel Argon, Wasserstoff, Stickstoff und ihre Gemische, und kann ferner weniger als 1 Vol.-% Sauerstoff oder weniger 1 Vol.-% Luft enthalten.
Dazu unterzieht man das Band 3 einer Wärmebehandlung, die aus einem Rekristallisationsverfahren besteht, das mit einer Geschwindigkeit V1 größer als 10°C/s, einer Temperatur T1 zwischen 1050 und 1150°C und einer Haltezeit zwischen 1 s und 120 s ausgeführt wird, gefolgt von einem forcierten Abkühlen mit einer Geschwindigkeit V2 größer als 10°C/s bis zu einer Temperatur T2 kleiner oder gleich 200°C.
Durch Behandeln des Bands 3 unter den erfindungsgemäßen Bedingungen, nämlich mit einem Taupunkt größer als –15°C, ist das in dem Einschluss 2 zirkulierende Spülgas ausreichend oxidierend, um eine dünne Oxidschicht an der Oberfläche des Bands 3 zu bilden. Diese dünne Oxidschicht, deren Beschaffenheit und Stärke in Abhängigkeit von der Atmosphäre, die in dem Einschluss 2 herrscht, variieren, kann mit Hilfe der sauren Beizlösung, die einen pH zwischen 0 und 4 aufweist, gebeizt werden.
Um das Oxidationsvermögen des Spülgases zu modifizieren, modifiziert man die Menge Wasser, die in dem Spülgas gegenwärtig ist.
Vorzugsweise ist der Taupunkt größer als –10°C, so dass eine Oxidschicht mit ausreichender Stärke gebildet wird, aber kleiner als 30°C, so dass die Stärke der Oxidschicht eingeschränkt wird. Indem die Stärke der Oxidschicht eingeschränkt wird, begrenzt man die Menge an Metall, die durch das Oxidieren verbraucht wird, aber auch die Menge an saurer Lösung, die für ein korrektes Beizen der Oberfläche des Bands 3 erforderlich ist, und man vermeidet daher, dass das Aufbereiten der Ableitungen zu umfangreich ist.
Vorteilhafterweise liegt der Taupunkt zwischen –5°C und 10°C.
Das Hinzufügen von weniger als 1 Vol.-% Sauerstoff oder Luft zu dem Spülgas erlaubt es auch, das Oxidationsver mögen des Spülgases zu modifizieren. Über 1 Vol.-% hinaus ist das Spülgas jedoch zu oxidierend, und die auf der Oberfläche des Bands gebildete Oxidschicht wird zu stark. Ferner werden über diesen Wert hinaus die Explosionsgefahren in dem Einschluss 2 zu groß.
Das Rekristallisationsglühen des Bands 3 erfolgt entweder mit Hilfe einer Widerstandsvorrichtung oder vorzugsweise mit einer Induktionsvorrichtung.
Das Erhitzen durch Induktion des Bands 3 ist nämlich aus den folgenden Gründen vorteilhaft. Einerseits ist die Behandlungszeit des Bands 3 im Vergleich zu der Behandlungszeit mit einem Widerstandserhitzen stark reduziert. Andererseits ist der Einschluss 2 eines Ofens zum Behandeln mit Induktionsheizung viel weniger umfangreich als der Einschluss 2 eines Ofens zum Behandeln durch Widerstandsheizen, und dies erlaubt es, die Atmosphäre, die in diesem Einschluss 2 herrscht, in viel kürzeren Zeiten zu modifizieren, die den industriellen Anforderungen entsprechen.
Das forcierte Abkühlen des Bands 3 erfolgt durch Einspritzen von Gas, dessen Temperatur zwischen der Umgebungstemperatur und 40°C liegt. Es handelt sich um das Gas, das in dem Einschluss 2 des Ofens 1 enthalten ist, das von nicht dargestellten Kühlmitteln abgekühlt wird, und das anschließend in die Abkühlzone des Einschlusses 2 wieder eingespritzt wird.
Um dem erfindungsgemäß in einem Blankglühofen behandelten Band 3 ein mattes Oberflächenaussehen zu verleihen, beizt man es mit Hilfe einer sauren Beizlösung, die das auf dem Band 3 gebildete Oxid eliminieren kann. Die saure Beizlösung ist an die Beschaffenheit und die Stärke des Oxids, das bei der Wärmebehandlung gebildet wurde, angepasst. Im Allgemeinen weist die saure Beizlösung einen pH zwischen 0 und 4 auf.
Die Beizlösung wird aus den wässrigen Lösungen ausgewählt, die Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und/oder Schwefelsäure umfassen.
Die bevorzugten Beizlösungen sind die wässrigen Lösungen, die Salpetersäure aufweisen, die wässrigen Lösungen, die Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure aufweisen, und die wässrigen Lösungen, die Fluorwasserstoffsäure und Ferroionen Fe³⁺ umfassen.
Die Beizlösung kann eine wässrige Lösung sein, die 5 bis 100 g/l Fluorwasserstoffsäure, vorzugsweise 30 bis 80 g/l enthält, und 1 bis 150 g/l Ferroionen, vorzugsweise 30 bis 50 g/l.
Unter 5 g/l Fluorwasserstoffsäure und unter 1 g/l Ferroionen sind das Beizen und insbesondere das Angreifen der Körnerfugen der Stahloberfläche durch die Lösung unzureichend, und das matte Oberflächenaussehen wird nicht erzielt. Wenn die Konzentration an Fluorwasserstoffsäure jedoch größer als 100 g/l ist und die Konzentration an Ferroionen größer ist als 150 g/l, ist das Beizen umgekehrt zu stark und hat ein übermäßiges Abheben von Stahl auf der Oberfläche des Bands 3 und eine größere Menge verbrauchter Lösung, die aufzubereiten ist, zur Folge.
Die Erfinder haben gezeigt, dass die besten Ergebnisse erzielt wurden, indem als Beizlösung eine wässrige Lösung verwendet wurde, die 10 bis 80 g/l Fluorwasserstoffsäure, vorzugsweise 30 bis 50 g/l, und 60 bis 140 g/l Salpetersäure, vorzugsweise 80 bis 120 g/l enthielt.
Unter 10 g/l Fluorwasserstoffsäure und unter 60 g/l Salpetersäure sind das Beizen und insbesondere das Angreifen der Körnerfugen der Stahloberfläche durch die Lösung unzureichend, und das matte Oberflächenaussehen wird nicht erzielt. Wenn die Konzentration an Fluorwas serstoffsäure jedoch größer ist als 80 g/l und die Konzentration an Salpetersäure größer ist als 140 g/l, wird das Beizen umgekehrt zu stark, und hat ein übermäßiges Abheben von Stahl auf der Oberfläche des Bands 3 und eine größere Menge verbrauchter Lösungsmenge, die aufzubereiten ist, zur Folge.
Zum Beizen des Bands 3 taucht man es in ein Beizbad, das die Beizlösung enthält, oder man besprüht es mit der Beizlösung, indem man derart vorgeht, dass die Kontaktzeit der Beizlösung mit dem Band 3 zwischen 10 s und 2 Min. liegt.
Wenn die Kontaktzeit der Beizlösung mit dem Band 3 kleiner ist als 10 s, ist der Angriff an den Körnerfugen unzureichend, und das matte Aussehen wird nicht erzielt. Wenn die Kontaktzeit der Beizlösung mit dem Band 3 jedoch größer ist als 2 Min., ist das Beizen so stark, dass es Gefahr läuft, das Stahlband 3 aufzulösen.
Die Temperatur der Beizlösung liegt zwischen 20 und 100°C, und vorzugsweise zwischen 50 und 80°C. Eine Beizlösungstemperatur kleiner als 20°C erfordert nämlich Behandlungszeiten des Bands 3, die den industriellen Forderungen nicht entsprechen, das heißt etwa größer als 2 Min. Eine zu hohe Temperatur, das heißt eine Temperatur über 100°C, begünstigt das Verdampfen der Lösung und wirft ferner Sicherheitsprobleme auf.
Um das Band 3 effizient zu beizen, kann man es auch in ein elektrolytisches Beizbad tauchen, das eine Lösung enthält, die Salpetersäure oder Schwefelsäure enthält. Dazu ist wichtig, dass die angelegte Stromdichte größer ist als 5 A/dm² und vorzugsweise kleiner als 30 A/dm². Wenn nämlich die Stromdichte kleiner ist als 5 A/dm², ist das Beizen der Stahloberfläche durch die Lösung unzureichend, und das matte Oberflächenaussehen wird nicht erzielt. Wenn die Stromdichte jedoch größer ist als 30 A/dm², wird das Beizen nicht wirtschaftlich ausgeführt.
Die Erfindung wird nun durch Beispiele veranschaulicht, die beispielhaft und nicht einschränkend gegeben sind und sich auf die anliegenden Zeichnungen beziehen, auf welchen:
2 eine Fotografie der Oberfläche eines Bands aus rostfreiem austenitischen Stahl ist, das einem herkömmlichen Blankglühen unterzogen wurde,
3 eine Fotografie der Oberfläche eines Band aus rostfreiem austenitischen Stahl ist, das eine herkömmliche Behandlung des Glüh-Beiz-Typs erhalten hat,
die 4 und 5 Fotografien von Bändern aus rostfreiem austenitischen Stahl sind, die eine erfindungsgemäße Wärmebehandlung, mit einem Taupunkt von –5°C erfahren haben, und ein anschließendes erfindungsgemäßes Beizen entweder mit einer wässrigen Lösung aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure (Bad A) oder einer wässrigen Lösung mit Fluorwasserstoffsäure und Ferroionen (Bad B).
Alle Tests wurden unter Einsatz von Bändern mit einer Stärke von 0,5 mm ausgeführt, die ausgehend von einem rostfreien austenitischen Stahl der Sorte AISI 304 hergestellt wurden.
1. Vergleich der Oberflächenaussehen, die bei einem herkömmlichen Blankglühen und einem herkömmlichen Glühen-Beizen erzielt werden
Zuerst wurde eines dieser Bänder charakterisiert, das ein Oberflächenaussehen des herkömmlichen blankgeglühten Typs aufweist, und ein anderes dieser Bänder, das ein Oberflächenaussehen des herkömmlichen geglüht-gebeizten Typs aufweist, das heißt ein mattes Oberflächenaussehen, so dass man über eine Oberflächenreferenz verfügt.
Um ein herkömmlich blankgeglühtes Oberflächenaussehen zu erzielen, unterzieht man das betreffende Band, das vorab kaltgewalzt wurde, einer Wärmebehandlung in dem Einschluss eines Blankglühofens, in dessen Innerem ein Gemisch aus 25 Vol.-% Stickstoff und 75 Vol.-% Wasserstoff mit einem Taupunkt von –50°C zirkuliert. Man erhitzt das Band mit einer Heizgeschwindigkeit von 10°C/s, um es auf 1100°C zu bringen, man hält es während etwa 6 s auf dieser Temperatur und kühlt es dann mit einer Geschwindigkeit von 20°C/s bis zur Umgebungstemperatur ab.
Um ein mattes Oberflächenaussehen zu erzielen, indem das Glüh-Beizverfahren umgesetzt wird, erhitzt man ein zuerst kaltgewalztes Band mit einer Heizgeschwindigkeit von 10°C, um es auf eine Temperatur von 1100°C zu bringen, in einem Ofen, der nicht von der Umgebungsatmosphäre isoliert ist. Man hält das Band etwa 5 s auf dieser Temperatur, dann kühlt man es mit einer Geschwindigkeit von 20°C/s bis zur Umgebungstemperatur durch ein Lufthärten und dann Wasserhärten ab. Schließlich beizt man das Band, indem man es in mehrere elektrolytische Beizbäder und dann in ein Bad auf der Basis von Fluorwasserstoffsäure taucht.
Für jedes der behandelten Bänder misst man den Glanz in die Richtung der Länge, Br L genannt, den Glanz in die Querrichtung, Br T genannt. Der Glanz ist die Messung des Reflexionsvermögens der Oberfläche unter einem Winkel von 60°, sowie die verschiedenen Typen der Rautiefe:

– Gesamtrautiefe Rt: Niveauunterschied zwischen dem höchsten Grat und dem tiefsten Tal,
– Rautiefe Rp: Rp ist die größte der Vorsprunghöhen des Rautiefenprofils, und
– mittlere arithmetische Rautiefe Ra: Durchschnitt aller Unterschiede des Rautiefenprofils in Bezug auf die mittlere Linie im Inneren einer Basis länge.

Die Ergebnisse der Messungen des Glanzes und der Rautiefe, die an dem Band des blankgeglühten und dem Band des geglühten-gebeizten Typs ausgeführt werden, sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst:

Blankglühen Glühen-Beizen

Br L 59 14,6

Br T 56 12,6

Rautiefe (μm) Rt 1,22 1,78

Rp 0,26 0,43

Ra 0,07 0,15
2. Chemisches Beizen der Bänder, die herkömmlich blankgeglüht wurden
In einem zweiten Schritt und um zu zeigen, dass das Beizen eines Bands des blankgeglühten Typs es nicht erlaubt, ihm das angestrebte matte Oberflächenaussehen zu verleihen, haben die Erfinder Muster, die aus den Stahlbändern, die, wie oben beschrieben, herkömmlich blankgeglüht wurden, in eines der Beizbäder getaucht, deren Merkmale die Folgenden sind:

– Bad A: wässrige Lösung mit 40 g/l Fluorwasserstoffsäure und 100 g/l Salpetersäure mit einem pH von 1,
– Bad A': wässrige Lösung mit 40 g/l Fluorwasserstoffsäure und 150 g/l Salpetersäure mit einem pH von 0,7,
– Bad B: wässrige Lösung mit 40 g/l Fluorwasserstoffsäure und 30 g/l Ferroionen, mit einem pH von 3, 4.

Alle Bäder weisen eine konstante Temperatur von 65°C auf.
Nach dem Beizen der Muster spült und trocknet man sie. Man misst den Glanz der Oberfläche jedes der Muster und vereint die Ergebnisse in der folgenden Tabelle 2: Tabelle 2: Glanz bei einem Taupunkt von –45°C

Bad A Bad A' Bad B

Glanz quer Br L 53,5 53 58

Beobachtungen der Oberfläche Glänzendes Aussehen Glänzendes Aussehen Glänzendes Aussehen
Aus dieser Tabelle geht hervor, dass keine der untersuchten Beizlösungen in der Lage ist, einen rostfreien austenitischen Stahl, der herkömmlich in einem Blankglühofen geglüht wurde, zu beizen, um ihm ein mattes Oberflächenaussehen zu verleihen.
3. Chemisches Beizen der Bänder nach einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlung
In einem dritten Schritt wurden Muster gebeizt, die aus rostfreien austenitischen Stahlbändern der Sorte AISI 340 entnommen wurden, die einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlung in einem Blankglühofen unterzogen worden waren.
Dazu unterzog man eine Reihe von Mustern einer Wärmebehandlung in dem Einschluss eines Blankglühofens, in dessen Innerem ein Gemisch zirkuliert, das 75 Vol.-% Wasserstoff und 25 Vol.-% Stickstoff enthält, mit den folgenden Merkmalen:

– Heiztemperatur V1: 10°C/s
– Haltetemperatur T: 1100°C
– Haltezeit M: 6 s
– Abkühltemperatur bis: 20°C und

Dann unterzieht man jede der Proben der Serie einem Beizen, indem man sie entweder während 16 s in ein Beizbad A oder während 90 s in ein Beizbad B taucht.
Alle Bäder weisen eine konstante Temperatur von 65°C auf.

Nach dem Beizen der Muster spült und trocknet man sie und man misst für jedes der behandelten Muster den Glanz in die Längsrichtung, den Glanz in die Querrichtung, die Gesamtrautiefe, die Rautiefe Rp und die arithmetische Rautiefe. Alle Messungen, die in Abhängigkeit von den Taupunkten des Spülgases des Einschlusses des Ofens bei der Wärmebehandlung ausgeführt wurden, sind in den folgenden Tabellen zusammengefasst: Tabelle 3: Glanz und Rautiefe bei einem Taupunkt von –20°C

	Bad A	Bad B
Br L	3,3	12
Br T	2,7	9
Rt (μm)	3,01	2,01
Rp (μm)	1,21	0,65
Ra (μm)	0,33	0,24
Beobachtungen	Oberflächenaussehen nahe dem erwarteten, aber großer Oxidrest	Unzureichendes Beizen

Tabelle 4: Glanz und Rautiefe bei einem Taupunkt von –10°C

	Bad A	Bad B
Br L	2,7	13
Br T	2,4	12
Rt (μm]	2,76	1,73
Rp (μm)	1,53	0,63
Ra (μm)	0,29	0,15
Beobachtungen	Zufrieden stellendes Ergebnis: gutes allgemeines mattes Aussehen	Gutes allgemeines mattes Aussehen

Tabelle 5: Glanz und Rautiefe, wenn der Taupunkt –5°C beträgt

	Bad A	Bad B
Br L	2,2	12,2
Br T	1,8	9,7
Rt (μm]	2,54	1,92
Rp (μm)	1,19	0,63
Ra (μm)	0,33	0,23
Beobachtungen	Sehr zufrieden stellendes Ergebnis: gebeizte Oberfläche und mattes Aussehen	Gutes allgemeines mattes Aussehen

Tabelle 6: Glanz und Rautiefe bei einem Taupunkt von +4°C

	Bad A	Bad B
Br L	2,4	9,0
Br T	2,1	7,6
Rt (μm]	2,08	1,91
Rp (μm)	0,62	0,70
Ra (μm)	0,16	0,18
Beobachtungen	Sehr zufrieden stellendes Ergebnis: gebeizte Oberfläche und mattes Aussehen	Gutes allgemeines mattes Aussehen

Aus den in den Punkten 2 und 3 enthaltenen Ergebnissen ist klar erkennbar, dass es ein Beizen eines Bands aus rostfreiem austenitischen Stahl mittels einer Beizlösung nicht erlaubt, dem Band, das eine Wärmebehandlung in einem Blankglühofen unter normalen Bedingungen erhalten hat, ein mattes Oberflächenaussehen zu verleihen. Nur das Anwenden der erfindungsgemäßen Bedingungen, nämlich das Halten eines Taupunkts größer als –15°C in dem Einschluss des Blankglühofens, gefolgt von einem Beizen in einer Beizlösung mit einem pH zwischen 0 und 4 erlauben es, dem Band ein mattes Oberflächenaussehen des geglüht-gebeizten Typs zu verleihen.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Bands aus rostfreiem austenitischen Stahl (3), das ein mattes Oberflächenaussehen aufweist, das einen Glanz unter 30 und eine mittlere arithmetische Rautiefe Ra hat, die größer ist als 0,12 μm, des geglühten-gebeizten Typs, das die Schritte aufweist, die aus Folgenden bestehen: – ein Band aus rostfreiem austenitischen Stahl (3), das kaltgewalzt ist, in einem Blankglühofen (1), in dessen Innerem ein Spülgas zirkuliert, das aus den neutralen oder reduzierenden Gasen ausgewählt wird, das einen Taupunkt größer als –15°C aufweist, einer Wärmebehandlung unterziehen, wobei das Spülgas eventuell weniger als 1% Volumen Sauerstoff im Luftvolumen enthält, wobei die Wärmebehandlung eine Erwärmungsphase mit einer Heizgeschwindigkeit V1, eine Temperaturhaltephase T aufweist und während einer Haltezeit M, gefolgt von einer Abkühlphase mit einer Kühlgeschwindigkeit V2, um ein Band (3), das mit einer Oxidschicht bedeckt ist, zu erzielen, und – das Band (3), das der Wärmebehandlung unterzogen wurde, mit Hilfe einer sauren Beizlösung, die geeignet ist, um die Oxidschicht in Abhängigkeit von ihrer Stärke und ihrer Beschaffenheit komplett zu eliminieren, zu beizen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt des Spülgases zwischen –10 und 30°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt zwischen –5 und 10°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff und ihren Gemischen ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung des Bands (3) mit einer Geschwindigkeit V1 größer als 10°C/s, einer Temperatur T zwischen 1050 und 1150°C, einer Haltezeit M zwischen 1 s und 120 s sowie einem Abkühlen des Bands (3) mit einer Geschwindigkeit V2 größer als 10°C/s bis zu einer Temperatur unter oder gleich 200°C ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung des Bands (3) mit Hilfe einer Induktionsvorrichtung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung des Bands (3) mit Hilfe einer Widerstandsvorrichtung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung aus den wässrigen Lösungen ausgewählt wird, die Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und/oder Schwefelsäure umfassen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung aus den wässrigen Lösungen ausgewählt wird, die Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure umfassen, und aus den wässrigen Lösungen, die Fluorwasserstoffsäure und Ferroione Fe³⁺ umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung eine wässrige Lösung ist, die 10 bis 80 g/l Fluorwasserstoffsäure und 60 bis 140 g/l Salpetersäure enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung eine wässrige Lösung ist, die 30 bis 50 g/l Fluorwasserstoffsäure und 80 bis 120 g/l Salpetersäure enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung eine wässrige Lösung ist, die 5 bis 100 g/l Fluorwasserstoffsäure und 1 bis 150 g/l Ferroione enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung eine wässrige Lösung ist, die 30 bis 80 g/l Fluorwasserstoffsäure und 30 bis 50 g/l Ferroione enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus rostfreiem austenitischen Stahl (3) zum Beizen mit der Beizlösung besprüht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus rostfreiem austenitischen Stahl (3) zum Beizen in ein Beizbad, das die Beizlösung enthält, getaucht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Beizlösung zwischen 20 und 100°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Beizlösung zwischen 50 und 80°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzeit des Bands mit der Beizlösung zwischen 10 s und 2 Min. liegt.