EP1069192A2 - Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus Stahl durch flexibles Walzen - Google Patents
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Definitions
- components are also made of metal in other areas used that of the expected later operating load dimensioned differently in some areas are, in particular are of different thicknesses.
- Such Components are obtained through various shaping Processes such as bending, deep drawing or stretch drawing Boards that have different thicknesses in some areas have received.
- the boards in turn can be obtained either Welding sheets of different thicknesses or from Belts by flexible rolling in the longitudinal direction have sections of different thickness. While at out different thickness of sheet metal welded together the weld seam is a potential weak point for the forms another shaping process is the Further processing, especially by deep and Stretch drawing, from blanks made by flexible Rolls made of rolls are produced because of the different achieved in flexible rolling Forming degrees in different thicknesses problematic. In the limit case, the formability in the more deformed thinner areas so far be exhausted, that for the desired Finished product required deep drawing or stretch drawing can no longer be carried out.
- the invention has for its object a method to make a steel band through flexible Rolling at elevated strip temperature to create that after flexible rolling in all areas without subsequent recrystallization annealing and without warm up to one for dynamic Recrystallization sufficiently high temperature sufficient formability for subsequent Forming, such as deep drawing, has.
- This object is achieved in a method for making a steel band with in Sections of different thickness in the longitudinal direction flexible rolling at an increased strip temperature solved that for the tape a steel with a austenitic structure is used, which in Weight percent maximum 0.05% carbon, 2% - 4% Aluminum, 2% - 4% silicon and 20% - 50% manganese and / or contains nickel and / or molybdenum, and further solved in that the flexible rolling at a Belt temperature below the recrystallization temperature of this steel and above 300 ° C.
- the strip is hot rolled, but at a comparatively low temperature.
- the slightly elevated temperature compared to cold rolling enables rolling at a relatively high rolling speed at relatively low rolling forces or high degrees of forming, without this leading to a section-wise too high strengthening with extensive exhaustion of the forming capacity.
- a recrystallizing annealing after the flexible rolling is therefore unnecessary.
- Such a flexible Half-hot rolling "with the above-mentioned properties of the strip is made possible by the special steel quality.
- This half-warm flexible rolling of the strip of the special steel quality can reduce the rolling resistance by a factor of 2-5 compared to cold rolling.
- the flexibly rolled strip is cooled to a temperature of ⁇ 500 ° C. accelerated immediately after the flexible rolling with a cooling rate of> 10 K / sec.
- Flexible rolling is preferably carried out at one Belt temperature between 500 ° C and 900 ° C.
- the strip In flexible rolling, the strip should be in every section reduced in thickness by at least 3%. There sections of different thickness are desired that the thickness reduction in the thinner Sections is much larger. Preferably that is Band in the later thicker areas by a maximum of 15% and in the later thinner areas by 20% - 50% in the Reduced thickness. Thickness reduction also in the The purpose of thicker areas is that of a reel belt pulled through the nip is not uncontrolled to run through the nip.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Bandes aus Stahl mit in Längsrichtung unterschiedlich
dicken Abschnitten durch flexibles Walzen bei erhöhter
Bandtemperatur. Um nach dem flexiblen Walzen ein Band mit
einem in allen Bereichen noch für nachfolgende
Umformungen, wie Tiefziehen, ausreichenden Umformvermögen
zu haben, ohne daß das Band im Anschluß an das flexible
Walzen einer Rekristallisationsglühung unterworfen wird
oder beim Warmwalzen eine verhältnismäßig hohe Temperatur
aufweisen muß, ist vorgesehen, daß für das Band eine
besondere Stahlqualität verwendet wird und daß das Walzen
bei einer Bandtemperatur unter der
Rekristallisationstemperatur dieses Stahls und oberhalb
von 300° C erfolgt.
Description
Auf dem Gebiet des Karosseriebaues für Kraftfahrzeuge
aber auch auf anderen Gebieten werden Bauteile aus Metall
eingesetzt, die der erwarteten späteren Betriebsbelastung
entsprechend bereichsweise unterschiedlich dimensioniert
sind, insbesondere unterschiedlich dick sind. Solche
Bauteile erhält man durch verschiedene formgebende
Verfahren, wie Biegen, Tiefziehen oder Streckziehen aus
Platinen, die bereichsweise eine unterschiedliche Dicke
erhalten haben.
Die Platinen ihrerseits erhält man entweder durch
Zusammenschweißen verschieden dicker Bleche oder aus
Bändern, die durch flexibles Walzen in Längsrichtung
unterschiedlich dicke Abschnitte haben. Während bei aus
verschieden dicken Blechen zusammengeschweißten Platinen
die Schweißnaht eine potentielle Schwachstelle für die
weiteren formgebenden Verfahren bildet, ist die
Weiterverarbeitung, insbesondere durch Tief- und
Streckziehen, von Platinen, die aus durch flexibles
Walzen hergestellten Bändern hergestellt werden, wegen
der beim flexiblen Walzen erzielten unterschiedlichen
Umformgrade in den verschieden dicken Bereichen
problematisch. Im Grenzfall kann das Umformvermögen in
den stärker verformten dünneren Bereichen bereits so weit
erschöpft sein, daß das für das gewünschte
Fertigerzeugnis erforderliche Tief- oder Streckziehen
nicht mehr durchgeführt werden kann.
Wegen dieser bekannten Probleme für dem flexiblen Walzen
folgende formgebende Verfahren ist es bekannt,
zusätzliche Maßnahmen zu ergreifen, um dem durch das
flexible Walzen erzeugten Band eine ausreichende
Verformungsfähigkeit für weitere formgebende Verfahren zu
erhalten oder zu geben. So ist es bekannt
(DE 33 43 709 A1; R. Kopp et al., 
Flexibel gewalzte
Bleche für belastungsangepaßte Werkstücke", Werkstatt und
Betrieb 131 (1998), S. 424-427), das beim flexiblen
Walzen kaltumgeformte Band mit den abschnittsweise
unterschiedlich stark kaltverfestigten Abschnitten einer
rekristallisierenden Glühbehandlung zu unterwerfen, um
aus dem Band Platinen herstellen zu können, die in allen
Bereichen ein für eine problemlose Weiterverarbeitung
ausreichendes Umformvermögen haben. Ein solches Verfahren
hat neben dem Nachteil der notwendigen aufwendigen
Glühbehandlung den weiteren Nachteil, daß für das
flexible Kaltwalzen sehr hohe Walzkräfte erforderlich
sind, um die gewünschte große Dickenreduzierung
durchführen zu können. Schließlich besteht ein Nachteil
eines solchen Verfahrens darin, daß das flexible
Kaltwalzen nur mit einer verhältnismäßig kleinen
Walzgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.
Bei einem anderen bekannten Verfahren des flexiblen
Walzens (DE 197 04 300 A1) erfolgt das Walzen bei
erhöhter Bandtemperatur, vorzugsweise mit einer
Bandtemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur
des metallischen Werkstoffes. Mit diesem Verfahren lassen
sich relativ große Dickenreduzierungen bei
verhältnismäßig kleinen Walzkräften mit verhältnismäßig
großer Walzgeschwindigkeit erzielen, weil die
Fließspannung des auf erhöhte Temperatur gebrachten
metallischen Werkstoffes gegenüber der im kalten Zustand
des Werkstoffes geringer ist. Nachteilig ist bei diesem
Verfahren allerdings, daß das Band auf eine
verhältnismäßig hohe Temperatur, vorzugsweise auf eine
oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegende
Temperatur, gebracht werden muß, damit es während des
flexiblen Walzens zu einer dynamischen Rekristallisation
des Werkstoffgefüges kommt. Dadurch wird erreicht, daß
die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes nach dem
flexiblen Walzen in etwa denen vor dem flexiblen Walzen
entsprechen und es nicht zu einer unerwünscht hohen
Verfestigung des Werkstoffes mit einer praktischen
Erschöpfung des Umformvermögens in den dünneren
Bandabschnitten kommt. Nachteilig ist allerdings, daß das
Band auf die verhältnismäßig hohe, die dynamische
Rekristallisation gewährleistende Temperatur vor dem
flexiblen Walzen gebracht werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Herstellen eines Bandes aus Stahl durch flexibles
Walzen bei erhöhter Bandtemperatur zu schaffen, das nach
dem flexiblen Walzen in allen Bereichen auch ohne
anschließendes Rekristallisationsglühen und ohne
vorheriges Erwärmen bis auf eine für eine dynamische
Rekristallisation ausreichend hohe Temperatur ein
ausreichendes Umformvermögen für nachfolgende
Umformungen, wie Tiefziehen, hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren
zum Herstellen eines Bandes aus Stahl mit in
Längsrichtung unterschiedlich dicken Abschnitten durch
flexibles Walzen bei erhöhter Bandtemperatur dadurch
gelöst, daß für das Band ein Stahl mit einem
austenitischen Gefüge verwendet wird, der in
Gewichtsprozent maximal 0,05 % Kohlenstoff, 2 % - 4 %
Aluminium, 2 % - 4 % Silizium und 20 % - 50 % Mangan
und/oder Nickel und/oder Molybdän enthält, und weiter
dadurch gelöst, daß das flexible Walzen bei einer
Bandtemperatur unter der Rekristallisationstemperatur
dieses Stahls und oberhalb von 300° C erfolgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Band
warmgewalzt, allerdings bei einer vergleichsweise
niedrigen Temperatur. Die gegenüber dem Kaltwalzen leicht
erhöhte Temperatur ermöglicht ein Walzen mit
verhältnismäßig hoher Walzgeschwindigkeit bei
verhältnismäßig niedrigen Walzkräften beziehungsweise
hohen Umformgraden, ohne daß es dabei zu einer
abschnittsweise zu hohen Verfestigung mit einer
weitgehenden Erschöpfung des Umformvermögens kommt. Eine
rekristallisierende Glühung im Anschluß an das flexible
Walzen erübrigt sich deshalb. Ein solches flexibles
Halbwarmwalzen" mit den genannten Eigenschaften des
Bandes ist durch die besondere Stahlqualität möglich
geworden. Durch dieses halbwarme flexible Walzen des
Bandes der besonderen Stahlqualität läßt sich im
Vergleich zum Kaltwalzen der Walzwiderstand um den Faktor
2 - 5 vermindern.
Die Einhaltung der Walztemperatur unterhalb der
Rekristallisationstemperatur des Stahls reicht für sich
allein aus, um es praktisch nicht zur Grobkornbildung
kommen zu lassen. Eine beschleunigte Abkühlung ist nicht
zwingend erforderlich, um das gewünschte ausreichende
Umformvermögen zu erhalten. Dennoch ist es vorteilhaft,
wenn entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung das
flexibel gewalzte Band unmittelbar nach dem flexiblen
Walzen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von > 10 K/sec auf
eine Temperatur < 500° C beschleunigt abgekühlt wird. Die
damit verbundenen Vorteile bestehen darin, daß zum einen
Ausscheidungen, die eine negative Auswirkung auf die
Umformbarkeit des Stahls haben, unterbunden werden und
daß zum anderen die durch die vorangegangene Verformung
erzielte Verfestigung nahezu vollständig erhalten bleibt,
weil der Verfestigungszustand sozusagen eingefroren"
wird.
Vorzugsweise erfolgt das flexible Walzen bei einer
Bandtemperatur zwischen 500° C und 900° C.
Beim flexiblen Walzen sollte das Band in jedem Abschnitt
in der Dicke um mindestens 3 % reduziert werden. Da
unterschiedlich dicke Abschnitte gewünscht sind, bedeutet
das, daß die Dickenreduzierung in den dünneren
Abschnitten wesentlich größer ist. Vorzugsweise wird das
Band in den später dickeren Bereichen um maximal 15 % und
in den später dünneren Bereichen um 20 % - 50 % in der
Dicke reduziert. Die Dickenreduzierung auch in den
dickeren Bereichen hat zum Zweck, das von einer Haspel
durch den Walzspalt gezogene Band nicht unkontrolliert
durch den Walzspalt laufen zu lassen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich,
hochfesten Stahl (≥ 300 N/mm2 Streckgrenze) mit
vergleichsweise hohen Walzgeschwindigkeiten um 50 m/min und
großen Umformgraden (15 % - 50 % Dickenabnahme) ohne
Grobkornbildung flexibel zu walzen. Die dafür eingesetzten
üblichen Anfangsbanddicken bei Karosserieblechen aus Stahl
liegen im Bereich von 1 mm - 2,5 mm.
Claims (5)
- Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus Stahl mit in Längsrichtung unterschiedlich dicken Abschnitten durch flexibles Walzen bei erhöhter Bandtemperatur,
dadurch gekennzeichnet, daß für das Band ein Stahl mit einem austenitischen Gefüge verwendet wird, der in Gewichtsprozent maximal 0,05 % Kohlenstoff, 2 % - 4 % Aluminium, 2 % - 4 % Silizium und 20 % - 50 % Mangan und/oder Nickel und/oder Molybdän enthält, und daß das flexible Walzen bei einer Bandtemperatur unter der Rekristallisationstemperatur dieses Stahls und oberhalb von 300° C erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Walzen bei einer Bandtemperatur zwischen 500° C und 900° C erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Band nach dem flexiblen Walzen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von > 10 K/sec auf eine Temperatur < 500° C beschleunigt abgekühlt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß beim flexiblen Walzen in jedem Abschnitt des Bandes dessen Dicke um mindestens 3 % reduziert wird. - Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Band in den später dickeren Abschnitten um maximal 15 % und in den später dünneren Abschnitten um 20 % bis 50 % in der Dicke reduziert wird.
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