DE69117876T2

DE69117876T2 - Kaltgewalztes Stahlband mit hervorragender Pressverformbarkeit und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69117876T2
Application number: DE69117876T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kubo; Yuzo Nishimoto; Michihiro Nouno; Masahiko Oda; Teruaki Yamada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2011-11-09
Also published as: EP0484960B9; DE69117876T3; ATE135414T1; DE69117876D1; EP0484960B2; EP0484960A2; EP0484960A3; EP0484960B1

Description

Die Erfindung betrifft ein kaltgewalztes Stahlband mit hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlbandes mittels Durchlaufglühen.
Zur Verbesserung der Preßverformbarkeit eines kaltgewalzten Stahlbandes sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Zum Beispiel offenbart die ungeprüfte JP-A-63-210 243 ein Verfahren, bei dem ein kaltgewalztes Stahlband von extrem hoher Verformbarkeit mit einer Gesamtdehnung von mindestens 54% und einem -Wert von mindestens 2,0 einem Kastenglühen mit stufenweiser Erwärmung unterworfen wird. Die ungeprüfte JP-A-61-276 930 offenbart ein Verfahren, bei dem ein sehr kohlenstoffarmer Stahl mit Nb- und Ti-Zusatz mit einer Geschwindigkeit von 10ºC/s innerhalb von 0,5 Sekunden nach dem Warmwalzen des Stahls abgekühlt wird, wodurch ein sehr kohlenstoffarmes kaltgewalztes Stahlband mit hervorragender Dehnung und Tiefziehfähigkeit erzeugt wird. Die ungeprüften JP-A-61-113 724 und JP-A-63-76 84& offenbaren Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes mit extrem hohen -, r&sub4;&sub5;- und El-Werten.
In letzter Zeit sind viele Preßlinge (z. B. ein Radkasteninnenblech) von komplizierter Form für ein Kraftfahrzeug verwendet worden, und das Pressen eines solchen Erzeugnisses in eine erforderliche Form ist sehr schwierig geworden. Stahlbänder, die nach einem Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes mit sehr hohen r-, r&sub4;&sub5;-und El-Werten hergestellt werden, welches Verfahren von den Erfindern entwickelt wurde und in der ungeprüften JP-A-61-113 724 offenbart ist, sind an Kraftfahrzeughersteller zum Formen derartiger Preßlinge gehefert worden; wobei jedoch ein Preßfehlerproblem aufgetreten ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine kaltgewalztes Stahlband von hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen kaltgewalzten Stahlbandes mittels Durchlaufglühen zu schaffen.
Die Erfinder haben eine umfassende Untersuchung mit dem Ziel durchgeführt, ein kaltgewalztes Stahlband zu entwickeln, das in einem konkreten Preßvorgang zum Formen von Produkten oder Teilen (nachstehend als "kombinierter Preßling" bezeichnet) von komplizierter Gestalt, wie z. B. einem Radkasteninnenblech mit einem tiefgezogenen Abschnitt, einem streckgezogenen Abschnitt und einem Wulst, eine hervorragende Preßverformbarkeit aufweist (nachstehend als "kombinierte Preßverformbarkeit" bezeichnet). Die Erfinder haben außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlbandes mittels Durchlaufglühen untersucht. Dabei sind die Erfinder zu den folgenden Ergebnissen gelangt.
Die Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind:
(1) Ein kaltgewalztes Stahlband mit hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit, bestehend aus höchstens 0,0025 Gew.-% C, höchstens 0,05 Gew.-% Si, höchstens 0,30 Gew.-% Mn, mindestens 0,007 Gew.-% und höchstens 0,030 Gew.-% P, höchstens 0,020 Gew.-% 5, höchstens 0,080 Gew.-% löslichem Al, höchstens 0,0030 Gew.-% N, mindestens 0,025 Gew.-% und höchstens 0,120 Gew.-% Ti, mindestens 0,003 Gew.-% und höchstens 0,020 Gew.-% Nb, höchstens 0,0004 Gew.-% B, wobei der Rest aus Fe und zufälligen Verunreinigungen besteht, wobei das Stahlband eine Zugfestigkeit in 45º-Richtung (ausgedrückt als T.S&sub4;&sub5;) von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r-Wert in 45º- Richtung (ausgedrückt als r&sub4;&sub5;) von mindestens 1,90 aufweist.
(2) Ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbandes mit hervorragender Preßverformbarkeit, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Stahlbramme, bestehend aus höchstens 0,0025 Gew.-% C, höchstens 0,05 Gew.-% Si, höchstens 0,30 Gew.-% Mn, mindestens 0,007 Gew.-% und höchstens 0,030 Gew. -% P, höchstens 0,020 Gew.-% 5, höchstens 0,080 Gew.-% löslichem Al, höchstens 0,0030 Gew.-% N, mindestens 0,025 Gew.-% und höchstens 0,120 Gew.-% Ti, mindestens 0,003 Gew.-% und höchstens 0,020 Gew.-% Nb, höchstens 0,0004 Gew.-% B, wo bei der Rest aus Fe und zufälligen Verunreinigungen besteht;
Erhitzen der Stahlbramme und Warmfertigwalzen bei Temperaturen von 880 bis 940ºC zum Formen eines warmgewalzten Stahlbandes;
anschließender Beginn der Abkühlung des Stahlbandes innerhalb von 1,5 s nach Beendigung des Warmfertigwalzens, um das Stahlband mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 200ºC/s abzukühlen, bis das Stahlband mindestens auf eine Temperatur von 850ºC abgekühlt ist, und Aufwickeln des warmgewalzten Stahlbandes bei Temperaturen von 720 bis 770ºC;
anschließendes Kaltwalzen des Stahlbandes mit einem Walzreduktionsgrad von mindestens 70% zur Erzeugung von Stahlband; und
anschließendes Rekristallisationsglühen des kaltgewalzten Stahlbandes bei Temperaturen von 750 bis 900ºC mittels Durchlaufglühen,
wobei das kaltgewalzte Stahlband einen T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 aufweist.
(3) Bei dem im obigen Erfindungsgegenstand (1) beschriebenen kaltgewalzten Stahlband beträgt eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) des Stahlbandes längs seiner Mittelachse vorzugsweise 0,2 bis 1,0 µm, wodurch sich die kombinierte Preßverformbarkeit noch weiter verbessert.
(4) Bei dem im obigen Erfindungsgegenstand (2) beschriebenen Verfahren wird das Stahlband nach dem Rekristallisationsglühen vorzugsweise einem Nachwalzen bzw. Dressieren mit einem Walzreduktionsgrad von mindestens 0,3% unterworfen, um die Oberflächenrauhigkeit (Ra) des Stahlbandes auf 0,2 bis 1,0 µm zu bringen, wodurch sich die kombinierte Preßverformbarkeit noch weiter verbessert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der kombinierten Preßverformbarkeit und den Kennwerten von Stahlmaterial darstellt; und
Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der kombinierten Preßverformbarkeit (Defektanteil in Prozent) und der Oberflächenrauhigkeit von Stahlbändern darstellt.
Zunächst werden die obigen Erfindungsgegenstände (1) und (3) erläutert.
In einem Versuch, ein kaltgewalztes Stahlband zu entwickeln, daß beim konkreten Preßvorgang zum Formen von Preßlingen (kombinierten Preßlingen) von komplizierter Form, wie z. B. eines Radkasteninnenblechs mit einem tiefgezogenen Abschnitt, einem streckgezogenen Abschnitt und einem Wulst, eine hervorragende Preßverformbarkeit (kombinierte Preßverformbarkeit) aufweist, stellten die Erfinder zunächst unter Verwendung kaltgewalzter Stahlbänder mit hervorragenden El-, - und r&sub4;&sub5;-Werten, einschließlich eines Stahlbandes von ganz ausge zeichneter Qualität (wie im Lecture Report of Japan Steel Association, Bd. 3, Nr. 6 (1990) 1771 berichtet) mit einem El- Wert von 51,0, einem -Wert von 2,52 und einem r&sub4;&sub5;-Wert von 2,40, kombinierte Preßlinge her und untersuchten ihre tatsächliche Preßverformbarkeit. Als Ergebnis zeigte sich, daß die tatsächliche Preßverformbarkeit der obigen kaltgewalzten Stahlbänder (einschließlich des obigen Stahlbandes von ganz ausgezeichneter Qualität mit El gleich 51,0, gleich 2,52 und r&sub4;&sub5; gleich 2,40) trotz ihrer hervorragenden El-, - und r&sub4;&sub5;- Werte in vielen Fällen schlecht war. Angesichts der bisher ge wonnenen Erkenntnisse ist dies nahezu unglaublich. Außerdem stellten die Erfinder unter Verwendung eines sehr phosphorarmen Stahls einen kaltgewalzten Stahl mit extrem hohem El-Wert her (El&sub4;&sub5; ≥ 55%; r&sub4;&sub5; ≥ 2,2) und untersuchten dessen kombinierte Preßverformbarkeit. Das Ergebnis war eine schlechte Verformbarkeit, ebenso wie im Falle der obigen kaltgewalzten Bänder.
Dann untersuchten die Erfinder die Beziehung zwischen der kombinierten Preßverformbarkeit und den Kennwerten der Stahlwerkstoffe eingehender, und es zeigte sich, daß das Stahlband eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit aufweisen kann, (1) wenn das Stahlband einen T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 aufweist und (2) wenn der B-Gehalt höchstens 0,0004 Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als 0,0002 Gew.-% beträgt. Ferner wurde festgestellt, daß (3) eine noch bessere kombinierte Preßverformbarkeit erzielbar ist, wenn die Oberflächenrauhigkeit des Stahlbandes auf einen Wert Ra von 0,2 bis 1,0 µm eingestellt wird. Das obige kaltgewalzte Stahlband wurde (wie im Lecture Report of Japan Steel Association, Bd. 3, Nr. 6 (1990) 1771 berichtet) zur experimentellen Verwendung für eine Ölwanne eines Kraftfahrzeugs hergestellt; das Stahlband enthielt 0,0008 Gew.-% B, um eine fertigungsbedingte Sprödigkeit nach seiner Umformung zu einer rechteckigen Schale zu verhindern, und es besteht die Ansicht, daß dies beim eigentlichen Preßvorgang zu der obenerwähnten schlechten kombinierten Preßverformbarkeit führt.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen diesen kombinierten Preßverformbarkeiten und den Kennwerten des Materials im einzelnen darstellt, und man wird erkennen, daß das Stahlband eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit aufweisen kann, wenn (1) das Stahlband einen T.S&sub4;&sub5;- Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 aufweist und wenn (2) der B-Gehalt höchstens 0,0004 Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als 0,0002 Gew.-% beträgt.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Untersuchung der kombinierten Preßverformbarkeit beim konkreten Preßvorgang für Stahlbänder mit einem T.S&sub4;&sub5;-Wert von 29,5 kp/mm², einem r&sub4;&sub5;-Wert von 2,14 und einem B-Gehalt von höchstens 0,0002 darstellt, deren Oberflächenrauhigkeit durch Nachwalzen mit einem Reduktionsgrad von 0,8% auf einen Wert Ra von 0,2 bis 1,0 µm eingestellt wurde. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße, auf eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 µm eingestellte Stahlband eine weiter verbesserte kombinierte Preßverformbarkeit aufweist und daß das erfindungsgemäße Stahlband beim konkreten Preßvorgang zum Formen eines Preßlings von komplizierter Form, wie z. B. eines Radkasteninnenblechs mit einem tiefgezogenen Abschnitt, einem streckgezogenen Abschnitt und einem Wulst, eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit aufweist und damit von hohem industriellen Wert ist. Wenn übrigens das erfindungsgemäße kaltgewalzte Stahlband als Trägerblech (Trägermaterial) für ein oberflächenbehandeltes Stahlband verwendet wird, wie z. B. für ein galvanisch verzinktes Stahlband, dann kann dieses oberflächenbehandelte Stahlband gleichfalls eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit aufweisen und bietet somit die Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Obwohl es schwierig ist, klar zu analysieren, weshalb die hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit mit dem erfindungsgemäßen Stahlband gemäß der obigen Beschreibung erreicht werden kann, besteht die Ansicht, daß dies aus den folgenden Gründen geschieht:
(1) Es besteht die Ansicht, daß ein T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² für das Stahlband deshalb unerläßlich ist, weil der Preßverformbarkeitsgrenzwert beim konkreten Preßvorgang für ein Erzeugnis von komplizierter Form (z. B. ein Radkasteninnenblech) mit einem tiefgezogenen Abschnitt, einem streckgezogenen Abschnitt und einem Wulst im allgemeinen durch eine Reibungswiderstandskraft und einen Bruchwiderstand (T.S&sub4;&sub5;) des Stahlbandes bestimmt wird, die beide auftreten, wenn das Stahlband an einem von einer Werkzeugschulter abgerundeten Teil des tiefgezogenen Abschnitts oder des Wulstabschnitts fließt. (Bei den meisten tiefgezogenen Teilen liegt der am stärksten gezogene Abschnitt in 45º-Richtung des Stahlbandes). Daher glaubt man, daß ein T.S&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 28,5 kp/mm² für einen derartigen kombinierten Preßling für ein Kraftfahrzeug unerläßlich ist. Man glaubt, daß das in der obengenannten ungeprüften JP-A-63-76 848 offenbarte Material mit extrem hohem El&sub4;&sub5;-Wert deshalb eine schlechtere kombinierte Preßverformbarkeit aufweist, weil der für die kombinierte Preßverformbarkeit erforderliche T.S&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 28,5 kp/mm² wegen des zu hohen El-Wertes nicht gehalten werden kann. übrigens besteht die Ansicht, daß bei einem T.S&sub4;&sub5;-Wert von mehr als 31,0 kp/mm² die kombinierte Preßverformbarkeit niedriger wird, weil die Streckbarkeit des Stahlbandes abnimmt.
(2) Der Wert von r&sub4;&sub5; muß mindestens 1,90 betragen, um die Tiefziehfähigkeit in 45º-Richtung zu erhöhen, wie oben beschrieben. Zum Beispiel kann bei r&sub4;&sub5; ≤ 1,85, wie in der ungeprüften JP-A-61-113 724 beschrieben, keine gute kombinierte Preßverformbarkeit erreicht werden.
(3) Weshalb der B-Gehalt h-chstens 0,0004 Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als 0,0002 Gew.-% betragen sollte, ist nicht klar; verschiedene, von den Erfindern durchgeführte Untersuchungen ergaben jedoch den Hinweis, daß in vielen Fällen kaltgewalzte Stahlbänder, die mindestens 0,0005 Gew.-% B enthielten, bei Zugversuchen eine niedrigere lokale Dehnung aufwiesen, als Bänder mit der gleichen Zugfestigkeit (T.S).
Daher wird ein solches Stahlband mit niedrigem lokalem Dehnungswert für seine Zugfestigkeit einer starken Biegung und Rückbiegung unterworfen, wenn das Stahlband an dem von einer Werkzeugschulter abgerundeten Teil des tiefgezogenen Abschnitts oder des Wulstabschnitts fließt, so daß sich die Preßverformbarkeit wegen des niedrigen lokalen Dehnungswertes stark verschlechtert. Es besteht die Ansicht, daß dies beim Pressen leicht zum Bruch führt.
(4) Nachstehend wird erläutert, weshalb das auf eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 µm eingestellte Stahlband eine bessere kombinierte Preßverformbarkeit aufweist. Wenn das Stahlband an dem von einer Werkzeugschulter abgerundeten Teil des tiefgezogenen Abschnitts oder des Wulstabschnitts fließt, erfährt die Oberfläche des Stahlbandes eine hohe Druckbeanspruchung durch ein Werkzeug, während das Stahlband eine starke Biegung und Rückbiegung erfährt, so daß der rauhe Abschnitt an der Oberfläche des Stahlbandes plastisch zu einer glatten Oberfläche verformt wird. Man glaubt, daß die für diese plastische Verformung erforderliche Energie einen Widerstand bietet, wenn das Stahlband an dem von der Werkzeugschulter abgerundeten Teil des tiefgezogenen Abschnitts oder des Wulstabschnitts fließt. Daher erfährt das auf die Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 p.m zugerichtete Stahlband einen geringeren Widerstand, wenn das Stahlband an dem von der Werkzeugschulter abgerundeten Teil des tiefgezogenen Abschnitts oder des Wulstabschnitts fließt, wodurch eine verbesserte kombinierte Preßverformbarkeit erreicht wird. Wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra kleiner als 0,2 µm ist, verringert sich die Unebenheit der Stahlbandoberfläche, und die auf der Stahlbandoberfläche vorhandene Ölmenge wird verringert, und daher wird das Öl wahrscheinlich von der Stahlbandoberfläche entfernt. Man glaubt, daß infolgedessen der Reibungswiderstand zunimmt, so daß die Wahrscheinlichkeit für ein Fließen des Stahlbandes abnimmt und die tatsächliche Preßfähigkeit nicht so stark verbessert werden kann, wie erwartet.
Die in den obigen Abschnitten (1), (2) und (3) erwähnten Effekte können zwar unabhängig voneinander wirksam sein, aber die Kombination dieser Effekte führt dazu, daß das erfindungsgernäße kaltgewalzte Stahlband eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit aufweist. Wenn außerdem die im obigen Abschnitt (4) erwähnte Bedingung erfüllt ist, kann eine noch bessere Preßverformbarkeit erreicht werden. Daß das kaltgewalzte Stahlband aus höchstens 0,0025 Gew.-% C, höchstens 0,05 Gew.-% Si, höchstens 0,30 Gew.-% Mn, mindestens 0,007 Gew.-% und höchstens 0,030 Gew.-% P, höchstens 0,020 Gew.-% S, höchstens 0,080 Gew.-% löslichem Al, höchstens 0,0030 Gew.-% N, mindestens 0,025 Gew.-% und höchstens 0,120 Gew.-% Ti, mindestens 0,003 Gew.-% und höchstens 0,020 Gew.-% Nb, höchstens 0,0004 Gew.-% B und im übrigen aus Fe und zufälligen Verunreinigungen besteht, läßt sich dadurch erklären, daß dies die Grundbestandteile für eine wirtschaftliche großtechnische Herstellung des kaltgewalzten Stahlbandes von hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit mit den obigen Kennwerten sind.
Als nächstes wird die in den obigen Erfindungsgegenständen (2) und (4) beschriebene Erfindung erläutert.
Die in den obigen Erfindungsgegenständen (2) und (4) beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des in den obigen Erfindungsgegenständen (1) und (3) beschriebenen kaltgewalzten Stahlbandes mittels Durchlaufglühen. Die Merkmale der in den obigen Erfindungsgegenständen (2) und (4) beschriebenen Erfindung sind:
(a) Abstimmen der Produktionsbedingungen, um die Kennwerte des herzustellenden kaltgewalzten Stahlbandes in Übereinstimmung mit den erfindungsgemäßen Kennwerten in den obigen Erfindungsgegenständen (1) und (3) zu bringen und das kaltgewalzte Stahlband zu erzeugen, das die erste Bedingung der Erfindung erfüllt, wodurch ein Verfahren zur Herstellung des kaltgewalzten Stahlbandes mit hervorragender, bisher noch nicht erreichter kombinierter Preßverformbarkeit geschaffen wird; und
(b) Vorgabe der Stahlzusammensetzung, der Warmwalzbedingungen, der Kaltwalzbedingungen, der Durchlaufglühbedingungen und der Nachwalzbedingungen, um ein Verfahren zur Herstellung des kaltgewalzten Stahlbandes mit hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit zu schaffen, das einen T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 sowie eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 µm aufweist (der obige Erfindungsgegenstand (4)).
Im folgenden werden die Produktionsbedingungen ausführlich beschrieben.
C ist ein sehr wichtiges Element für die Herstellung des kaltgewalzten Stahlbandes mit einem r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 mittels Durchlaufglühen, und wenn der C-Gehalt 0,0025 Gew.-% übersteigt, kann dieser Kennwert nicht erreicht werden. Daher sollte der obere Grenzwert des C-Gehalts nicht über 0,0025 Gew.-% liegen.
Wenn der Gehalt eines der Elemente Si, Mn, S und N ansteigt, verringert sich r&sub4;&sub5;, und der Kennwert r&sub4;&sub5; von mindestens 1,90 kann nicht erreicht werden. Daher sind Werte von höchstens 0,05 Gew.-% Si, höchstens 0,30 Gew.-% Mn, höchstens 0,020 Gew.-% S und höchstens 0,0030 Gew.-% N vorgeschrieben.
Wenn der Gehalt von P niedriger als 0,007 Gew.-% ist, dann ist es schwierig, einen T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 kp/mm² zu erhalten. Auch wenn dieser Gehalt 0,030 Gew.-% übersteigt, wird die durch das Tiefziehen hervorgerufene Sprödigkeit zu stark, und daher ist dieser Gehalt auf höchstens 0,030 Gew.-% begrenzt.
Lösliches Al wird gewöhnlich als Desoxidationsmittel verwendet. Bei dem erfindungsgemäßen Stahl ist es jedoch nicht unerwünscht, eine Ti-Desoxidation herbeizuführen, und daher besteht keine Notwendigkeit, den unteren Grenzwert von löslichem Al zu spezifizieren. Mit steigendem Gehalt des löslichen Al nimmt der r&sub4;&sub5;-Wert ab, so daß der Kennwert von mindestens 1,90 kaum erreicht wird. Daher ist dieser Gehalt auf höchstens 0,080 Gew.-% begrenzt.
Ti ist ein sehr wichtiges Element für das Erreichen eines r&sub4;&sub5;-Wertes von mindestens 1,90, und wenn der Ti-Gehalt niedriger ist als 0,025 Gew.-%, dann kann dieser Kennwert nicht erreicht werden. Auch wenn der Ti-Gehalt 0,120 Gew.-% übersteigt, wird der T.S&sub4;&sub5;-Wert höher als 31,0 kp/mm². Daher ist der Ti-Gehalt auf 0,025 Gew.-% bis 0,120 Gew.-% begrenzt.
Nb ist ein noch wichtigeres Element als Ti, um einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 zu erreichen, und wenn der Nb-Gehalt niedriger ist als 0,003 Gew.-%, dann kann dieser Kennwert nicht erreicht werden. Auch wenn der Nb-Gehalt 0,020 Gew.-% übersteigt, ergibt sich eine hohe Rekristallisationstemperatur, und die Kristallkörnung wird feiner, so daß der T.S&sub4;&sub5;- Wert höher wird als 31,0 kp/mm². Daher ist der Nb-Gehalt auf 0,003 Gew.-% bis 0,020 Gew.-% begrenzt.
B ist ein Element, das die durch das Tiefziehen hervorgerufene Sprödigkeit deutlich verbessert, und gleichzeitig weist das kaltgewalzte Stahlband mit mehr als 0,005 Gew.-% B im Vergleich zu einem Band mit gleicher Zugfestigkeit (T.S), wie oben beschrieben, bei einem zugversuch einen niedrigeren lokalen Dehnungswert auf, mit dem Ergebnis, daß keine gute kombinierte Preßverformbarkeit erreicht werden kann. Daher sollte der B-Gehalt nicht mehr als 0,0004 Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als 0,0002 Gew.-% betragen.
Das Warmwalzen unter den besonderen Bedingungen dient dazu, C mit Ti zu TiC zu verbinden und dadurch C unschädlich zu machen und außerdem durch die kombinierten Wirkungen, die durch die Zugabe von mindestens 0,025 Gew.-% Ti und mindestens 0,003 Gew.-% Nb erzielt werden, eine feine Kristallkörnung des warmgewalzten Bandes zu erreichen.
Die Erwärmungsbedingungen vor dem Warmwalzen sind nicht besonders beschränkt und können gewohnliche Erwärrnungsbedingungen sein. Um jedoch ein weicheres Stahlband zu erhalten, wird vorzugsweise eine Erwärmungstemperatur (nachstehend als "SRT" bezeichnet) von nicht mehr als 1100ºC verwendet.
Wenn die Endtemperatur des Warmwalzens weniger als 880ºC beträgt, erhält man eine grobe Kristallkörnung, so daß der Wert von r&sub4;&sub5; deutlich abnimmt. Auch wenn diese Endtemperatur 940ºC übersteigt, wird die Kristallkörnung zu grob, so daß ein r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 nicht erreicht werden kann. Daher sollte die Endtemperatur 880 bis 940ºC betragen.
Die Haspel- oder Aufwickeltemperatur (nachstehend als "C.T" bezeichnet) ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Förderung der Ausscheidung von TiC und seines Grobgefüges, um einen besonders hervorragenden r&sub4;&sub5;-Wert zu erhalten. Wenn diese Temperatur niedriger als 680ºC ist, dann sind die Ausscheidung und das Grobgefüge von TiC ungenügend, so daß der r&sub4;&sub5;-Wert niedrig ist. Übersteigt diese Temperatur 680ºC, dann werden die Ausscheidung und das Grobgefüge von TiC gefördert, so daß der r&sub4;&sub5;-Wert verbessert wird. Übersteigt diese Temperatur 720ºC, dann tritt eine grobkörnige Ausscheidung von TiC auf, so daß ein ausgezeichneter r&sub4;&sub5;-Wert erzielt werden kann. Wenn diese Temperatur 770ºC übersteigt, wird der Kristall grobkörnig, so daß der r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 nicht erreicht werden kann. Daher sollte die Aufwickeltemperatur 720 bis 770ºC betragen. Folglich ist das Aufwickeln des Bandes bei Temperaturen von mindestens 720ºC ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, um den hervorragenden r&sub4;&sub5;-Wert (von mindestens 1,90) zu erreichen, und in dieser Hinsicht unterscheidet sich das vorliegende Verfahren stark von einem in der ungeprüften JP-A-61-276 930 offenbarten Verfahren, bei dem ein Band bei Temperaturen von höchstens 710ºC aufgewickelt wird.
Um eine feine Kristallkörnung des warmgewalzten Bandes zu erreichen, muß das Band mit einer Geschwindigkeit von mindestens 50ºC/s und innerhalb von höchstens 1,5 s nach Beendigung des Walzens mindestens auf 850ºC abgekühlt werden. Wenn die Abkühlung später als zu dem obigen Zeitpunkt beginnt oder wenn der Temperaturbereich der Abkühlung sowie die Abkühlungsgeschwindigkeit die obigen Bedingungen nicht erfüllen, wird die Kristallkörnung zu groß, so daß der r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 nicht erreicht werden kann.
Wenn der Reduktionsgrad beim Kaltwalzen weniger als 70% beträgt, verringert sich der r&sub4;&sub5;-Wert, so daß man nicht das gewünschte erfindungsgemäße kaltgewalzte Stahlband erhalten kann. Daher sollte der Reduktionsgrad beim Kaltwalzen mindestens 70% betragen.
Wird das Rekristallisationsglühen bei einer Temperatur von 750 bis 900ºC ausgeführt, dann kann man das gewünschte erfindungsgemäße kaltgewalzte Stahlband erhalten, wobei keine andere Bedingung erfüllt zu werden braucht. Wenn die Glühtemperatur niedriger als 750ºC ist, läßt sich der r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 nicht erreichen. Wenn die Glühtemperatur 900ºC übersteigt, wird die Kristallkörnung zu grob, so daß der T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 kp/mm² nicht erreicht werden kann. Daher ist die Glühtemperatur auf 750 bis 900ºC begrenzt.
Ohne besondere Einschränkung für das Nachwalzen (nachstehend als "S.P" bezeichnet) läßt sich unter normalen Bedingungen eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit erreichen; um jedoch ein Stahlband mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 µm zu erhalten, die für eine noch bessere kombinierte Preßverformbarkeit erforderlich ist (wie im obigen Erfindungsgegenstand (4) beschrieben) ist ein Nachwalzen (S.P) mit einem Reduktionsgrad von mindestens 0,3% notwendig. Bei zu geringer Oberflächenrauhigkeit des mittels Durchlaufglühen hergestellten Stahlbandes kommt es beim Herumlaufen des Stahlbandes um eine Herdrolle während des Durchlaufglühens zum Rutschen des Stahlbandes auf der Herdrolle infolge der zu geringen Reibung zwischen Stahlband und Herdrolle, und im Ergebnis führt das Stahlband in einem Durchlaufglühofen eine schlängelnde Bewegung aus, so daß das Stahlband an der Ofenwand scheuern oder diese aufreißen kann. Daher wird das Stahlblech beim Kaltwalzen so behandelt, daß es eine hohe Oberflächenrauhigkeit erhält. Um daher eine derart rauhe Oberfläche des geglühten Stahlbandes durch das Nachwalzen bzw. Dressieren auf eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 µm zu bringen, muß das Nachwalzen des Stahlbandes mit einem Reduktionsgrad von mindestens 0,3% erfolgen. Andernfalls würde man die Oberflächenrauhigkeit Ra von höchstens 1,0 µm auch bei geringer Oberflächenrauhigkeit einer Dressierwalze nicht erreichen. Der obere Grenzwert des Dressierreduktionsgrades sollte etwa 1,5% betragen, was gleich dem oberen Grenzwert des Dressierreduktionsgrades ist, der normalerweise bei gewöhnlichen kaltgewalzten Stahlbändern angewandt wird. Die Oberflächenrauhigkeit des Stahlbandes kann durch Festlegen der Oberflächenrauhigkeit der Dressierwalze und des Walzreduktionsgrades beim Dressieren kontrolliert werden.
Die vorliegende Erfindung läßt sich nicht nur auf das Verfahren zur Herstellung des kaltgewalzten Stahlbandes anwenden, sondern auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerblechs (Trägermaterials) für ein galvanisiertes (z. B. verzinktes oder verzinntes) Stahlband und eines Trägerblechs für ein oberflächenbehandeltes Stahlband, wie z. B. für ein mit einer organischen Schicht überzogenes Stahlband. Die Kennwerte der Eigenschaften eines solchen oberf lächenbehandelten Stahlbandes werden durch die Kennwerte der Eigenschaften (z. B. die Härte) des Metalls oder der Legierung, das (die) auf die Oberfläche des Stahlbandes aufgebracht wird, und durch die Dicke der aufgebrachten Schicht bestimmt, so daß gewöhnlich die Fließgrenze (Y.P.) und die Zugfestigkeit (T.S) hohe Werte erreichen, während die Dehnung (El) und der r-Wert niedrig werden. Die Preßverformbarkeit des oberflächenbehandelten Stahlbandes wird jedoch nicht durch die Kennwerte des beschichteten Stahlbandes einschließlich der aufgebrachten Schicht bestimmt, sondern durch die Eigenschaften des Trägermaterials oder Trägerblechs (d. h. des eigentlichen Stahlbandes). Wenn nämlich die Kennwerte (die Eigenschaften und die Oberflächenrauhigkeit) des Trägerblechs des oberflächenbehandelten Stahlbandes die Bedingungen der vorliegenden Erfindung erfüllen, kann eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit erreicht werden. Daher kann das oberflächenbehandelte Stahlband mit hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit unter Verwendung des erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahlbandes als Trägerblech hergestellt werden.

Beispiele

Die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen beschrieben.
Unter Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen und der in Tabelle 2 dargestellten Warmwalzbedingungen (Endtemperatur: 910 bis 930ºC) wurden warmgewalzte Stahlbänder (Dicke 4 mm) hergestellt und dann auf eine Dicke von 0,8 mm kaltgewalzt. Dann wurde jedes der kaltgewalzten Stahlbänder 60 Sekunden bei 820ºC mittels Durchlaufglühen rekristallisierend geglüht, danach auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend nachgewalzt, um dadurch das kaltgewalzte Stahlband zu erhalten.
Die Kennwerte der mechanischen Eigenschaften (T.S&sub4;&sub5;-, El&sub4;&sub5;-, r&sub4;&sub5;-Werte) und die Oberflächenrauhigkeit Ra der so erhaltenen kaltgewalzten Stahlbänder wurden gemessen. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Um die tatsächliche Preßverformbarkeit kombinierter Preßlinge zu untersuchen, wurden konkrete Preßversuche von Radkasteninnenblechen durchgeführt, und ihr Preßfehleranteil wurde untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Die Stähle A, B und E liegen hinsichtlich der Zusammensetzung außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs, und die Stähle C, D und F liegen innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs.
Die Proben Nr. 3, 4, 5, 6, 8 und 12 wurden nach den obigen Erfindungsgegenständen (1) und (2) hergestellt, und jede dieser Proben hatte einen T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31, kp/mm² und einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90, die erforderlich sind, um eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit zu erhalten, und ihr Preßfehleranteil betrug nicht mehr als 0,7%. Folglich zeigten diese Proben hervorragende Werte. Von diesen Proben wurden die Proben Nr. 5,6, 8 und 12 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, wie in den obigen Erfindungsgegenständen (3) und (4) beschrieben, und sie hatten eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 bis 1,0 µm, und ihr Preßfehleranteil betrug nicht mehr als 0,2%, d. h. sie zeigten noch bessere Ergebnisse.
Die Proben Nr. 1, 2, 7, 9, 10, 11, 13 und 14 waren herkömmliche Beispiele oder Vergleichsbeispiele, und jede von ihnen konnte nur einen Preßfehleranteil von nicht weniger als 2,2% erreichen. Tabelle 1 Stahl Zusammensetzung Anmerkung nicht erfindungsgemäß erfindungsgemäß Tabelle 2 Probe Nr. Stahl Warm mechanische Eigenschaften Preß-fehler-anteil Anmerkung herkomml. Beispiel vorlieg. Erfindung Vergleichs-beispiel - Forts. -vorlieg. Erfindung Vergleichs-beispiel tQ: Zeit vom Ende des Warmwalzens bis zum Beginn der Abkühlung a: Abkühlungsgeschwindigkeit der Aufwickeltemperatur (ROT)
Die Probe 12 ist das erfindungsgemäße Beispiel, bei dem das erfindungsgemäße, als Trägerblech dienende kaltgewalzte Stahlband galvanisch mit Zn-Ni beschichtet wurde (Belag: 30 g/mm²), und die Kennwerte stellen diejenigen des Trägerblechs dar.
1kp/mm² = 10 MPa
Die Probe Nr. 1 ist ein herkömmliches Beispiel, hergestellt aus sehr kohlenstoffarmern Stahl, der Ti, aber kein Nb enthält. Die erhaltenen Kennwerte dieser Probe waren für T.S&sub4;&sub5; und r&sub4;&sub5; ungenügend, und diese Probe konnte überhaupt nicht gezogen werden und wies einen Preßfehleranteil von 100% auf.
Die Probe Nr. 2 ist ein Vergleichsbeispiel, bei dem der P-Gehalt (0,003 Gew.-%) nicht innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegt. Von den erhaltenen Kennwerten waren El&sub4;&sub5; und r&sub4;&sub5; (mechanische Eigenschaften) die besten unter allen Proben. Der Preßfehleranteil beim konkreten Pressen des Radkasteninnenblechs war jedoch nicht besser als 4,2%. Aus dieser Tatsache ist erkennbar, daß es für den konkreten Preßvorgang des Radkasteninnenblechs oder ähnlicher Teile unerläßlich ist, einen T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90 zu erzielen, wie bei dem erfindungsgemäßen Stahlband.
Die Proben Nr. 3, 4, 5, 6 und 8 sind die erfindungsgemäßen Beispiele, bei denen die Zusammensetzung und die Warmwalzbedingungen innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs vaniert wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 dargestellt. Wenn die Herstellungsbedingungen innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegen, können die zum Erzielen einer hervorragenden kombinierten Preßverformbarkeit notwendigen Kennwerte erreicht werden, d. h. ein T.S&sub4;&sub5;-Wert von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und ein r&sub4;&sub5;-Wert von mindestens 1,90, und der Preßfehleranteil des Stahlbandes ist hervorragend niedrig, d. h. er beträgt höchstens 0,7%. Wie ferner bei den Proben Nr. 5, 6 und 8 erkennbar, kann durch Begrenzen der Oberflächenrauhigkeit Ra des Stahlbandes auf 0,2 bis 1,0 µm der Preßfehleranteil des Stahlbandes weiter auf nicht mehr als 0,2% verringert werden.
Die Probe Nr. 7 ist ein Vergleichsbeispiel mit hohem B- Gehalt (0,0008 Gew.-%), und obwohl die Werte von T.S&sub4;&sub5; und r&sub4;&sub5; des erhaltenen Stahlbandes innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegen, ist der Preßfehleranteil ziemlich schlecht (3,8%). Dies wird dem Umstand zugeschrieben, daß der Wert der lokalen Dehnung beim Zugversuch des Stahlbandes wegen des hohen B-Gehalts von 0,0008 Gew.-% erniedrigt wurde. Daraus ist auch erkennbar, daß die Begrenzung des B-Gehalts auf höchstens 0,0004 Gew.-% wichtig ist.
Die Proben Nr. 9, 10 und 11 sind Vergleichsbeispiele, bei denen die Warmwalzbedingungen außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegen, wie in Tabelle 2 dargestellt. Das heißt, der tQ-Wert für Probe Nr. 9, der α-Wert der Probe Nr. 10 und der C.T-Wert der Probe Nr. 11 liegen außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs, und der r&sub4;&sub5;-Wert jeder dieser Proben ist ungenügend (d. h. kleiner als 1,90), und außerdem ist der Preßfehleranteil schlecht (mindestens gleich 2,2).
Die Probe Nr. 12 ist ein erfindungsgemäßes Beispiel, bei dem das als Trägerblech dienende erfindungsgemäße kaltgewalzte Stahlband galvanisch mit Zn-Ni (Belag: 30 g/mm²) beschichtet wurde. Man wird erkennen, daß eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit erzielt werden kann, wenn die Kennwerte des Trägerblechs die Anforderungen für das erfindungsgemäße Stahlband erfüllen.
Die Probe Nr. 13 ist ein Verleichsbeispiel, bei dem El&sub4;&sub5; ziemlich hoch (55,7%), T.S&sub4;&sub5; aber niedrig ist (27,5 kp/mm²) (diese Kennwerte sind ähnlich den Werten, die in der ungeprüften JP-A-63-76 848 offenbart wurden), und der Preßfehleranteil ist schlecht (4,1%), wie in Tabelle 2 dargestellt.
Die Probe Nr. 14 ist ein Vergleichsbeispiel mit niedrigern C.T-Wert (620ºC), das im allgemeinen nach dem Verfahren der ungeprüften JP-A-61-276 930 hergestellt wurde; der r&sub4;&sub5;- Wert beträgt nur 1,83, und der Preßfehleranteil ist schlecht (3,1%), wie in Tabelle 2 dargestellt.
Wie oben beschrieben, erreicht das kaltgewalzte Stahlband gemäß dem obigen Erfindungsgegenstand (1) eine hervorragende kombinierte Preßverformbarkeit. Nach dem im obigen Erfindungsgegenstand (2) erwähnten Verfahren kann das kaltgewalzte Stahlband mit hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit hergestellt werden. Ferner kann das kaltgewalzte Stahlband gemäß dem obigen Erfindungsgegenstand (3) eine noch bessere kombinierte Preßverformbarkeit aufweisen. Außerdem kann gemäß dem obigen Erfindungsgegenstand (4) das kaltgewalzte Stahlband mit noch besserer kombinierter Preßverform
barkeit hergestellt werden. Daher ist die vorliegende Erfin dung von großem industriellem Wert.

Claims

1. Kaltgewalztes Stahlband mit hervorragender kombinierter Preßverformbarkeit, bestehend aus höchstens 0,0025 Gew.-% C, höchstens 0,05 Gew.-% Si, höchstens 0,30 Gew.-% Mn, mindestens 0,007 Gew.-% und höchstens 0,030 Gew.-% P, höchstens 0,020 Gew.-% S, höchstens 0,080 Gew.-% löslichem Al, höchstens 0,0030 Gew.-% N, mindestens 0,025 Gew.-% und höchstens 0,120 Gew.-% Ti, mindestens 0,003 Gew.-% und höchstens 0,020 Gew.-% Nb, höchstens 0,0004 Gew.-% B, wobei der Rest aus Fe und zufälligen Verunreinigungen besteht, wobei das Stahlband eine Zugfestigkeit in 45º-Richtung (ausgedrückt als TS&sub4;&sub5;) von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r-Wert in 45º-Richtung (ausgedrückt als r&sub4;&sub5;) von mindestens 1,90 aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbandes mit hervorragender Preßverformbarkeit, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen einer Stahlbramme, bestehend aus höchstens 0,0025 Gew.-% C, höchstens 0,05 Gew.-% Si, höchstens 0,30 Gew.-% Mn, mindestens 0,007 Gew.-% und höchstens 0,030 Gew.-% P, höchstens 0,020 Gew.-% S, höchstens 0,080 Gew. -% löslichem Al, höchstens 0,0030 Gew.-% N, mindestens 0,025 Gew.-% und höchstens 0,120 Gew.-% Ti, mindestens 0,003 Gew.-% und höchstens 0,020 Gew.-% Nb, höchstens 0,0004 Gew.-% B, wobei der Rest aus Fe und zufälligen Verunreinigungen besteht;

Erhitzen der Stahlbramme und Warmfertigwalzen bei Endtemperaturen von 880 bis 940ºC zum Formen eines Warmbandes;

anschließender Beginn der Abkühlung des Stahlbandes auf mindestens 850ºC innerhalb von 1,5 s nach Beendigung des Warmfertigwalzens, um das Stahlband mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 200ºC/s abzukühlen, und Aufwickeln des warmgewalzten Stahlbandes bei Temperaturen von 720 bis 770ºC;

anschließendes Kaltwalzen des Stahlbandes mit einem Walzreduktionsgrad von mindestens 70%; und anschließendes Rekristallisationsglühen des kaltgewalzten Stahlbandes bei Temperaturen von 750 bis 900ºC mittels Durchlaufglühen,

wobei das kaltgewalzte Stahlband eine Zugfestigkeit in 45º-Richtung (ausgedrückt als T5&sub4;&sub5;) von 28,5 bis 31,0 kp/mm² und einen r-Wert in 45º-Richtung (ausgedrückt als r&sub4;&sub5;) von mindestens 1,90 aufweist.

3. Kaltgewalztes Stahlband nach Anspruch 1, wobei eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) des Stahlbandes längs seiner Mittelachse 0,2 bis 1,0 µm beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Stahlband nach dem Rekristallisationsglühen einem Nachwalzen mit einem Walzreduktionsgrad von mindestens 0,3% unterworfen wird, um die Oberflächenrauhigkeit (Ra) des Stahlbandes auf 0,2 bis 1,0 µm zu bringen.