Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von
alterungsbeständigen Bändern aus einem
aluminiumberuhigten Stahl. Derartige Stahlbänder werden
als Warm- oder Kaltbänder zur Herstellung kaltumgeformter
Bauelemente, wie Karosserieteilen u.ä., verwendet.
Im Zuge ihrer Herstellung werden die Stahlbänder
üblicherweise zur Verbesserung ihrer Eigenschaften,
nachdem sie auf übliche Weise durch Warmwalzen und ein
gegebenenfalls erforderliches anschließendes Kaltwalzen
hergestellt worden sind, einer Glühbehandlung in einem
Durchlaufglühofen unterzogen. Im Anschluß an diese
Glühbehandlung wird das Band häufig einer
Oberflächenveredelung, wie beispielsweise einer
Feuerverzinkung, unterzogen. Dann wird es abgekühlt und
einer Dressier-Walzung unterzogen, bis es schließlich zu
einem Coil gewickelt der Weiterverarbeitung zugeführt
wird.
Ein Problem bei der voranstehend zusammengefaßten
Vorgehensweise besteht darin, daß das derart erzeugte
Band in der Praxis nicht die erforderliche
Alterungsbeständigkeit aufweist. Die vorzeitige Alterung
des Bandes führt im Ergebnis dazu, daß das Band schon
kurze Zeit nach seiner Herstellung so verschlechterte
Umformeigenschaften aufweist, daß seine
Weiterverarbeitung erschwert oder sogar unmöglich wird.
Eine Möglichkeit zur Beseitigung der
Alterungsempfindlichkeit von aus aluminiumberuhigten
Stählen hergestellten Bändern besteht darin, das Band,
nachdem es durchlaufgeglüht, oberflächenveredelt und
abgekühlt worden ist, einer Haubenglühung zu unterziehen
und es erst im Anschluß an diese Haubenglühung zu
dressieren und zu einem Coil zu wickeln. Aufgrund des
zwischengeschalteten Haubenglühvorgangs ist diese
Vorgehensweise jedoch kosten- und zeitaufwendig.
Es ist daher versucht worden, Bänder mit geringem
Alterungspotential aus Stählen der in Rede stehenden Art
in einem kontinuierlichen Verfahren ohne Haubenglühe
durch eine gesteuerte, bestimmten Kühlverläufen folgende
Abkühlung zu erzeugen. Diese Versuche haben jedoch selbst
dann nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt, wenn die
Glühbehandlung mit einer Überalterungsbehandlung
kombiniert worden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
kostengünstig und zeitsparend durchführbares Verfahren
zum Erzeugen von alterungsbeständigen, aus einem Alberuhigten
Stahl bestehenden Bändern anzugeben.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem voranstehend
erläuterten Stand der Technik durch ein Verfahren zum
Erzeugen von alterungsbeständigen Bändern aus einem
aluminiumberuhigten Stahl gelöst, bei dem zunächst in
üblicher Weise ein Band durch Walzen hergestellt wird,
bei dem das gewalzte Band durchlaufgeglüht wird, bei dem
das noch erwärmte Band dann zu einem Coil gewickelt wird,
bei dem das zu einem Coil gewickelte Band auf
Raumtemperatur abkühlt wird und bei dem das im Coil
abgekühlte Band schließlich dressiert wird.
Vorzugsweise wird das Band im Anschluß an die
Durchlaufglühung oberflächenveredelt, bevor es nach
Verlassen der Oberflächenveredelungseinrichtung im noch
erwärmten Zustand zu dem Coil gewickelt wird. Dabei führt
das erfindungsgemäße Verfahren zu besonders guten
Ergebnissen, wenn das Band im Zuge der
Oberflächenveredelung feuerverzinkt wird.
Anders als beim Stand der Technik wird das geglübte und
anschließend gegebenenfalls oberflächenveredelte Band,
wenn es den Durchlaufglühofen bzw. die
Oberflächenveredelungseinrichtung verlassen hat, bei
erfindungsgemäßer Vorgehensweise nicht gesondert
abgekühlt, sondern im noch warmen Zustand zu einem Coil
gewickelt. In dem Coil kühlt das Band langsam ab, bis es
Raumtemperatur erreicht hat. Erst daraufhin wird das Band
der Dressier-Walzung unterzogen.
Es ist festgestellt worden, daß ein erfindungsgemäß
erzeugtes Band aus Al-beruhigtem Stahl genauso
alterungsbeständig ist wie ein Band, welches zusätzlich
zu der Durchlaufglühbehandung und der gegebenenfalls
durchgeführten Oberflächenveredelung einer Haubenglühung
unterworfen worden ist. Dies konnte überraschenderweise
allein dadurch erreicht werden, daß das Band unter
Mitnahme der Temperatur, auf die es im Durchlaufglühofen
bzw. in der Oberflächenveredelungseinrichtung,
beispielsweise der Feuerverzinkungseinrichtung, gebracht
worden ist, gewickelt und anschließend in ausreichend
langer Zeit langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
Auf eine gesteuerte, schnelle Abkühlung im Anschluß an
die Glühung bzw. Oberflächenbehandlung und eine damit
kombinierte Überalterungabehandlung kann bei
erfindungsgemäßer Arbeitsweise ebenso verzichtet werden,
wie auf das Haubenglühen. Dies ermöglicht es, mit der
Erfindung ein alterungsbeständiges Band aus einem
aluminiumberuhigten Stahl bei geringem Kosten- und
Zeitaufwand herzustellen.
Umfaßt die Oberflächenveredlung eine Feuerverzinkung, so
ist die am Ende des Verzinkungsprozesses vorhandene
Temperatur des Bandes gut geeignet für das
erfindungsgemäß durchgeführte Wickeln des Coils im
unmittelbarem Anschluß an die Oberflächenveredelung.
Wesentlich ist, daß, wie erwähnt, das Band unter Mitnahme
seiner Temperatur am Ende der Glühung bzw.
Oberflächenveredelung zu dem Coil gewickelt wird und
derart zu einem festen Bund gewickelt auf Raumtemperatur
abkühlt. Dabei sollte die Temperatur beim Haspeln des
geglühten bzw. oberflächenveredelten Bandes zu einem Coil
zwischen 150 °C und 350 °C betragen. Bei Einhaltung
dieses Temperaturbereichs für die Wickeltemperatur wird
sicher erreicht, daß auch lange Zeit nach der
erfindungsgemäßen Herstellung des Bandes dessen gute
Eigenschaften vorhanden sind, so daß das Band im
wesentlichen unbeeinflußt von seinem Alter verarbeitet
werden kann.
Bei Abkühlung des Coils an Luft ist ein optimaler
Temperaturverlauf bis zum Erreichen der Raumtemperatur
gewährleistet. Selbstverständlich kann die Abkühlung
jedoch auch in anderen Umgebungsmedien erfolgen, die
einen vergleichbaren Verlauf der Abkühlung gewährleisten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Diagramme 1 bis 9 zeigen die auf die jeweilige
Wickeltemperatur bezogenen Werte verschiedener
Eigenschaften von aus unterschiedlichen
aluminiumberuhigten Stählen hergestellten, kaltgewalzten
und dressierten Bänder.
Die Bänder B
A, B
B, B
C wurden aus Stählen A, B, C mit der
in der nachstehenden Tabelle angegebenen Zusammensetzung
in der üblichen Weise durch Warm- und anschließendes
Kaltwalzen hergestellt.
Stahl | C | Si | Mn | P | S | Al | N |
A | 0,04 | 0,158 | 0,206 | 0,023 | 0,008 | 0,034 | 0,0036 |
B | 0,031 | 0,013 | 0,164 | 0,014 | 0,008 | 0,033 | 0,0026 |
C | 0,021 | 0,014 | 0,162 | 0,007 | 0,008 | 0,033 | 0,0016 |
(Angaben der Gehalte in Gew.-%) |
In einem Durchlaufglühofen wurden die Bänder BA, BB, BC
durchlaufgeglüht. Anschließend wurden sie einer
Feuerverzinkung ihrer Oberfläche unterzogen.
Nach Verlassen der Feuerverzinkungseinrichtung wurden die
Bänder BA, BB, BC bei unterschiedlichen Wickeltemperaturen
WT von 50 °C, 100 °C, 150 °C, 200 °C, 250 °C, 300 °C und
350 °C zu jeweils einem Coil gehaspelt. Anschließend
erfolgte die Abkühlung des Coils an Luft auf
Raumtemperatur. Die Abkühlung dauerte bis zu 24 h.
Die abgekühlten Bänder BA, BB, BC wurden dressiergewalzt,
wobei Dressiergrade zwischen 0,3 % und 1,5 % eingehalten
wurden.
Anschließend wurden die Bänder bei 100 °C für eine Stunde
erwärmt, um eine künstliche Alterung herbeizuführen. In
dem Zerreißdiagramm, welches in einer unmittelbar an die
künstliche Alterung erfolgenden Zerreißprüfung erstellt
wurde, zeigten die optimal ausdressierten Bänder BA, BB,
BC bei geeigneter Wahl der Wickeltemperatur WT keine
Streckgrenzdehnung.
In den Diagrammen 1 bis 9 sind die für die aus dem Stahl
A erzeugten Bänder BA ermittelten Werte der jeweiligen
Eigenschaft jeweils durch Quadrate, die für die aus dem
Stahl B erzeugten Bänder BB ermittelten Werte der
jeweiligen Eigenschaft jeweils durch Rauten und die für
die aus dem Stahl C erzeugten Bänder BC ermittelten Werte
der jeweiligen Eigenschaft jeweils durch Dreiecke
gekennzeichnet. Die nach dem Dressieren vorhandenen Werte
sind durch leere Quadrate, Rauten und Dreiecke
dargestellt, während die nach der künstlichen Alterung
ermittelten jeweiligen Werte durch gefüllte Quadrate,
Rauten und Dreiecke gekennzeichnet sind.
Im Diag. 1 ist für die Bänder BA, BB, BC in Abhängigkeit
von der jeweiligen Wickeltemperatur WT in [°C] die
Streckgrenzendehnung ARe in [%] angegeben. Es zeigt sich,
daß die Bänder BA, BB, BC unmittelbar nach dem Dressieren
streckdehnungsfrei sind. Ein bei einer Wickeltemperatur
WT von 20 °C gewickeltes Band BA besitzt jedoch im
gealterten Zustand eine Streckgrenzendehnung ARe von 3 %.
Ebenso weist das bei dieser Wickeltemperatur WT von 20 °C
gewickelte Band BB eine Streckgrenzendehnung von 2 % auf,
während sie für das Band BC ca. 1,5 % beträgt. Bei einer
Wickeltemperatur WT von mindestens 200 °C sind dagegen
alle Bänder BA, BB, BC auch im gealterten Zustand
streckgrenzendehnungsfrei, wobei sich dieser Zustand für
die Bänder BB und BC schon bei 150 °C einstellt.
In Diag. 2 sind in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur
WT in [°C] für die jeweiligen Bänder BA, BB, BC die Werte
der Streckgrenze Re in [MPa] angegeben, während im Diag.
3 in entsprechender Weise die Werte der Zugfestigkeit Rm
in [MPa] dargestellt sind. Es zeigt sich, daß bei einer
Wickeltemperatur von mindestens 200 °C kein
alterungsbedingter Anstieg der Streckgrenze bzw. der
Zugfestigkeit der gealterten Bänder BA, BB, BC gegenüber
den entsprechenden Werten feststellbar ist, welche die
Bänder BA, BB, BC im ungealterten Zustand nach dem
Dressieren besitzen.
In Diag. 4 sind in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur
WT in [°C] für die jeweiligen Bänder BA, BB, BC die Werte
der Gleichmaßdehnung Ag in [%] angegeben, während im
Diag. 5 in entsprechender Weise die Werte der
Bruchdehnung A80 in [%]dargestellt sind. Es zeigt sich,
daß bei einer Wickeltemperatur WT von weniger als 150 °C
die Dehnungswerte der künstlich gealterten Bänder BA, BB,
BC deutlich gegenüber den Dehnungswerten zurückfallen,
welche die Bänder BA, BB, BC unmittelbar nach dem
Dressieren besitzen. Ab einer Wickeltemperatur WT Von
wenigstens 200 °C stellt sich demgegenüber eine Abnahme
der Dehnungswerte im Zuge der Alterung der Bänder BA, BB,
BC kaum noch ein. So wurden beispielsweise für bei
Wickeltemperaturen WT Von 250 °C gewickelte Bänder BB, BC
nach der künstlichen Alterung Bruchdehnungen A80 von
42 - 44 % erreicht.
In Diag. 6 ist in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur
WT in [°C] für die jeweiligen Bänder BA, BB, BC der n-Wert
angegeben. Es zeigt sich, daß sich bei einer
Wickeltemperatur WT von weniger als 150 °C im Zuge der
Alterung ein starker Rückgang des n-Wertes einstellt. Bei
Wickeltemperaturen WT von mindestens 200 °C ist jedoch
praktisch kein Einfluß der Alterung mehr erkennbar.
Bemerkenswert ist, daß beispielsweise ein aus dem Stahl C
erzeugtes und bei einer Wickeltemperatur WT von mehr als
250 °C gewickeltes Band BC n-Werte von mehr als 0,22
erreicht.
In Diag. 7 ist in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur
WT in [°C] für die jeweiligen Bänder BA, BB, BC der r-Wert
angegeben. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die
Alterung keine Änderung des r-Wertes verursacht und
dementsprechend auch die Wickeltemperatur WT keinen
Einfluß auf den r-Wert hat.
Schließlich sind als Kenngrößen für die Bake-Hardening-Eigenschaften
im Diag. 8 der BH0-Wert und im Diag. 9 der
BH2-Wert jeweils in [MPa] über die jeweilige
Wickeltemperatur WT in [°C] angegeben. Es zeigt sich, daß
im künstlich gealterten Zustand bei Wickeltemperaturen WT
von weniger als 150 °C für alle Bänder BA, BB, BC BH0-Werte
von ca. 40 - 60 MPa und BH2-Werte von ca. 50 -
70 MPa erreicht werden. Ab einer Wickeltemperatur WT von
mindestens 200 °C fällt für alle Bänder BA, BB, BC der
BH0-Wert auf Werte um 10 MPa ab. Bei diesen
Wickeltemperaturen WT werden BH2-Werte von ca. 20 MPa für
aus den Stählen A und B hergestellte Bänder BA bzw. BB
erreicht, während für aus dem Stahl C hergestellte Bänder
BC auch RH2-Werte von 10 MPa vorliegen.
Aus den Diagrammen 1 bis 9 ist damit ersichtlich, daß
sich bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise kaltgewalzte,
durchlaufgeglühte und dressierte Bänder aus
aluminiumberuhigten Stählen herstellen lassen, welche
alterungsfrei sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die
Bänder unmittelbar nach dem Durchlaufglühen bei
Wickeltemperaturen von mindestens 150 °C gewickelt und
langsam an Luft mit einer Abkühlrate ≤ 1 °C/min abgekühlt
werden. Bei dieser Vorgehensweise gleichen sich die
Eigenschaften der Bänder im gealterten Zustand den
Eigenschaften an, welche die Bänder unmittelbar nach
ihrer Herstellung besitzen. Die erfindungsgemäß
hergestellten Bänder besitzen ein gutes Bake-Hardening-Potential.
Durch eine Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit geeigneten Warm- und Kaltbanderzeugungsverfahren
können Stahlbänder der in Rede stehenden Art mit
besonders hervorragenden Eigenschaften, wie niedrigste
Streckgrenzen etc., erzeugt werden.