DK160512B - Fremgangsmaade til fremstilling af tofasestaal i form af baand og staalbaand fremstillet ved fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 160512 B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til fremstilling af tofasestål i form af bånd og stålbånd fremstillet ved fremgangsmåden. Opfindelsen vedrører især en fremgangsmåde til fremstilling af tofasestål i form af 5 et bånd med en tykkelse på 0,1-0,5 mm ud fra et ulegeret stål med lavt indhold af C og Mn, og som regnet efter vægt indeholder 0,02-0,15% C og 0,15-0,50% Mn, hvilken fremgangsmåde omfatter trinnene varmvalsning 10 koldvalsning kontinuerlig udglødning hvor den kontinuerlige udglødning omfatter, at (a) båndet opvarmes i A^-A^-området af jern kuls tof diagrammet og gennemvarmes i dette område, og 15 derefter (b) afkøles tilstrækkelig hurtigt til, at austeniten i det mindste delvis omdannes til martensit og/eller bainit. Stålbånd af denne tykkelse benævnes emballagestål, da det kan benyttes til forskellige em- 20 ballageformål, f.eks. til dåseblik.

Fra NL offentliggørelsesskrift nr. 8 512 364, som vil blive gennemgået nedenfor, kendes en fremgangsmåde af ovennævnte art.

Tofasestål er i sig selv kendte, og fremstillin-25 gen af sådanne stål ved kontinuerlig udglødning er også kendt, i handelen fås tofasestål enten varmvalset i en tykkelse på omkring 1,5-100 mm eller koldvalset i en tykkelse på omkring 0,8-3 mm. Se f.eks. PCT offentliggørelsesskrift nr. 79/00644 og EP offentliggørelses-30 skrift nr. 53913, som vedrører stål til anvendelser i automobilindustrien (dvs. med en tykkelse på 0,8 mm) og beskriver stål, som indeholder de legerende elementer P og Si.

Fremstillingen af tynde bånd af tofasestål, dvs.

35 med en tykkelse på 0,1-0,5 mm frembyder imidlertid problemer, da de kendte fremgangsmåder til fremstilling af

DK 160512 B

2 stål i større tykkelser ikke kan anvendes direkte.

F.eks. er et af problemerne, at det er vanskeligt at holde båndet plant.

Ved fremstilling af et bånd af tofasestål brat-5 køles stålet typisk i koldt vand, efter at det er blevet opvarmet i en kontinuerlig udglødningslinie. Under denne afkøling kan afkølingshastigheden være l000°C/s for en båndtykkelse på 1 mm. Afkølingshastigheden er omvendt proportional med tykkelsen af båndet. En afkøling af et 10 l mm tykt bånd med 1000°C/s giver en P-værdi på 1000mm°C/s, hvor P er produktet af afkølingshastigheden og båndtykkelsen. Hvis afkøling i koldt vand benyttes som bratkølingsproces for stål med en tykkelse på 0,1-0,5 mm, vil båndet som følge af varmespændinger ikke 15 forblive plant med det resultat, at der ikke kan fås et bånd med en acceptabel form.

I NL offentliggørelsesskrift nr. 6 512 364 beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af tofasestål i form af tynde bånd under anvendelse af afkøling med 20 koldt vand, men det fremgår, at det opnåede produkt ikke var plant, da det af de givne eksempler fremgår, at produktet udsættes for yderligere valsning for at gøre det plant. Dette er uønskeligt, ikke blot på grund af omkostningerne ved et yderligere trin, men også fordi 25 valsningen introducerer spændinger, som vil forårsage yderligere vanskeligheder, når båndet skæres op.

Der kendes andre afkølingsprocesser, som kan reducere eller undgå problemerne vedrørende formen af båndet, når der behandles tyndt materiale, f.eks. køling 30 med en gas (luft)stråle med en P-værdi på omkring 10 mm°C/s eller afkøling i varmt vand med en P-værdi på omkring 25 mm°C/s. Men i sådanne tilfælde optræder en anden vanskelighed, hvilket er at sikre den ønskede fremstilling af hovedsagelig eller udelukkende martensit 35 og/eller bainit, når der benyttes ulegeret stål med lavt indhold af C og Mn. Ved kendte behandlinger opnås dette

DK 160512 B

3 kun, hvis båndet opvarmes til en temperatur, der ligger højt oppe i A -A -området, f.eks. til omkring 850°C, i den kontinuerlige udglødningslinie. Ved sådanne høje temperaturer forekommer der ofte båndbrud. Under påvirk-5 ning af trækkraften, der er nødvendig til at føre båndet gennem den kontinuerlige udglødningslinie, bryder båndet sammen på grund af den lave værdi af flydepunktet ved denne høje temperatur og på grund af det tynde materiales lille bærende tværsnit.

10 Båndbrud er meget uheldig under kontinuerlig ud glødning. Det er ikke blot meget tidsrøvende at lede båndet gennem den kontinuerlige udglødningslinie igen med det resulterende produktionstab, men der mistes båndmateriale, når den kontinuerlige udglødningslinie 15 startes igen, og indtil de ønskede procesforhold er genetablerede.

Hensigten med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af tofaseemballagestål med en tykkelse på 0,1-0,5 mm ud fra et ulegeret stål 20 med lavt C- og Mn-indhold, ved hvilken fremgangsmåde de ovenfor nævnte problemer fuldstændigt eller i hovedsagen er elimineret, og hvor der især opnås, at båndet er plant, og at båndbrud undgås.

Denne hensigt nås ved hjælp af fremgangsmåden 25 ifølge opfindelsen, i hvilken kombinationen af tilstandene under den kontinuerlige udglødning er omhyggeligt valgt.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen som beskrevet ovenfor opvarmes båndet under den kontinuerlige ud-30 glødning i trin (a) til en temperatur, som ikke overskrider 770°C, og båndet afkøles i trin (b) med en hastighed svarende til, at værdien P = d · V, hvor d er båndtykkelsen i mm, og V er den gennemsnitlige afkølingshastighed i °C/s i temperaturområdet 700-300°C, 35 ligger i området 20-900 og tidsintervallet mellem afslutningen af trin (a) og begyndelsen af trin (b) er mindre end 4 sekunder.

DK 160512 B

4

Denne udvalgte kombination giver de ønskede resultater af følgende grund.

For det første er temperaturen, til hvilken båndet opvarmes i A -A -området, så lav, at der ikke sker 5 båndbrud som følge af den trækkraft, der påføres, når båndet ledes gennem den kontinuerlige udglødningslinie.

For det andet er fremgangsmåden til afkølingen af båndet afpasset efter den lave temperatur, til hvilken båndet er opvarmet, således at austeniten ikke desto mindre i 10 det mindste delvis omdannes til martensit og/eller bai-nit, så den ønskede tofasetilstand dannes samtidig med, at båndet forbliver fuldstændig eller næsten fuldstændig plant. P-værdien under afkølingsprocessen er mindre end den, der bevirker deformation af båndet, men er til-15 strækkelig til, at tofasestrukturen opnås. Det er særdeles vigtigt, at båndet tilføres afkølingssektionen henover mellemrummet mellem afslutningen af opvarmningssektionen og afkølingssektionen med kun et lille eller slet intet temperaturtab, dvs. tidsintervallet mellem 20 disse sektioner må, som før nævnt, være mindre end 4 sekunder og bør være så kort som muligt, dvs. fortrinsvis mindre end 2 sekunder helst mindre end 1 sekund og allerhelst mindre end 0,5 sekunder. Dette sikrer, at afkølingskurven ikke kommer ind i et område, hvor der fo-25 rekommer uønskede strukturændringer.

Det er konstateret, at i kendte kontinuerlige udglødningslinier er mellemrummet mellem opvarmningssektionen og afkølingssektionen så stort, at meget tyndt materiale, hvis det er opvarmet til mindre end 800°C, 30 afkøles, før det når kølesektionen ved naturlig køling i en sådan grad, at der ikke dannes martensit og/eller bainit i afkølingssektionen. Ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det imidlertid muligt under anvendelse af et ikke-legeret stål at fremstille 35 tofasestål med en tykkelse på 0,1-0,5 mm, hvor materialet er tilstrækkeligt plant. Der foretrækkes båndtykkelser i området 0,1-0,3 mm.

5

DK 16 0512 B

Båndet opvarmes fortrinsvis under den kontinuerlige udglødning til en temperatur på mindre end 750°C, og afkøling sker fortrinsvis med en P-værdi i området 40-750 mm°C/s, især foretrækkes 75-500 mm°C/s.

5 Den foretrukne afkølingsmetode er at lede eller sprøjte et kølemiddel i form af en tåge af en gas såsom luft og en kølevæske såsom vand mod båndet til afkøling.

Dette er kendt indenfor det pågældende område som en tågestråle. Køleprocessens kølekapacitet afpasses efter 10 båndtykkelsen og båndhastigheden ved at variere mængden af udsprøjtet kølevæske pr. sprøjtedyse og antallet af dyser.

Der benyttes fortrinsvis et aluminiumberoliget stål med en normal kemisk sammensætning indeholdende 15 0,02-0,10 vægtprocent C og 0,15-0,50 vægtprocent Mn.

Dette sparer udgiften til martensitdannende legeringselementer .

Generelt er det foretrukne stål, der benyttes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, et aluminiumberoliget 20 stål, som i vægtprocent indeholder 0,02-0,15% C 0,15-0,50% Mn ikke over 0,02% P ikke over 0,03% Si 25 ikke over 0,065% Al as

ikke over 0,02% S

ikke over 50 ppm N

resten Fe og uundgåelige urenheder.

Således ligger f.eks. elementerne Cu, Ni, Cr og 30 Mo typisk på niveauet for urenheder.

Efter afkølingen anløbes stålet fortrinsvis i overensstemmelse med de mekaniske egenskaber, som kræves til den tilsigtede anvendelse.

Når det drejer sig om elektrolytisk fortinnet 35 emballagestål, bør stålet fortrinsvis anløbes i omkring 5-10 sekunder ved omkring 230°C under gensmeltningen af tinlaget.

DK 160512 B

6 I tilfælde af lakeret emballagestål bør stålet fortrinsvis anløbes i omkring 10 minutter ved omkring 200°C, mens laklaget bages.

Opfindelsen omfatter også stål fremstillet ved 5 fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilket stål har en tykkelse på 0,1-0,5 mm og en trækstyrke, som overstiger 500 N/mm2, og en brudforlængelse A , er større end 5%. Et sådant stål med disse egneskaber har hidtil ikke været kendt.

10 Opfindelsen vedrører også emballagestål fremstil let ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen med en tykkelse på 0,1-0,5 mm og i en af kvaliteterne T65 og T70 (se europæisk standard 145-78) eller i en kvalitet, som i hårdhed svarer til dobbelt koldvalset DR8 og DR9 (se 15 Tinmill Products, maj 1979, side 20).

Opfindelsen vil nu blive beskrevet ved hjælp af et udførelseseksempel og med henvisning til tegningen.

Eksempel 20 Et aluminiumberoliget ulegeret konverterstål med lavt carbonindhold og med sammensætning, som vist i tabellen i fig. l, blev varmvalset og oprullet ved en temperatur på 650°C. Det varmvalsede stål blev derefter bejdset og koldvalset til en tykkelse på 0,22 mm. Bånd-25 bredden var 150 mm, og båndets længde var omkring 2 km.

Behandlingen efter koldvalsning er vist i fig.

2. Det koldvalsede stål blev kontinuerligt udglødet i 30 sekunder og derefter afkølet med en hastighed på omkring 1000°C/s (P-værdi 220 mm°C/s).

30 Som vist i fig. 3 blev noget af det kontinuerligt udglødede stål overfladevalset med en reduktion på 1%. Sektioner af både det overfladevalsede stål og det ikke overfladevalsede stål blev lakeret og fortinnet. Lakken på det lakerede stål blev bagt i 10 minutter ved 200°C.

35 Dette bevirkede også anløbning af stålet. Tinlaget på det fortinnede stål blev smeltet igen i 10 sekunder ved 230°C under anløbningen af stålet.

DK 160512 B

7

Opvarmningsforholdene blev varieret over båndets længde. Forskellige partier af båndet blev opvarmet til forskellige temperaturer i området 720-770°C og holdt på den valgte temperatur. Det foretrækkes, at temperaturen 5 ligger under 750°C for at reducere risikoen for båndbrud. Efter afslutningen af gennemvarmningen fulgte et tidsinterval, som varierede i området 0,4 - 0,8 sekunder, før afkølingen påbegyndtes. Afkølingen udførtes ved hjælp af et konventionelt tågestrålesystem, som afkøler 10 jævnere og med en mindre hastighed end afkøling med koldt vand. Tågestrålesystemet rettede en blanding af vand og gas (N^) under tryk mod båndet. Der skete en uafbrudt afkøling ned til under 250°C ved en gennemsnitlig hastighed på 1000°C/s. Der blev ikke udført nogen 15 fremskyndet ældning.

Alle partier af båndet, der blev behandlet ved disse tilstande, havde den ønskede tofase-struktur og havde konsistente trækstyrker, hårdheder, flydepunkter og værdier for brudforlængelse, som anført i tabellen i 20 fig. 3.

I fig. 3 er VGLR = flydepunktet i N/mm2 TRST = trækstyrken i N/mm2 R30T = hårdheden (Rockwell) 25 A = brudforlængelsen i % målt over 80 mm.

Disse resultater er også vist og sammenlignet med emballagestål fremstillet på konventionel måde i diagrammet i fig. 4, i hvilket trækstyrken i N/mm2 er afsat langs den vertikale akse som funktion af forlængelsen 30 A i procent afsat langs den horisontale akse.

80 .

I det skraverede område I nederst til højre i fig. 4 er vist kvaliteterne T52 BA (udglødet i en udglødningsovn af klokketypen) og T61CA og T65CA (kontinuerligt udglødet) fremstillet på konventionel måde, 35 dvs. koldvalsede og udglødede kvaliteter, som karakteriseres af en forholdsvis lav trækstyrke og en høj forlængelse .

Claims (17)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et tofasestål i form af et bånd med en tykkelse på 0,1-0,5 mm ud fra et ulegeret stål med lavt indhold af C og Mn, og som regnet efter vægt indeholder 0,02-0,15% C og 0,15-0,50%

20 Mn, hvilken fremgangsmåde omfatter trinnene varmvalsning, koldvalsning, kontinuerlig udglødning, hvor den kontinuerlige udglødning omfatter, at 25 (a) båndet opvarmes i A -A -området af jern-kul stof diagrammet og gennemvarmes i dette område, og derefter (b) afkøles tilstrækkelig hurtigt til at auste-nitten i det mindste delvis omdannes til martensit 30 og/eller bainit, kendetegnet ved, at båndet i trin (a) opvarmes til en temperatur, der ikke overstiger 770°C, og i trin (b) afkøles med en sådan hastighed, at værdien P = d-V, hvor d er båndtykkelsen i mm, og V er den gennemsnitlige afkølingshastighed i °C/s. i tem-35 peraturområdet 700-300°C, ligger i området 20-900mm°C/s, og at tidsintervallet mellem afslutningen af trin (a) og begyndelsen af trin (b) er mindre end 4 sekunder. DK 160512 B 9

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at båndets tykkelse ligger i området 0,1-0,3 mm.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n - 5 detegnet ved, at båndet i trin (a) opvarmes til en temperatur, der ikke overstiger 750°C.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at værdien P i trin (b) ligger i området 40-750mm C/s.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kende tegnet ved, at værdien P i trin (b) ligger i området 75-500mm°C/s.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at tidsintervallet 15 mellem afslutningen af trin (a) og begyndelsen af trin (b) er mindre end 2 sekunder.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at tidsintervallet mellem afslutningen af trin (a) og begyndelsen af trin (b) er mindre end 20. sekund.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at tidsintervallet mellem afslutningen af trin (a) og begyndelsen af trin (b) er mindre end 0,5 sekunder.

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at afkølingen i trin (b) sker ved hjælp af en tågestråle i form af en gasstråle indeholdende en findelt kølevæske, hvilken stråle rettes mod båndet.

10. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at stålet er et Al beroliget stål og i vægtprocent indeholder 0,02-0,15% C 0,15-0,50% Mn 35 ikke over 0,02% P ikke over 0,03% Si DK 160512 B f ίο ikke over 0,065% Al as ikke over 0,02% S ikke over 50 ppm N resten Fe og uundgåelige urenheder.

11. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at stålet anløbes efter den kontinuerlige udglødning. _

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at stålet anløbes ved en temperatur 10 på omkring 230°C i omkring 5-10 sekunder.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 11 eller 12, kendetegnet ved, at stålet anløbes samtidig med, at et lag af tin, påført stålet elektrolytisk, smeltes.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kende tegnet ved, at stålet anløbes ved en temperatur på omkring 200°C i omkring 10 minutter.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 11 eller 14, kendetegnet ved, at stålet anløbes under 20 hærdningen af et lag af fernis påført stålet.

15 PATENTKRAV

16. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at stålbåndet har en trækstyrke større end 500 N/mm2 og en brudforlængelse A målt over 80 mm større end 5%. 80

17. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at stålbåndet har en kvalitet svarende til T65 eller T70 efter Europæisk 'Standard 145-78 eller en kvalitet, som med hensyn til hårdhed svarer til dobbelt-koldvalset DR 8 eller DR9 30 (Tinmill produkter).