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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft kaltgewalztes Stahlblech, dessen
Verwendung für
Kompressorabdeckungen, Ölwanne
für Kraftfahrzeuge
und dergleichen vorteilhaft ist, insbesondere das mit guter Tiefziehbarkeit
mit einer Dicke von nicht weniger als 1,2 mm, und betrifft auch
ein Verfahren für
dessen Herstellung.
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STAND DER
TECHNIK
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Viele
Teile von Kompressorabdeckungen, Ölwanne für Kraftfahrzeuge und dergleichen
werden durch Tiefziehen eines dicken Stahlblechs hergestellt und
es wird erwünscht,
dass ein Stahlblech für
diese Anwendungen einen hohen r-Wert aufweist. Dickes Stahlblech
mit einer Dicke von nicht weniger als 1,2 mm und mit einem r-Wert
von 2,0 wird in einem herkömmlichen
Warmwalzen-Kaltwalzenverfahren hergestellt. Die Menge an Stahlblech,
die in Artikel umgeformt wird, steigt und es wird erwünscht, dass
Stahlartikel komplizierte Formen aufweisen, hierfür ist es
wünschenswert,
dass das Stahlblech einen viel höheren
r-Wert besitzt.
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Zum
Herstellen von kaltgewalztem Stahlblech mit einem hohem r-Wert ist
ein Verfahren umfassend Warmwalzen des Stahls in einem Schmierzustand
bei einer End-Lieferungstemperatur, die innerhalb einem Bereich
von nicht höher
als der Ar3 Umwandlungspunkt des Stahls
liegt (Schmierwarmwalzen), wie beispielsweise gemäß der japanischen
veröffentlichten
Patentanmeldung (JP-A) Sho-61-119621, Hei-3-150316, etc. bekannt.
Gemäß der JP-A
Hei-3-150916 soll das hergestellte Stahlblech einen r-Wert von ungefähr 2,9 haben.
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Um
jedoch ein Stahlblech mit einem solchen r-Wert gemäß dem bekannten
Verfahren zu erhalten, muss der Stahl Schmierwarmwalzen bei einem
Reduktionsverhältnis
von höher
als 90%, und dann Kaltwalzen bei einem Reduktionsverhältnis von
75% oder mehr unterworfen werden. Beispielsweise, gemäß dem in
der JP-A Sho-61-119621 of fenbarten Verfahren, wo der Stahl Schmierwarmwalzen
bei einem Reduktionsverhältnis
von nicht höher
als 90%, und dann Kaltwalzen bei einem Reduktionsverhältnis von
weniger als 75% unterworfen wird, konnten der r-Wert des resultierenden
Stahlblechs höchstens
ungefähr
2,0 sein.
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Der
Grund hierfür
ist, dass während
des Walzenvorgangs des Stahls durch Schmierwarmwalzen, gefolgt von
Kaltwalzen auf ein derartiges niedriges Reduktionsverhältnis, der
Stahl nicht zufriedenstellend die Wirkung des Schmierwarmwalzens
nutzen konnte. Deshalb war es bei dem bekannten Stand der Technik
extrem schwierig, den r-Wert von kaltgewalzten dicken Stahlblechen
zu erhöhen,
bei welchen das Reduktionsverhältnis
nicht auf ein zufrieden stellendes Niveau verringert werden konnte.
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Insbesondere,
bei den herkömmlichen
Walzverfahren, muss die Dicke der zu walzenden Bramme höchstens
ungefähr
200 mm oder so ähnlich
sein, und das Reduktionsverhältnis
in dem Grobwarmwalzschritt muss wenigstens 85% sein, damit die Stahlkörner in
dem Schmierwalzschritt vor dem Endwalzschritt für Endfertigung ausreichend
verfeinert werden können.
Deshalb sollte aus diesen Gründen
die Dicke des zu walzenden Vorbleches in der tatsächlichen
Fertigungslinie der herkömmlichen
Walzprozesse höchstens
ungefähr
30 mm oder ähnlich
sein. Beim kontinuierlichen Walzen, bei welchem ein Vorblech mit
einem Anderen verbunden wird, sollte die Dicke der zu walzenden
Vorbleche, unter Berücksichtigung
der Aufwickeleigenschaft des hierin verwendeten Vorblechwicklers
höchstens
ungefähr
30 mm sein.
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Wie
oben erwähnt,
konnte die Dicke der Vorbleche, welche in den herkömmlichen
Verfahren gewalzt werden konnten, höchstens ungefähr 30 mm
oder dergleichen sein. Deshalb ist es gemäß des konventionellen Walzverfahrens
extrem schwierig, ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer Dicke von
nicht weniger als 1,2 mm zu erhalten, während die Kombination der Reduktionsverhältnisse
in dem Schmierwarmwalzschritt von nicht weniger als 90% und des
Reduktionsverhältnisses
in dem Kaltwalzschritt von nicht weniger als 75% erfüllt wird. Auch
wenn das Reduktionsverhältnis
in dem Schmierwarmwalzschritt höchstens
86%, und das in dem Kaltwalzschritt unter unterschiedlichen Bedingungen
höchstens
75% sein könnte,
konnte der r-Wert des tatsächlich
gewalzten Blechs höchstens
ungefähr
2,6 oder dergleichen sein.
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Außerdem bildet
der Stand der Technik WO-A-98 28 457 einen Stand der Technik gemäß Artikel
54(3) EPÜ enthalten.
Dieser Stand der Technik offenbart ein Stahlblech mit einer Dicke
von 1,20 nach dem Kaltwalzen und einen r-Wert von 2,90. Ferner,
während
des Verfahrens zum Herstellen dieses bekannten Stahlblechs, wird
das Stahlblech bei einer Temperatur von 910°C für 40 Sekunden rekristallisationsgeglüht.
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Unter
diesen Umständen
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein dickes, kaltgewalztes Stahlblech
mit einer Dicke von nicht weniger als 1,2 mm und mit einem r-Wert
von nicht weniger als 2,95 bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein anwendbares Verfahren
zum Herstellen eines dicken, kaltgewalzten Stahlblechs mit einer
Dicke von nicht weniger als 1,2 mm und mit einem r-Wert von nicht
weniger als 2,95 bereitzustellen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Trotz
der oben genannten Probleme haben wir, die gegenwärtigen Erfinder,
immer noch daran geglaubt, dass die Kombination von Schmierwarmwalzen
und Kaltwalzen die Beste ist, um das beabsichtigte kaltgewalzte,
dicke Stahlblech herzustellen unter Berücksichtigung ihrer Wirkung
zum Verbessern der mechanischen Eigenschaften des erzeugten Stahlblechs
und unter Berücksichtigung
ihrer wirtschaftlichen Aspekte. Unter diesen Umständen haben
wird eifrig studiert, um die oben angedeuteten Probleme in dem Stand
der Technik zu lösen,
und um ein gutes, kaltgewalztes, dickes Stahlblech zu erhalten,
und als ein Ergebnis dessen, haben wir die vorliegende Erfindung
vorgeschlagen. Die Grundlagen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
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Insbesondere
stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten,
dicken Stahlblechs wie in Anspruch 1 angegeben, und ein Stahlblech
wie in Anspruch 3 angegeben, bereit. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in dem abhängigen
Anspruch 2 angegeben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht, welche ein Verfahren zum Messen der Scherspannung
(shear strain) des Stahlblechs zeigt.
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2 ist
ein Graph, welcher den Einfluss der durchschnittlichen Scherspannung
eines end-warmgewalzten Stahlblechs auf den r-Wert des kaltgewalzten
Stahlblechs zeigt.
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3 ist
ein Graph, welcher die Scherspannung eines schmierwarmgewalzten
Stahlblechs, welche in Richtung der Dicke des Stahlblechs variiert,
zeigt.
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4 ist
ein Graph, welcher das Verhältnis
zwischen der durchschnittlichen Scherspannung eines end-warmgewalzten
Stahlblechs und der Dicke davon (Dicke eines warmgewalzten Stahlblechs)
zeigt.
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5 ist
ein Graph, welcher den Einfluss der Dicke des end-warmgewalzten
Stahlblechs (Dicke eines warmgewalzten Stahlblechs) auf den r-Wert
des kaltgewalzten Stahlblechs zeigt.
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6 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche einen in einem Stahlblech geformten Schlitz (Schnitt)
zum Messen der Scherspannung des Stahlblechs gemäß der Erfindung zeigt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Die
Experimente und ihre Daten, auf Basis welcher die Erfinder die Erfindung
verwirklicht haben, werden nachfolgend beschrieben.
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Es
ist allgemein bekannt, dass bei herkömmlichem Warmwalzen eine Scherspannungsschicht
in dem Oberflächenabschnitt
des Stahlblechs geformt wird, wodurch der r-Wert des Stahlblechs
verringert wird. Deshalb, um das Wachstum der Scherspannungsschicht
zu verhindern, ist es wirksam, die Brammen, während sie geschmiert werden,
zu walzen. Andererseits, bei derartiger Schmierwalzung, wird die
Reibungskraft zum Füh ren
der Stahlbleche in die Walzen jedoch verringert. Deshalb ist es
schwierig, die Scherspannungsschicht von einem gewalzten Stahlblech,
nur mittels einer solchen Schmierung komplett zu entfernen. Insbesondere,
bei kaltgewalzten, dicken Stahlblechen auf welche die Erfindung
gerichtet ist, konnte das Reduktionsverhältnis beim Schmierwarmwalzen
und beim Kaltwalzen nicht auf ein zufrieden stellendes Niveau verringert
werden, und es wird angenommen, dass ein solches kaltgewalztes,
dickes Stahlblech an sich sehr von der Scherspannung beeinflusst
wird, um somit einen verringerten r-Wert aufzuweisen.
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In
dieser Situation haben wir, die gegenwärtigen Erfinder, unterschiedliche
Untersuchungen durchgeführt,
um ein Verfahren zum Verringern des Einflusses der Scherspannung
von warmgewalzten Stahlblechen auf den Schritt des Kaltwalzens des
Stahlbleches zu finden. 1 zeigt ein Verfahren zum Messen
der Scherspannung von einem Stahlblech. Wie in 1 gezeigt,
wurde ein Schlitz in einer Stahlblechprobe in die Richtung, senkrecht
zu der Walzrichtung ausgeformt, und von dem Grad der Neigung, θ, des Schlitzes
in der gewalzten Probe wurde die Scherspannung (1 + y)2 tan θ erhalten,
bei welcher θ das
Reduktionsverhältnis
kennzeichnet. Auf diese Weise wurde die Scherspannung an 50 Punkten
bei regelmäßigen Abständen in
Richtung der Dicke der Stahlprobe gemessen, und die gemessenen Daten
wurden in der Richtung der Dicke gemittelt, um die durchschnittliche
Scherspannung zu halten.
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2 bis 5 zeigen
die Daten, welche wir in unseren Experimenten erhalten haben. 2 ist
ein Graph, welcher den Einfluss der durchschnittlichen Scherspannung
des schmierwarmgewalzten Stahlblechs und des Reduktionsverhältnisses
des Stahlblechs auf den r-Wert des kaltgewalzten Stahlblechs zeigt.
Aus 2 geht hervor, dass wenn das Reduktionsverhältnis in
dem Schmierwarmwalzschritt nicht geringer als 65% ist, und wenn
die durchschnittliche Scherspannung des schmierwarmgewalzten Stahlblechs
nicht größer als
0,06 ist, dann wird der r-Wert des kaltgewalzten Stahlblechs signifikant
erhöht. 3 ist
ein Graph, welcher die Scherspannung des schmierwarmgewalzten Stahlblechs
zeigt, welche in der Richtung der Dicke des Stahlblechs variiert.
Wie aus 3 hervorgeht, ist die Scherspannung
innerhalb des Bereichs von ungefähr
0,5 mm von der Oberflächenschicht
konzentriert, unabhängig
von der Dicke des fertig warmgewalzten Stahlblechs, und es geht
hervor, dass die durchschnittliche Scherspannung des warmgewalzten
Stahlblechs verringert werden konnte, wenn das Stahlblech kontrolliert
werden konnte, um eine geeignete große Dicke aufzuweisen.
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Tatsächlich wurde
herausgefunden, dass wenn die Dicke des fertig warmgewalzten Stahlblechs
nicht geringer als 5 mm war, dass dann die durchschnittliche Scherspannung
des Stahlblechs verringert wurde, um nicht größer als 0,06, wie in 4,
zu sein, und der r-Wert des kaltgewalzten Stahlblechs wurde erhöht, um nicht
geringer als 2,9, wie in 5, zu sein.
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In 2 wurden
die Daten von Proben-Nr. 2, 3, 12, 19, 20, 24, 25, 34, 41, 42, 46,
47, 56, 63 und 64 (für
diese war das Reduktionsverhältnis
in dem Schmierwarmwalzschritt nicht weniger als 65%) und die der Proben-Nr.
52, 60 und 66, von den Daten, wie in den Tabellen 2 und Tabellen
3, welche in den nachfolgenden Beispielen erwähnt werden, eingetragen. In 3 wurden
die Daten der Scherspannung von unterschiedlichen schmierwarmgewalzten
Stahlblechproben eingetragen. Genauer gesagt, wurden unterschiedliche
Stahlblechproben Schmierwarmwalzen in einem Laboratorium unterworfen,
für welche
die Walztemperatur 700°C war,
das Reduktionsverhältnis
war 40% und der Reibungskoeffizient wurde variiert, um zwischen
0,15 und 0,3 zu liegen, um gewalzte Bleche mit unterschiedlichen
Dicken zu erzeugen, und die Scherspannung jeder gewalzten Blechprobe
wurde an vorbestimmten Stellen, die in der Richtung der Dicke der
Probe variieren, gemessen. In den 4 und 5 wurden
die Daten der Proben in Tabelle 2 und Tabelle 3 der folgenden Beispiele
eingetragen, für
welche das Reduktionsverhältnis
in dem Schmierwarmwalzschritt nicht weniger als 65% und das Reduktionsverhältnis in
dem Kaltwalzschritt nicht weniger als 65% war. Diese 4 und 5 deuten
jeweils den Einfluss der Dicke des Fertigwarmgewalzten Stahlblechs
auf die durchschnittliche Scherspannung des Stahlblechs und auf
den r-Wert des kaltgewalzten Stahlblechs an.
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Die
Gründe
für die
hier definierten Erfordernisse werden nachfolgend beschrieben.
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(1) Dicke und r-Wert des
Stahlblechs:
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Das
Stahlblech, welches mit einer Dicke von 1,2 mm oder mehr in dem
bekannten Stand der Technik hergestellt werden konnte, konnte einen
r-Wert von höchstens
2,6 aufweisen, und dessen Tiefziehbarkeit ist nicht immer zufriedenstellend.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kaltgewalztes
dickes Stahlblech mit einer Dicke von nicht weniger als 1,2 mm und
einen r-Wert von 2,95 oder mehr bereitzustellen. In diesem Zusammenhang
ist in dem bekannten Stand der Technik ein r-Wert von 2,9 der höchste, welcher
für ein
Stahlblech mit einer Dicke von geringer als 1,2 mm erreicht wurde.
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Der
r-Wert wird durch folgende Gleichung definiert: R = (r0 +
2r45 + r90)/4 (1)wobei r0, r45 und r90 jeweils den Lankford-Wert des Stahlblechs
in Walzrichtung, in die Richtung unter einem Winkel von 45° relativ
zu der Walzrichtung, und in der Richtung unter einem Winkel von
90° relativ
zu der Walzrichtung kennzeichnen.
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(2) Stahlzusammensetzung:
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- C: nicht größer als
0,008 Gew.-%.
Vorzugsweise ist C so gering wie möglich, um
eine verbesserte Tiefziehbarkeit des Stahlblechs zu erhalten. C in
dem Stahl in einer Menge von nicht größer als 0,008 Gew.-% würde keine
signifikanten negativen Einflüsse auf
die Bearbeitbarkeit des Stahls haben. Deshalb ist der C-Gehalt in
dem Stahl gemäß der Erfindung
nicht größer als
0,008 Gew.-%, aber vorzugsweise nicht größer als 0,002 Gew.-%.
- Si: nicht größer als
0,5 Gew.-%.
Si bewirkt eine Verstärkung des Stahls, und eine
benötigte
Menge an Si wird unter Berücksichtigung
der beabsichtigten Festigkeit des Stahls zu dem Stahl hinzugefügt. Wenn
jedoch zuviel Si in einer Menge von größer als 0,5 Gew.-% zu dem Stahl
hinzugefügt
wird, wird es einen gewissen negativen Einfluss auf die Tiefziehbarkeit
des Stahls haben. Deshalb ist die Menge an Si in dem Stahl gemäß der Erfindung
als nicht größer als
0,5 Gew.-% angegeben, vorzugsweise geringer als 0,1 Gew.-%.
- Mn: nicht mehr als 1,0 Gew.-%.
Mn bewirkt eine Verstärkung des
Stahls, und eine benötigte
Menge an Mn wird unter Berücksichtigung
der beabsichtigten Festigkeit des Stahls zu dem Stahl hinzugefügt. Eine
Hinzufügung
von zuviel Mn in einer Menge von mehr als 1,0 Gew.-% zu dem Stahl,
wird einen gewissen negativen Einfluss auf die Tiefziehbarkeit des Stahls
haben. Deshalb ist die Menge an Mn in dem Stahl gemäß der Erfindung
derart definiert, damit sie nicht größer als 1,0 Gew.-% ist, aber
vorzugsweise von 0,05 bis 0,15 Gew.-%.
- P: nicht mehr als 0,15 Gew.-%.
P bewirkt eine Verstärkung des
Stahls, und eine notwendige Menge an P wird unter Berücksichtigung
der beabsichtigten Festigkeit des Stahls zu dem Stahl hinzugefügt. Eine
Hinzufügung
von zuviel P in einer Menge von mehr als 0,15 Gew.-% zu dem Stahl,
wird jedoch einen negativen Einfluss auf die Tiefziehbarkeit des Stahls
haben. Deshalb ist die Menge an P in dem Stahl gemäß der Erfindung
derart angegeben, damit sie nicht größer als 0,15 Gew.-% ist, aber
vorzugsweise geringer als 0,01 Gew.-%.
- S: nicht mehr als 0,02 Gew.-%
Vorzugsweise ist S so gering
wie möglich,
um eine verbesserte Tiefziehbarkeit des Stahls zu erreichen. S in dem
Stahl in einer Menge von nicht mehr als 0,02 Gew.-% würde keine
signifikanten negativen Einflüsse
auf die Bearbeitbarkeit des Stahls haben. Deshalb ist der S-Gehalt
des Stahls gemäß der Erfindung
derart angegeben, damit er nicht mehr als 0,02 Gew.-% ist, aber
vorzugsweise geringer als 0,008 Gew.-%.
- Al: von 0,01 bis 0,10 Gew.-%.
Al dient der Desoxidation
des Stahls, und wird zu dem Stahl unter der Beabsichtigung, zur
Erhöhung
der Ausbeutung der Elemente zum Erzeugen von Kohlenstoffnitriden
zu dem Stahl hinzugefügt.
Jedoch wird eine Hinzufügung
von Al zu dem Stahl in einer Menge von weniger als 0,01 Gew.-% ineffektiv
sein. Andererseits, auch wenn Al in einer Menge von mehr als 0,10
Gew.-% hinzugefügt
wird, wird dessen Wirkung nicht verstärkt. Deshalb wird die Menge
an Al, welche hinzugefügt
wird, derart angegeben, damit sie zwischen 0,01 und 0,10 Gew.-%
liegt, aber vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,06 Gew.-%.
- N: nicht mehr als 0,008 Gew.-%.
Besonders erwünscht ist,
dass N so gering wie möglich
ist, um eine verbesserte Tiefziehbarkeit des Stahlblechs zu erreichen.
N in dem Stahl in einer Menge von nicht mehr als 0,008 Gew.-%, würde keine
signifikanten negativen Einflüsse
auf die Bearbeitbarkeit des Stahls haben. Deshalb wird der N-Gehalt
des Stahls gemäß der Erfindung
derart angegeben, damit er nicht mehr als 0,008 Gew.-%, aber vorzugsweise
geringer als 0,004 Gew.-% ist.
- Ti: von 0,035 bis 0,20 Gew.-%.
Ti ist ein Element zum Formen
von Kohlenstoffnitriden in dem Stahl. Dies wirkt um das gelöste C und
das gelöste
N in dem Stahl, welcher Schmierwarmwalzen oder Kaltwalzen unterworfen
wird, zu verringern, und dient als Hilfsmittel, um die Orientierung
der Körner
hauptsächlich
in die {111}-Ebene zu bewirken, während der Stahl, welcher warmgewalzt
oder kaltgewalzt worden ist, glühbehandelt
wird, um somit den r-Wert (durchschnittlichen Wert) des gewalzten
Stahlblechs zu erhöhen.
Jedoch wird Ti, welches in einer Menge von weniger als 0,035 Gew.-%
hinzugefügt
wird, ineffektiv sein. Andererseits, auch wenn Ti in einer Menge
von mehr als 0,20 Gew.-% hinzugefügt wird, wird dessen Effekt
nicht verstärkt,
aber eine solch zu hohe Menge an Ti wird eher die Oberflächenbeschaffenheit
des Stahlblechs verschlechtern. Deshalb wird die Menge an Ti, welche hinzugefügt werden
soll, derart angegeben, dass sie zwischen 0,035 und 0,20 Gew.-%
liegt, aber vorzugsweise zwischen 0,04 und 0,08 Gew.-% liegt.
- Nb: von 0,001 bis 0,015 Gew.-%.
Nb ist ebenfalls ein Element
zum Formen von Kohlenstoffnitriden in dem Stahl. Ähnlich wie
Ti wirkt dies, um das gelöste
C und das gelöste
N in dem Stahl, welcher Schmierwarmwalzen oder Kaltwalzen unterworfen
werden soll, zu verringern, und hilft bei der Orientierung der Körner hauptsächlich in
die {111}-Ebene, während Stahl,
der warmgewalzt oder kaltgewalzt worden ist, glühbehandelt wird. Außerdem wirkt
Nb um ein feines Gefüge
des Stahls zu erzeugen, welcher Schmierwarmwalzen unterworfen wird,
und hilft bei der Orientierung der Körner in hauptsächlich die
{111}-Ebene beim nächsten
Schritt der Glühbehandlung
des gewalzten Stahlblechs. Aufgrund dieser Eigenschaften wird Nb
dem Stahl hinzugefügt,
um den r-Wert (durchschnittlichen Wert) des gewalzten Stahlblechs
zu erhöhen.
Außerdem,
das gelöste
Nb in dem Stahl ist auch wirksam, um die Spannung in dem warmgewalzten
Stahlblech anzuhäufen,
während
das Wachstum des Gefüges
des warmgewalzten Stahlblechs gefördert wird. Jedoch wird Nb,
welches zu dem Stahl in einer Menge von geringer als 0,001 Gew.-%
hinzugefügt
wird, ineffektiv sein. Andererseits, auch wenn Nb in einer Menge
von mehr als 0,015 Gew.-% hinzugefügt wird, wird dessen Effekt
nicht verstärkt,
aber eine solche zu hohe Menge an Nb, welche dem Stahl hinzugefügt wird,
würde eher
eine erhöhte
Rekristallisationstemperatur des Stahls verursachen. Aus diesen
Gründen
ist die Menge an Ti, welche dem Stahl gemäß der Erfindung hinzugefügt werden soll,
deshalb derart angegeben, damit sie zwischen 0,001 und 0,015 Gew.-%,
aber vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,015 Gew.-% liegt.
- B: von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.
B ist ein Element, welches
wirksam ist, um den Stahl zu verbessern, damit er nicht während der
Sekundärbearbeitung
spröde
ist, und wird optional zu dem Stahl hinzugefügt. Jedoch ist B, welches in
einer Menge von geringer als 0,0001 Gew.-% zu dem Stahl hinzugefügt wird,
ineffektiv. Andererseits, wenn B in einer Menge von mehr 0,01 Gew.-%
hinzugefügt
wird, wird die Tiefziehbarkeit des Stahls dadurch verschlechtert.
Deshalb wird die Menge an B, welche zu dem Stahl gemäß der Erfindung
hinzugefügt
wird, derart angegeben, damit sie zwischen 0,0001 und 0,01 Gew.-%,
aber vorzugsweise zwischen 0,0002 und 0,0012 Gew.-% liegt.
- Sb von 0,001 bis 0,05 Gew.-%; Bi von 0,001 bis 0,05 Gew.-%;
Se von 0,001 bis 0,05 Gew.-%:
Diese Elemente sind alle wirksam,
um Oxidation und Nitrierung von wieder zu erwärmenden Brammen, oder von Stahlblechen,
die glühbehandelt
werden sollen, zu hemmen, und werden optional zu dem Stahl hinzugefügt. Wenn
jedoch deren hinzugefügte
Menge weniger als 0,001 Gew.-% ist, sind sie ineffektiv. Andererseits, wenn
jedes in einer Menge von mehr als 0,05 Gew.-% hinzugefügt wird,
wird die Tiefziehbarkeit des Stahls dadurch verschlechtert. Deshalb
ist die Menge von diesen Elementen, welche zu dem Stahl gemäß der Erfindung
hinzugefügt
werden, derart definiert, dass sie für jedes der Elemente zwischen
0,001 und 0,05 Gew.-%, aber vorzugsweise zwischen 0,005 und 0,015
Gew.-% liegt.
- 1,2(C/12 + N/14 + S/32) < (Ti/48 + Nb/93): Wo weder gelöstes C noch
gelöstes
N in einem Vorblech, welches Schmierwalzen unterworfen werden soll, existiert,
ist das Gefüge
des gewalzten und glühbehandelten
Stahlblechs in die Richtung {111} orientiert. In den nächsten Kaltwalz-
und Glühbehandlungsschritten
wird das Stahlblech vielmehr in die {111}- Richtung orientiert,
und hat somit einen erhöhten
r-Wert. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Elemente C, N, S, Ti und Nb in dem Stahl derart
definiert, dass sie das Erfordernis 1,2 (C/12 + N/14 + S/32) < (Ti/48 + Nb/93)
erfüllen.
Mit anderen Worten, bei der Erfindung werden Ti und Nb zu dem Stahl
hinzugefügt,
welche mehr als die gleichen Mengen an C und N in dem Stahl sind,
so dass weder gelöster
C noch gelöster
N in dem Stahl vor dem Schmierwarmwalzschritt existiert.
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(3) Herstellungsbedingungen:
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Dicke des Vorblechs:
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Wenn
Vorbleche, die ausreichend dick sind, vorbereitet werden könnten, könnten dicke
kaltgewalzte Bleche mit einem r-Wert von nicht weniger als 2,95
mittels diesen hergestellt werden, nicht nur gemäß des erfinderischen Verfahrens,
aber auch gemäß des Verfahrens,
wie es in der JP-A Hei-3-150316 oder dergleichen offenbart ist.
Tatsache ist jedoch, dass die größte Dicke
der Vorbleche aus den nachfolgenden zwei Gründen beschränkt ist, und kaltgewalzte,
dicke Stahlbleche mit einem r-Wert von nicht weniger als 2,9 konnten
mit keinem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt
werden.
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Eine
Ursache ist, dass das Reduktionsverhältnis während des Grobwarmwalzens mindest
85% sein muss, und dass die oberste Grenze der Dicke der Brammen
höchstens 200
mm oder dergleichen, unter Berücksichtigung
der Kapazitäten
von herkömmlichen
Strangguss-Straßen
und herkömmlichen
Grobwarmwalzvorrichtungen ist. Deshalb sollte die oberste Grenze
der Dicke von Vorblechen 30 mm oder ähnlich sein.
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Eine
weitere Ursache ist, dass die oberste Grenze der Aufwickeleigenschaft
des Vorblechaufwicklers, welcher in einer herkömmlichen Strangguss-Straße verwendet
wird, generell höchstens
30 mm ist. Der Grund hierfür
ist, dass das sekundäre
Moment des Querschnitts des Stahlblechs proportional zu der dritten
Potenz der Dicke des Stahlblechs ist, und weil bei der vorliegenden
Erfindung die Aufwickeltemperatur des Vorblechwicklers niedrig oder
um den Ar3-Umwandlungspunkt des Stahls ist,
so dass der Verformungswiderstand des Vorblechs, welches gewickelt
wird, hoch ist, deshalb sind zu dicke Vorbleche schwierig aufzuwickeln,
und deren mechanische Eigenschaften werden verschlechtert, wenn
sie unter Zwang gewickelt werden.
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Aus
den oben genannten Gründen
ist die oberste Grenze der Dicke von Vorblechen, welche tatsächlich in
einer in der Praxis vorhandenen Produktionsstraße bearbeitet wird, höchstens
30 mm. Als ein Ergebnis, bei dem konventionellen Verfahren zum Herstellen
eines Stahlblechs mit einem r-Wert von nicht weniger als 2,9, bei
welchem das Reduktionsverhältnis
von Grobwarmwalzen, welches bei einer Temperatur zwischen 600°C und dem
Ar3-Umwandlungspunkt des Stahls veranlasst
wird, mehr als 90% ist, und das Reduktionsverhältnis für das Kaltwalzen nicht niedriger
als 75% ist, ist es schwierig, kaltgewalzte, dicke Stahlbleche mit
einer Dicke von mehr als 0,75 mm herzustellen. Bei diesem Verfahren,
wenn das Reduktionsverhältnis
für das
Endwarmwalzen gemäß der Dicke
des kaltgewalzten Blechs verringert wird, wird der r-Wert des Blechs
ebenfalls verringert. Nichtsdestotrotz, wenn das Reduktionsverhältnis für das Endwarmwalzen
bei diesem Verfahren 86% ist, konnte das kaltgewalzte Blech einen
r-Wert von ungefähr
2,6 aufweisen.
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In
Anbetracht dieser Tatsache, haben wir, die gegenwärtigen Erfinder,
weitere Untersuchungen durchgeführt,
und als ein Ergebnis dessen herausgefunden, dass wenn das Reduktionsverhältnis beim
Schmierwarmwalzen weiter reduziert wird, dann wird der r-Wert des kaltgewalzten
Blechs eher erhöht,
was dem bekannten Wissen widersprach. Auf Basis dieser Erkenntnis
haben wir die vorliegende Erfindung vervollständigt. Die Ursache für dieses
Ergebnis der Erfindung ist, weil die Reduktion des r-Werts des ge walzten
Stahlblechs aufgrund der Verringerung des Reduktionsverhältnisses
beim Schmierwarmwalzen gut durch die Erhöhung des r-Werts des gewalzten
Stahlblechs aufgrund der Verringerung der durchschnittlichen Scherspannung
des warmgewalzten, dicken Blechs ausgeglichen wurde. Dies wurde
nicht nur durch die Erhöhung
des r-Werts des kaltgewalzten
Stahlblechs gestützt,
sondern auch durch die Erhöhung
des r-Werts des
vorgeglühten
Vorblechs. Außerdem,
gemäß dem Verfahren
der Erfindung, da das Reduktionsverhältnis des Schmierwarmwalzens
auf ein bestimmtes Niveau verringert wird, wird angenommen, dass
das Reduktionsverhältnis
des Kaltwalzens durch das verringernde Niveau des Reduktionsverhältnisses
des vorherigen Schmierwarmwalzens erhöht werden konnte, dies hat
dazu geführt,
dass der r-Wert des kaltgewalzten Stahlblechs eher erhöht wurde,
wenn das Reduktionsverhältnis
des Schmierwarmwalzens, welches bei einer Temperatur zwischen 600°C und dem
Ar3-Umwandlungspunkt des Stahls veranlasst
wird, 85% oder weniger ist.
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Die
oben genannten Effekte gelten besonders für den Fall, wo die oberste
Grenze der Dicke der zu walzenden Vorbleche definiert ist, und es
erwünscht
ist, dass die aus den Vorblechen kaltgewalzten Bleche dick sind.
Der Grund dafür
ist, dass bei den anderen Fällen,
wo dicke Vorbleche in dünne
kaltgewalzte Bleche gewalzt werden, das Reduktionsverhältnis des
Schmierwarmwalzens und auch das Reduktionsverhältnis des Kaltwalzens ohne
bestimmte Einschränkungen,
hoch sein konnte, und kaltgewalzte Bleche mit einem hohen r-Wert
konnten in jedem konventionellen Walzverfahren erhalten werden.
In dem Fall gemäß der Erfindung, wo
die Reduktionsverhältnisse
beim Schmierwarmwalzen und Kaltwalzen nicht ausreichend hoch sein
konnten, beispielsweise wo das Reduktionsverhältnis der kaltgewalzten Stahlbleche
weniger als 96,5% relativ zu den Ausgangsvorblechen sein sollte,
wird das Reduktionsverhältnis
des Schmierwarmwalzens derart verringert, um weniger als 85% zu
sein, und die Dicke der warmgewalzten Bleche wird erhöht, wodurch
der r-Wert der kaltgewalzten Stahlbleche extrem erhöht wird.
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Durchschnittliche Scherspannung:
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
soll die durchschnittliche Scherspannung des warmgewalzten Blechs
nach dem Schmierwarmwalzschritt nicht größer als 0,06 sein. Die Gründe dafür wurden
oben in Bezug auf die Daten in 2 und 4 beschrieben.
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Warmwalzen:
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Um
den r-Wert der kaltgewalzten Bleche zu erhöhen, muss das Gefüge des Stahls
in die {111}-Richtung, nachdem die Vorbleche warmgewalzt und vorgeglüht worden
sind, orientiert sein. Dafür
ist es wichtig, dass die Vorbleche alle ein feines und einheitliches
Gefüge
haben, bevor sie schmierwarmgewalzt werden, und dass eine große Menge
an Spannung so einheitlich wie möglich
in den warmgewalzten Blechen angesammelt wird, während die Bleche für die Fertigbearbeitung
warmgewalzt werden, um somit das Gefüge der Bleche hauptsächlich in
die {111}-Richtung, während
die Bleche vorgeglüht
werden, zu orientieren.
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Das
Grobwarmwalzen der Brammen muss bei einer Temperatur kurz oberhalb
des Ar3-Umwandlungspunktes
des Stahls beendet werden, damit das Gefüge der warmgewalzten Bleche
fein und einheitlich sein können,
bevor die Bleche der nächsten
Schmierwarmwalzung unterworfen werden, und dass die y→α Umwandlung
in dem Blech kurz vor dem Schmierwarmwalzschritt eintreffen konnte.
Andererseits, wenn die Temperatur, bei welcher Grobwarmwalzen beendet
wird, jedoch höher
als 950°C
ist, wird das Gefüge
des warmgewalzten Blechs, welches umgewandelt wird, wieder in seinen
ursprünglichen
Zustand versetzt oder die Körner
werden in dem Gefüge
während
des Schritts wachsen, bei welchem das Blech auf die Ar3-Umwandlungstemperatur
abgekühlt
wird, bei welcher die y→α Umwandlung
in dem Blech eintrifft, wodurch das Gefüge des Blechs, bevor das Blech
in dem nächsten
Schritt für
die Endbearbeitung warmgewalzt wird, grob und uneben sein wird.
Deshalb sollte Grobwarmwalzen bei solch hohen Temperaturen von mehr
als 950°C
nicht veranlasst werden. Das Reduktionsverhältnis des Grobwarmwalzens muss
zumindest 85% sein, damit das Gefüge der warmgewalzten Vorbleche
fein sein kann.
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Bei
dem End-Warmwalzschritt wird eine große Menge an Spannung in den
warmgewalzten Blechen angesammelt. Deshalb muss das Endwarmwalzen
in einem warmen Zustand bei einer Temperatur von nicht höher als
der Ar3-Umwandlungspunkt des Stahls veranlasst
werden. Wenn das Endwarmwalzen bei einer Temperatur höher als
der Ar3-Umwandlungspunkt des Stahls veranlasst
wird, wird die y→α Umwandlung
während
des Warmwalzens eintreffen, wodurch die Spannung in dem Stahl freigegeben
wird oder das Gefüge
des warmgewalzten Blechs zufällig
orientiert wird. Wenn dies der Fall ist, kann das Gefüge des Stahls
nicht hauptsächlich
in die {111}-Richtung während
dem nächsten
Glühbehandlungsschritt
orientiert werden. Andererseits, wenn die Endwarmwalztemperatur
weniger als 600°C
ist, benötigt
das Warmwalzen einen wesentlich erhöhten Walzdruck, was unzweckmäßig ist.
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Um
eine große
Menge an Spannung einheitlich in den warmgewalzten Blechen anzuhäufen, benötigt das
Warmwalzen Schmierung. Wenn während
des Warmwalzschritts keine Schmierung angewandt wird, wird aufgrund
der Reibungskraft zwischen der Walze und der Oberfläche des
Blechs eine zusätzliche,
aber unzweckmäßige Scherkraft
auf den Oberflächenabschnitt
des Blechs, das gewalzt wird, übermittelt.
Wenn dies der Fall ist, wird das Gefüge des Blechs nicht in die
{111}-Richtung orientiert, nachdem es warmgewalzt und glühbehandelt
worden ist, wodurch der r-Wert des kaltgewalzten Blechs verringert
wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Reduktionsverhältnis
während
des Schmierwarmwalzens auf nicht weniger als 65% festgelegt, so
dass die Dicke des warmgewalzten Blechs zumindest 5 mm sein kann.
Die Gründe
hierfür
wurden oben in Bezug auf 2 beschrieben. Besonders bevorzugt
ist die Dicke des warmgewalzten Blechs nicht weniger als 6 mm.
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Vorglühen (Glühen des warmgewalzten Blechs):
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Um
den r-Wert des kaltgewalzten Stahlblechs gemäß der Erfindung zu erhöhen, ist
es wichtg, dass das Gefüge
des Blechs, welches warmgewalzt und glühbehandelt worden ist, hauptsächlich in
die {111}-Richtung orientiert ist. Hierfür ist es notwendig, dass das
warmgewalzte Blech mit einer verringerten durchschnittlichen Scherspannung
bei einer Temperatur zwischen 700 und 920°C erwärmt wird, um vor dem Kaltwalzen rekristallisiert
zu werden. Nachdem es somit vorgeglüht wird, kann das Gefüge des Blechs
in die {111}-Richtung orientiert werden. Wenn bei diesem Schritt
die Erwärmungstemperatur
kleiner als 700°C
ist, kann die beabsichtigte Rekristallisation und das Kornwachstum
in herkömmlichen
industriellen Fertigungsstraßen
nicht erreicht werden, und deshalb kann die beabsichtigte {111}-Orientierung
nicht erreicht werden. Andererseits trifft die y→α Umwandlung ein, um das Gefüge des Blechs
zufällig
anzuordnen, wenn die Erwär mungstemperatur in
dem Schritt höher
als 920°C
ist. Die Glühbehandlung
kann entweder durch Kistenglühen
oder durch Durchlaufglühen
ausgeführt
werden.
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Um
den r-Wert des kaltgewalzten Blechs zu erhöhen, ist es vorteilhaft, dass
die Ferritkörner
in dem Blech vor dem Kaltwalzschritt fein gemacht werden. Besonders
bevorzugt hierfür
ist, dass die Glühbehandlung unter
der Bedingung durchgeführt
wird, bei welcher die Ferritkörner
in dem glühbehandelten
Blech nicht größer als
50 μm bezüglich der
Größe sein
können.
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Kaltwalzen:
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Es
ist unentbehrlich, dass das Reduktionsverhältnis beim Kaltwalzen gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
zumindest 65% oder mehr ist, damit das Gefüge des kaltgewalzten Blechs
gut wachsen kann und der r-Wert des kaltgewalzten Blech hoch sein
kann. Jedoch wird das Reduktionsverhältnis des Kaltwalzens von 85%
oder mehr für
kaltgewalzte Bleche mit einer Dicke von 1,2 mm oder mehr unausführbar sein,
da die Lasten auf die Walzstraßen
zu hoch sein werden.
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Rekristallisationsglühen (Endglühen):
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Nach
dem Kaltwalzschritt müssen
die kaltgewalzten Stahlbleche, um zu rekristallisieren, glühbehandelt
werden. Die Glühbehandlung
kann entweder durch Kistenglühen
oder Durchlaufglühen
erfolgen, bei welchem jedoch die Erwärmungstemperatur zwischen der
Rekristallisationstemperatur des Stahls liegen sollte. Das heißt, das
kaltgewalzte Blech wird bei Hochtemperaturdurchlaufglühen bei
einer Temperatur zwischen 830°C
und 900°C
glühbehandelt.
Vorzugsweise wird das kaltgewalzte Blech für eine Zeitperiode von 20 bis
60 Sekunden glühbehandelt.
Als ein Ergebnis des Rekristallisationsglühens orientiert sich das Gefüge des geglühten Blechs
viel mehr in die {111}-Richtung. Optional kann das glühbehandelte
Stahlblech nachgewalzt werden, um dessen Form zu korrigieren und
dessen Oberflächenrauheit
zu kontrollieren.
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Das
kaltgewalzte Blech, welches gemäß des oben
erwähnten
Verfahrens erhalten wird, kann als ein Substrat, welches weiterverarbeitet
und oberflächenbehandelt
wird, ver wendet werden. Die Oberflächenbehandlung enthält Galvanisierung
(Verzinken), Verzinnen, Lackieren und dergleichen.
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Beispiele:
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Die
Erfindung wird in Bezug auf die folgenden Beispiele konkret beschrieben.
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Beispiel 1:
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Eine
Stahlprobe mit der Zusammensetzung Nr. 1, wie in Tab. 1 angegeben,
wurde Grobwarmwalzen, Endwarmwalzen, danach Beizen, Vorglühen, Kaltwalzen
und Endglühen
unter den in Tab. 2 und 3 angegebenen Bedingungen unterworfen. Genauer
gesagt, wurde für
das Endwarmwalzen eine 7-Gerüsttandemanlage, versehen
mit Walzen, welche einen Radius von 370 mm aufweisen, benutzt. Der
Reibungskoeffizient bei dem Endwarmwalzschritt war bei jedem Gerüst von 0,2
bis 0,25.
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Die
durchschnittliche Scherspannung des warmgewalzten Blechs wurde gemäß den unten
genannten Verfahren erhalten.
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Ein
Schlitz (Schnitt) wie in 6 von 1 mm (Breite) × 20 mm
(Tiefe) wurde in einer zu walzenden Bramme in ihrer Mitte, relativ
zu der Breitenrichtung der Bramme, und in die Richtung, senkrecht
zu der Walzrichtung der Bramme geformt, und die Bramme wurde warmgewalzt
(Endwarmwalzen), wonach die Scherspannung des fertig gewalzten Blechs
durch die Verformung des Schlitzes erhalten wurde. Andererseits
wurde die Bramme mit dem Schlitz warmgewaltz (Grobwarmwalzen), um
die Scherspannung des grob warmgewalzten Blechs in der selben Art
und Weise wie oben zu erhalten. Der Wert der Scherspannung des grobwarmgewalzten Blechs
wurde von dem des fertig warmgewalzten Blechs subtrahiert, um die
Scherspannung des fertig warmgewalzten Blechs von dem Ausgangsvorblech
zu erhalten. Die Messung wurde an unterschiedlichen Punkten durchgeführt, welche
relativ zu der Dicke von jedem Blech variieren. Die somit erhaltenen
Daten wurden bezüglich
der Dicke des Blechs gemittelt, um die durchschnittliche Scherspannung
des Blechs zu erhalten. Die durchschnittliche Scherspannung von
jedem endwarmgewalzten Blech, erhalten in der oben genannten Weise,
ist in den folgenden Tabellen angegeben.
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Aus
jeder kaltgewalzten Blechprobe wurden JIS-Nr. 5-Festigkeitsprobestücke ausgeschnitten.
Jedes Probestück
wurde nachdem es für
15% Dehnung vorgespannt wurde, einem Drei-Punkt-Dehnungsversuch
unterworfen, bei dem der r-Wert (durchschnittlicher Wert) von jeder
Probe gemäß der oben
genannten Gleichung (1) erhalten wurde. Die erhaltenen Daten sind
in Tab. 2 und Tab. 3 angegeben.
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Aus
Tab. 1 bis 3 ist ersichtlich, dass dicke kaltgewalzte Stahlblechproben
mit einem hohen r-Wert von nicht weniger als 2,95 und mit einer
Dicke von nicht weniger als 1,2, was die Vergleichsproben nicht
aufweisen konnten, durch das erfindungsgemäße Verfahren der vorliegenden
Erfindung erhalten wurde, welches umfasst: Endwarmwalzen von Brammen
in Bleche mit einer Dicke von nicht weniger als 5 mm und mit einer
durchschnittlichen Scherspannung von nicht mehr als 0,06 bei einem
Schmierzustand unter einem Reduktionsverhältnis von nicht weniger als
65%, und gefolgt von Kaltwalzen der Bleche auf ein Reduktionsverhältnis von nicht
weniger als 65%.
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Beispiel 2:
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Brammen
mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, wie in Tab. 1 angegeben,
wurden Grobwarmwalzen, Endwarmwalzen, dann Beizen, Vorglühen, Kaltwalzen
und Fertigglühen
unter den in Tab. 4 angegebenen Bedingungen unterworfen. Die durchschnittliche
Scherspannung von jeder warmgewalzten Probe und der r-Wert von jeder
kaltgewalzten Probe wurden auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel
1 gemessen.
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Die
erhaltenen Daten sind in Tabelle 4 angegeben.
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Aus
Tabelle 4 ist ersichtlich, dass die kaltgewalzten, dicken Stahlblechproben,
erhalten durch das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung einen hohen r-Wert von nicht weniger als 2,95 und eine
Dicke von nicht weniger als 1,2 aufweisen, was die Vergleichsproben
nicht erreichen konnten.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
oben beschrieben stellt die vorliegende Erfindung ein kaltgewalztes,
dickes Stahlblech mit hervorragenden Tiefzieheigenschaften bereit,
welches einen r-Wert von nicht weniger als 2,95 und eine Dicke von nicht
weniger als 1,2 aufweist und welches im industriellen Maßstab hergestellt
wird.
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Deshalb
ist es gemäß der Erfindung
einfach, Kompressorabdeckungen, Ölwanne
für Kraftfahrzeuge und
dergleichen durch einfaches Pressen des dicken, Kaltgewalzten Stahlblechs
gemäß der Erfindung
herzustellen, welche bis heute in dem Stand der Technik durch Schweißen von
einer Vielzahl von geformten Teilen oder durch Ziehen von Stahlblech
in wiederholten Ziehschritten hergestellt wurden.
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Zusätzlich,
ist es gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
möglich,
das dicke, kaltgewalzte Stahlblech praktisch herzustellen, welches
einen solch hohen r-Wert aufweist, und deshalb extrem wertvoll für praktische
Anwendungen ist. Im Gegensatz hierzu sind konventionelle Walzverfahren
problematisch in dem, wenn dicke Brammen oder Vorbleche gewalzt
werden, das Reduktionsverhältnis
dann erhöht
wird, somit werden die dicken Brammen oder Vorbleche nicht auf geeignete
Weise gewalzt, die Walzlast erhöht
sich und, bei kontinuierlichem Walzen wird der zu verwendende Vorblechwickler über seine
Aufwickelleistungsfähigkeit
belastet. Zusätzlich
weisen konventionelle Walzverfahren die Problematik auf, dass wenn
dicke Brammen oder Vorbleche unter einem Schmierzustand gewalzt
werden, es oft nicht möglich
ist, diese auf gute Weise zu walzen und sie rutschen meistens auf
den Walzen. Aus diesen Gründen,
ist es tatsächlich
unmöglich,
solch dicke Brammen oder Vorbleche mit konventionellen Walzverfahren
zu walzen.
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Die
vorliegende Erfindung hat es ermöglicht,
dicke kaltgewalzte Stahlbleche mit einem hohen r-Wert herzustellen,
welches in der Tat mit konventionellen Walzverfahren nicht hergestellt
werden konnte.
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