EP0216044B1 - Verfahren zum Herstellen eines alterungsbeständigen Bandstahles mit hoher Kaltumformbarkeit - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines alterungsbeständigen Bandstahles mit hoher Kaltumformbarkeit Download PDF

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EP0216044B1 EP86109521A EP86109521A EP0216044B1 EP 0216044 B1 EP0216044 B1 EP 0216044B1 EP 86109521 A EP86109521 A EP 86109521A EP 86109521 A EP86109521 A EP 86109521A EP 0216044 B1 EP0216044 B1 EP 0216044B1
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Ernst Jürgen dr. Drewes
Bernhard Dr. Engl
Klaus Dieter Horn
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Krupp Hoesch Stahl AG
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Krupp Hoesch Stahl AG
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0421—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the working steps
    • C21D8/0426—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/041—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an aging-resistant steel strip with high cold formability.
  • Cold rolled steel strip is widely used for the production of cold formed products.
  • different properties characteristics (characteristic values) are required, whereby in all cases of high deformation, low yield strengths and high elongation at break values are advantageous.
  • a high strengthening exponent n m is also sought for stretch-drawing processes and for deep-drawing stress, especially when producing complicated parts, for. B. of automobile bodies, the value of the vertical anisotropy r m should also be as high as possible.
  • EP-A-108 268 describes a process for the production of cold-rolled strip with the highest deep-drawability, which contains the use of low slab preheating temperatures below 1170 ° C. as a measure, but the subject of this document is IF steel with the lowest C - held by max. 0.007% C and the need to add Ti and niobium is limited.
  • the favorable effect of the low preheating temperatures is linked to the presence of (Ti.Nb) C.
  • DE-OS 31 38 302 describes a process for producing cold-rolled high-strength steel strip from a steel which has a high phosphorus content of 0.05 to 0.10% by weight. It is proposed that the steel slabs be heated to a maximum of 1,200 ° C or in the range 1,200 to 1,000 ° C.
  • the desired tensile limits are, as Table 2 shows, over 20 kp / mm, which means that according to this state of the art the production of age-resistant steel strips with maximum cold formability has not yet been satisfactorily resolved, and this known method in particular also fulfills the wishes for exclusively Use of continuous production processes with increased economy and improved properties of the finished products, differentiated according to the respective deformation process, material stresses and characteristics not met.
  • the finish hot rolling is preferably above a 3.
  • This AI-calmed steel has a low alloy content. It was preheated in comparative example 1 as a prior art slab at 1,270 ° C. and hot-rolled in a conventional manner with a final temperature of 920 ° C. and cold-rolled and annealed and dressed in a recrystallizing manner. Examples 1 and 2 show the effects of reduced preheating and roll temperatures. The material properties for the high preheating and final roll temperatures are plotted in the left half of the fields. The mechanical properties for the variant with high preheating and final roll temperature in Example 1, ie proof strength and elongation at break, are no longer sufficient for very demanding applications. The same characteristic values are shown in the right half of the corresponding fields when the cold strip is produced according to the invention.
  • the slab was first preheated to a temperature of 1,100 ° C and then the strip was cooled between the preliminary and finishing stages, so that the strip emerged from the last finishing stand at 800 ° C.
  • the percentage decrease in thickness of the strip after passing through the transition temperature still reached 40%.
  • Cold strip produced from this hot strip despite the low alloying effort, achieved such favorable values of yield strength, elongation at break and strengthening exponent that these products can also be used for the most demanding purposes using stretch drawing and folding.
  • the characteristic value of the vertical anisotropy r m with 1.3 is not sufficient for the production of complicated deep-drawn parts.
  • the combination according to the invention of the process step mentioned leads te to the effect that cold-rolled steel strips can be produced more reliably with improved productivity and with improved cold formability specifically for certain purposes.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines alterungsbeständigen Bandstahles mit hoher Kaltumformbarkeit.
  • Kaltgewalztes Stahlband wird vielfach zur Herstellung von kaltumgeformten Erzeugnissen verwendet. Je nach Art des Umformverfahrens sind unterschiedliche Eigenschaften (Kennwerte) erforderlich, wobei in allen Fällen hoher Verformung niedrige Dehngrenzen und hohe Bruchdehnungswerte vorteilhaft sind. Außerdem wird für Streckziehvorgänge zusätzlich ein hoher Verfestigungsexponent nm angestrebt und für Tiefziehbeanspruchung, speziell bei Herstellung komplizierter Teile z. B. von Automobilkarosserien, sollte zusätzlich der Wert der senkrechten Anisotropie rm möglichst hoch sein.
  • In der EP-A-108 268 wird ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Band mit höchster Tiefziehbarkeit beschrieben, welches zwar als eine Maßnahme die Anwendung niedriger Brammenvorwärmtemperaturen unter 1 170 ° C enthält, jedoch ist der Gegenstand dieser Druckschrift auf IF-Stahl mit geringsten C-Gehalten von max. 0,007 % C und die Erfordernis einer Zugabe von Ti und Niob beschränkt. Die günstige Wirkung der niedrigen Vorwärmtemperaturen ist an das Vorhandensein von (Ti.Nb)C gebunden.
  • Die DE-OS 31 38 302 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl hoher Festigkeit aus einem Stahl, der einen hohen Phosphorgehalt von 0,05 bis 0,10 Gew.-% hat. Dabei wird eine Erwärmung der Stahlbrammen auf höchstens 1.200 ° C bzw. in den Bereich 1.200 bis 1.000 °C vorgeschlagen. Die angestrebten Dehngrenzen liegen, wie Tab. 2 belegt, über 20 kp/mm, was bedeutet, daß nach diesem Stand der Technik die Herstellung alterungsbeständiger Stahlbänder mit höchster Kaltumformbarkeit jedoch noch nicht befriedigend gelöst ist, wobei auch dieses bekannte Verfahren insbesondere die Wünsche nach ausschließlicher Verwendung kontinuierlicher Produktionsverfahren mit erhöhter Wirtschaftlichkeit und nach verbesserten Eigenschaften der Fertigprodukte, differenziert nach den jeweiligen Verformungsverfahren, Werkstoffbeanspruchungen und -kennwerten nicht erfüllt. Im übrigen ist das Fertigwarmwalzen oberhalb A3 bevorzugt.
  • Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines alterungsbeständigen kaltgewalzten Stahlbandes, das höchste Kaltumformbarkeitseigenschaften aufweist, zu schaffen, ohne daß eine Vakuumbehandlung oder der Zusatz von Legierungselementen wie Titan, Niob oder Vanadium notwendig ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Zweckmäßige und vorzugsweise Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Die verbesserte Kaltumformbarkeit wird anhand der im folgenden erörterten Beispiele 1 (vergleichsbeispiel) und 2 (erfindungsgemäßes Beispiel) belegt.
  • Die Auswirkungen der in den Ansprüchen festgelegten Maßnahmen sind anhand von in der Zeichnung dargestellten Balkendiagrammen erläutert.
  • Der Stahl für die Beispiele 1 und 2 hat folgende Zusammensetzung:
    • C 0,02 %
    • Si 0,01 %
    • Mn 0,2 %
    • P 0,008 %
    • S 0,012 %
    • AI 0,04 %
    • N 0,003 %
  • Dieser AI-beruhigte Stahl weist einen geringen Legierungsgehalt auf. Er wurde im Vergleichsbeispiel 1 als Bramme nach dem Stand der Technik bei 1.270 ° C vorgewärmt und in herkömmlicher Weise warmgewalzt mit einer Endtemperatur von 920 ° C und kalt ausgewalzt sowie rekristallisierend geglüht und dressiert. Die Beispiele 1 und 2 zeigen die Auswirkungen abgesenkter Vorwärm- und Walzendtemperaturen. In der jeweils linken Hälfte der Felder sind die Werkstoffeigenschaften für die hohen Vorwärm- und Walzendtemperaturen aufgetragen. Die mechanischen Eigenschaften für die Variante mit hoher Vorwärm- und Walzendtemperatur im Beispiel 1, i. e. Dehngrenze und Bruchdehnung genügen nicht mehr für sehr anspruchsvolle Verwendungszwecke. In der rechten Hälfte der entsprechenden Felder sind die gleichen Kennwerte bei erfindungsgemäßer Herstellung des Kaltbandes dargestellt. Die Bramme wurde zunächst auf eine Temperatur von 1.100 ° C vorgewärmt und dann das Band zwischen Vor- und Fertigstaffel gekühlt, so daß das Band aus dem letzten Fertiggerüst mit 800 °C austrat. Die prozentuale Dickenabnahme des Bandes nach Durchlaufen der Umwandlungstemperatur erreichte noch 40 %. Aus diesem Warmband hergestelltes Kaltband erreichte trotz des geringen Legierungsaufwandes so günstige Werte von Dehngrenze, Bruchdehnung und Verfestigungsexponent, daß diese Erzeugnisse auch für anspruchsvollste Verwendungszwecke unter Einsatz von Streckziehen und Abkanten eingesetzt werden können. Allerdings ist der Kennwert der senkrechten Anisotropie rm mit 1,3 nicht ausreichend für die Herstellung komplizierter Tiefziehteile.
  • Wie aus den vorstehenden Ausführungen und den Beispielen ersichtlich, führt die erfindungsgemäße Kombination der genannten Verfahrensschritte dahin, daß mit verbesserter Produktivität kaltgewalzte Stahlbänder zuverlässiger und mit für bestimmte Verwendungszwecke gezielt verbesserter Kaltumformbarkeit hergestellt werden können.
  • Gegenüber dem erhöhten Energiebedarf beim Warmwalzen überwiegen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es seien hierfür nur einige Beispiele genannt:
    • - kürzere Durchsatzzeiten und damit erhöhte Leistung der Ofenanlage für die Brammenvorwärmung,
    • - geringere Verzunderung, also höheres Gewichtsausbringen,
    • - gezielte Kombination der Werkstoffkennwerte für unterschiedliche Kaltumformverfahren,
    • - gesteigerter Einsatz von leistungssteigernden kontinuierlichen Verfahrensschritten sämtlicher Arbeitsgänge.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines alterungsbeständigen Bandstahles mit hoher Kaltumformbarkeit durch Warmbandwalzen, Kaltwalzen, rekristallisierendes Glühen und nachfolgendes Dressieren, wobei Stähle (Angaben in Masseprozenten) mit
max. 0,06% C
max. 0,10% Si
max. 0,40% Mn
max. 0,03% P
max. 0,03% S
max. 0,01% N
mindestens einem der Elemente aus nachfolgender Gruppe
0 - 0,10% Al,
0 - 0,006% B
erschmelzungsbedingten Verunreinigungen,
Rest Eisen
zu Brammen vergossen, vor dem Warmwalzen auf Temperaturen von 1000 bis höchstens 1 200 C erwärmt und bei einer Temperatur unterhalb A3 fertig warmgewalzt werden, wobei die Dickenabnahme unterhalb A3 mindestens 35% der Dicke bei Durchlaufen von A3 beträgt; gehaspelt, kaltgewalzt und anschließend rekristallisierend auf Dehngrenzen von höchstens 200 N/mm2 geglüht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle max. 0,05% Si enthalten.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle max. 0,006% N enthalten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl vor dem Warmwalzen auf eine Temperatur von höchstens 1 150 ° C, insbesondere von höchstens 1 100°C, jedoch über 1 000° C erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl nach dem Kaltwalzen in einem kontinuierlichen Banddurchziehofen rekristallisierend geglüht wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl einer kurzzeitigen Überalterungsbehandlung, bestehend aus Anlassen im Bereich zwischen ca. 250 und 450 C vor dem Dressieren unterzogen wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kaltgewalzte Stahl kontinuierlich geglüht und anschließend, insbesondere unmittelbar anschließend, im Schmelzfluß mit einem metallischen Überzug versehen wird.
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