EP1337673A1 - Verfahren zum herstellen eines bei niedrigen verformungsgraden kaltverformten kaltbandes - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines bei niedrigen verformungsgraden kaltverformten kaltbandes

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EP1337673A1
EP1337673A1 EP01982469A EP01982469A EP1337673A1 EP 1337673 A1 EP1337673 A1 EP 1337673A1 EP 01982469 A EP01982469 A EP 01982469A EP 01982469 A EP01982469 A EP 01982469A EP 1337673 A1 EP1337673 A1 EP 1337673A1
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EP
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cold
max
strip
annealing
deformation
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EP01982469A
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English (en)
French (fr)
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Bernhard Engl
Klaus-Dieter Horn
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Stahl AG
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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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
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • 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
    • 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
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0268—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment between cold rolling steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0273—Final recrystallisation annealing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cold strip, cold-formed at low degrees of deformation and produced from a steel of known composition.
  • a hot strip is first hot-rolled from a starting material such as slabs, thin slabs or cast strips.
  • a cold strip is then cold rolled from the hot strip.
  • this cold strip is then subjected to further cold-forming steps, such as straightening, skin-dressing, re-rolling and forming.
  • This cold forming also includes the work steps which are summarized in the specialist world under the generic term "flexible rolling".
  • Such a "flexible rolling” in which the roll gap is variably adjusted during the rolling process, enables the process-shortening production of sheets with a defined thickness profile in the rolling direction that is individually adapted to the load.
  • the cold strips are usually annealed before they are cold-formed in order to achieve the deformability required for the cold-forming.
  • a further recrystallizing annealing would be advantageous.
  • such an annealing is generally dispensed with if only small degrees of deformation have been achieved in the course of cold working. Otherwise the formation of coarse grains in the structure of the cold deformed strips must be expected.
  • the formation of coarse grain leads to a reduction in the deformability, which in particular makes deep-drawing deformation more difficult and creates a pitted surface structure (so-called "orange skin”) on the drawn part.
  • Coarse grain formation can be avoided by avoiding recrystallizing annealing after cold working in practice.
  • a restriction of the ductility and thus the usability, in particular the deformability when deep-drawing the cold strip or in comparable deforming steps, must be accepted.
  • the object of the invention is to provide, starting from the prior art explained above, a method with which recrystallized, cold-formed cold-rolled strips can be produced from soft steels of known composition without the risk of coarse grain formation.
  • B and the remainder iron and steel produced with unavoidable impurities, such as slabs, thin slabs or cast strips, are hot-rolled into a hot strip, in which the hot strip is cold-rolled into a cold strip, in which the cold strip is at a Annealing temperature is crystal-recovering, which is lower than the recrystallization temperature at which the cold-recovered cold-rolled strip is subjected to cold deformation at low degrees of deformation and at which the cold-formed cold-rolled strip is recrystallized in a second annealing.
  • the temperature during the annealing carried out before the cold working is preferably set such that it is in the upper part of the crystal recovery. In this way, an optimized ductility can be achieved without the risk of coarse grain formation during the final recrystallization annealing.
  • the annealing temperature during the crystal-restoring annealing should accordingly be at least 450 ° C and at most 550 ° C.
  • the annealing temperature during crystal restoration annealing for the same purpose is at least 550 ° C and at most 650 ° C. Regardless of the type of steel, the annealing temperature should always be selected so that the cold strip is recrystallized to a maximum of 90% after the crystal-restoring annealing.
  • the annealing temperature during the recrystallizing annealing carried out after the cold working is selected so that complete recrystallization is reliably achieved.
  • the annealing temperatures required for steels of the type in question are between at least 650 ° C and at most 850 ° C
  • the degrees of deformation achieved in the course of cold forming are usually at most 40%.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously when the cold forming is carried out as flexible rolling. With this cold deformation, sheets can be produced for load-oriented components. Using the procedure according to the invention, cold-formed cold strips can be produced, the structure of which has a grain size of at most 6 ASTM.
  • the table shows the alloy contents of a conventional mild steel A and an IF steel B.
  • Slabs have been cast from steels A, B, which have been hot-rolled into hot strip.
  • the hot strips produced from steel A were then cold-rolled into cold strips A1, A2 and the hot strips produced from steel B into cold strips B1, B2.
  • the first cold strips AI and B1 were then subjected to crystal-restoring annealing.
  • the annealing temperature for this crystal-restoring annealing was 500 ° C, while it was 600 ° C for the cold strip B1.
  • the degree of recrystallization achieved was less than 90%.
  • the second cold strip A2 or B2 was annealed completely recrystallizing.
  • the annealing temperature was 720 ° C
  • the cold strips A1, A2 or B1, B2 were cold-formed at various degrees of deformation between 0% and 50%.
  • This cold forming comprised "flexible rolling", in which different degrees of rolling were set between approximately 5% and 50%.
  • the cold-formed cold strips A1, A2 or B1, B2 have been recrystallized at an annealing temperature of 720 ° C.
  • Diag. 1 are for the cold-formed cold strips A1, A2 produced from the steel A, which result after the final recrystallization annealing
  • Grain sizes Gs in ASTM over the degree of deformation ⁇ have been applied in%. The individual measured values are symbolized by circles. It was found that the grain sizes of the cold strip A2, which had been annealed before the cold working until fully recrystallized, are significantly higher for all degrees of deformation than in the case of the cold strip AI, which according to the invention was only annealed before the cold working. The deviation is particularly significant with very low degrees of deformation in the range of less than 15%.
  • Diag. 2 shows the diag for the cold strips B1, B2 produced from steel B. 1 corresponding representation of the grain size based on the cold rolling degree.
  • the grain size of the cold strip B2 increases significantly with decreasing degree of deformation, while the grain size of the cold strip B1 produced according to the invention is at an even, significantly lower level.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rekrisallisationsgeglühten Kaltbandes, bei dem ein aus einem (in Gew.-%) ≤ 0,2 % C, ≤ 1,0 % Si, ≤ 1,0 % Mn, ≤ 0,2 % P, ≤ 0,2 % S, ≤ 0,2 % Al, ≤ 0,02 % N, ≤ 0,2 % Ti, ≤ 0,2 % V, ≤ 0,2 % Nb, ≤ 0,01 % B und als Rest Eisen sowie unvermeidbare Verunreinigungen aufweisenden Stahl erzeugtes Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenen Bändern, zu einem Warmband warmgewalzt wird, bei dem das Warmband zu einem Kaltband kaltgewalzt wird, bei dem das Kaltband bei einer Glühtemperatur kristallerholend geglüht wird, die niedriger ist als die Rekrisallisationstemperatur, bei dem das kristallerholend geglühte Kaltband einer Kaltverformung bei niedrigen Verformungsgraden unterzogen wird und bei dem das kaltverformte Kaltband in einer zweiten Glühung rekristallisierend geglüht wird. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich rekristallisierend geglühte, kaltverformte Kaltbänder aus weichen Stählen bekannter Zusammensetzung ohne die Gefahr der Entstehung von Grobkornbildung herstellen.

Description

Verfahren zum Herstellen eines bei niedrigen Verformungsgraden kaltverformten Kaltbandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines bei niedrigen Verformungsgraden kaltverformten, aus einem Stahl bekannter Zusammensetzung erzeugten Kaltbandes.
Bei bekannten Verfahren dieser Art wird zunächst aus einem Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenen Bändern, ein Warmband warmgewalzt. Aus dem Warmband wird dann ein Kaltband kaltgewalzt. Nach dem Kaltwalzen wird dieses Kaltband dann weiteren Kaltverformungsschritten, wie einem Richten, Dressieren, Nachwalzen und Umformen unterzogen. Unter diese Kaltverformung fallen dabei auch die Arbeitsschritte, die in der Fachwelt unter dem Oberbegriff "flexibles Walzen" zusammengefaßt werden. Ein solches "flexibles Walzen", bei dem der Walzspalt während des Walzprozesses variabel verstellt wird, ermöglicht die prozeßverkürzende Herstellung von Blechen mit einem definierten, bauteilindividuell an den Belastungsfall angepaßten Dickenprofil in Walzrichtung.
Üblicherweise werden die Kaltbänder vor ihrer Kaltverformung rekristallisierend geglüht, um die für die Kaltverformung erforderliche Verformbarkeit zu erreichen. Um auch nach der Kaltverformung für darauf folgende Verarbeitungsschritte günstige Eigenschaften herzustellen, wäre eine weitere rekristallisierende Glühung vorteilhaft. Auf eine solche Glühung wird jedoch in der Regel dann verzichtet, wenn im Zuge der Kaltverformung nur geringe Verformungsgrade erreicht worden sind. Andernfalls muß nämlich mit der Entstehung von Grobkσrn im Gefüge der kaltverfomten Bänder gerechnet werden. Die Entstehung von Grobkorn führt zu einer Verminderung der Verformbarkeit, wodurch insbesondere eine Tiefziehverformung erschwert wird und eine narbige Oberflächenstruktur (sog. "Apfelsinenhaut") am Ziehteil entsteht .
Indem in der Praxis eine rekristalliserende Glühung nach der Kaltverformung umgangen wird, kann zwar die Grobkornbildung vermieden werden. Dabei muß jedoch eine Einschränkung der Duktilität und damit einhergehend der Verwertbarkeit, insbesondere der Verformbarkeit beim Tiefziehen des Kaltbandes oder bei vergleichbaren Verfomungsschritten, in Kauf genommen werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend vom voranstehend erläuterten Stand der Technik ein Verfahren anzugeben, mit dem sich rekristallisierend geglühte, kaltverformte Kaltbänder aus weichen Stählen bekannter Zusammensetzung ohne die Gefahr der Entstehung von Grobkornbildung herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein aus einem max. 0,2 Gew.-% C, max. 1,0 Gew.-% Si, max. 1,0 Gew.-% Mn, max. 0,2 Gew.-% P, max. 0,2 Gew.-% S, max. 0,2 Gew.-% AI, max. 0,02 Gew.-% N, max. 0,2 Gew.-% Ti, max. 0,2 Gew.-% V, max. 0,2 Gew.-% Nb, max. 0,01 Gew.-% B und als Rest Eisen sowie unvermeidbare Verunreinigungen aufweisenden Stahl erzeugtes Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenen Bändern, zu einem Warmband warmgewalzt wird, bei dem das Warmband zu einem Kaltband kaltgewalzt wird, bei dem das Kaltband bei einer Glühtemperatur kristallerholend geglüht wird, die niedriger ist als die Rekrisallisationstemperatur, bei dem das kristallerholend geglühte Kaltband einer Kaltverformung bei niedrigen Verformungsgraden unterzogen wird und bei dem das kaltverformte Kaltband in einer zweiten Glühung rekristallisierend geglüht wird.
Indem das Kaltband nach dem Kaltwalzen in einem nur für eine Kristallerholung ausreichenden Temperaturbereich geglüht wird, wird eine vollständige Rekristallisation seines Gefüges in diesem Verfahrensschritt vermieden. Überraschend hat sich gezeigt, daß das derart bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisations- Glühtemperatur geglühte Kaltband einerseits eine für die nachfolgend durchgeführten Verformungsschritte ausreichende Duktilität besitzt und sich andererseits nach Abschluß der Kaltverformung rekristallisierend Glühen läßt, ohne daß es dabei zu einer Grobkornbildung kommt. So ermöglicht es die Erfindung durch eine gezielte Beschränkung der Temperatur bei der vor der Kaltverformung durchgeführten Glühung, ein rekristallisierend geglühtes Kaltband zu erzeugen, ohne daß es zur Entstehung eines für die Gebrauchseigenschaften ungünstigen Gefüges kommt.
Vorzugsweise wird die Temperatur während des vor der Kaltverformung durchgeführten Glühens so eingestellt, daß sie im oberen Bereich der Kristallerholung liegt. Auf diese Weise läßt sich eine optimierte Duktilität ohne die Gefahr einer Grobkornbildung bei der abschließenden Rekristallisationsglühung erreichen. Handelt es sich bei dem verarbeiteten Stahl um einen Weichstahl, so sollte die Glühtemperatur während des kristallerholenden Glühens dementsprechend mindestens 450 °C und höchstens 550 °C betragen. Handelt es sich dagegen um einen IF-Stahl, so beträgt die Glühtemperatur während des kristallerholenden Glühens für denselben Zweck mindestens 550 °C und höchstens 650 °C Unabhängig davon, um welche Stahlsorte es sich handelt, sollte die Glühtemperatur jedoch stets so gewählt werden, daß das Kaltband nach der kristallerholenden Glühung zu höchstens 90 % rekristallisiert ist.
Die Glühtemperatur während des nach der Kaltverformung durchgeführten rekristallisierenden Glühens wird so gewählt, daß eine vollständige Rekristallisation sicher erreicht wird. Erfahrungsgemäß liegen die dazu erforderlichen Glühtemperaturen bei Stählen der in Rede stehenden Art zwischen mindestens 650 °C und höchstens 850 °C
Die im Zuge der Kaltverformung erreichten Verformungsgrade betragen üblicherweise höchstens 40 %.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann anwenden, wenn die Kaltverformung als flexibles Walzen ausgeführt wird. Mit dieser Kaltverformung lassen sich Bleche für belastungsorientierte Bauteile erzeugen. Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise lassen sich kaltverformte Kaltbänder herstellen, deren Gefüge eine Korngröße von höchstens 6 ASTM aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Tabelle sind die Legierungsgehalte eines konventionellen Weichstahls A und eines IF-Stahls B angegeben.
Aus den Stählen A,B sind Brammen gegossen worden, die zu Warmband warmgewalzt worden sind.
Anschließend sind die aus dem Stahl A erzeugten Warmbänder zu Kaltbändern A1,A2 und die aus dem Stahl B erzeugten Warmbänder zu Kaltbändern B1,B2 kaltgewalzt worden.
Die ersten Kaltbänder AI und Bl sind dann jeweils einer kristallerholenden Glühung unterzogen worden. Im Fall des Kaltbands AI betrug die Glühtemperatur bei dieser kristallerholenden Glühung 500 °C, während sie beim Kaltband Bl bei 600 °C lag. Der Grad der dabei erreichten Rekristallisation lag bei weniger als 90 % .
Zu Vergleichszwecken ist das jeweils zweite Kaltband A2 bzw. B2 vollständig rekristallisierend geglüht worden. Die Glühtemperatur lag dazu bei jeweils 720 °C Nach der kristallerholenden bzw. rekristallisierenden Glühung sind die Kaltbänder A1,A2 bzw. Bl,B2 bei verschiedenen, zwischen 0 % und 50 % liegenden Verformungsgraden kaltverformt worden. Diese Kaltverformung umfaßte ein "flexibles Walzen", bei dem differenzierte Abwalzgrade zwischen ca. 5% bis 50 % eingestellt wurden.
Schließlich sind die kaltverformten Kaltbänder Al,A2 bzw. B1,B2 bei einer Glühtemperatur von 720 °C rekristallierend geglüht worden.
In Diag. 1 sind für die aus dem Stahl A erzeugten, kaltverformten Kaltbänder A1,A2 die sich nach dem abschließenden Rekristallisationsglühen ergebenden
Korngrößen Gs in ASTM über den Verformungsgrad ε in % aufgetragen worden. Die einzelnen Meßwerte sind dabei durch Kreise symbolisiert. Es zeigte sich, daß die Korngrößen beim vor der Kaltverformung bis zur vollständigen Rekristallisierung geglühten Kaltband A2 bei allen Verformunggraden deutlich höher liegen als bei dem erfindungsgemäß vor der Kaltverformung lediglich kristallerholend geglühten Kaltband AI. Besonders signifikant ist die Abweichung bei sehr geringen Verformungsgraden im Bereich von weniger als 15 %.
Diag. 2 zeigt für die aus dem Stahl B erzeugten Kaltbänder Bl,B2 eine dem Diag. 1 entsprechende Darstellung der Korngröße bezogen auf den Kaltwalzgrad. Auch in diesem Fall steigt die Korngröße beim Kaltband B2 mit abnehmendem Verformungsgrad deutlich an, während beim erfindungsgemäß hergestellten Kaltband Bl die Korngröße auf einem gleichmäßigen, deutlich niedrigerem Niveau liegt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Verfahren zum Herstellen eines rekrisallisationsgegluhten Kaltbandes,
- bei dem ein aus einem max. 0,2 Gew. g. " ' o c, max. 1,0 Gew. — Ό Si, max. 1,0 Gew. o Mn, max. 0,2 Gew. P, max. 0,2 Gew. o — Ό s, max. 0,2 Gew. AI, max. 0,02 Gew.-% N, max. 0,2 Gew.-% Ti, max. 0,2 Gew.-% V, max. 0,2 Gew.-% Nb, max. 0,01 Gew.-% B und als Rest Eisen sowie unvermeidbare Verunreinigungen aufweisenden Stahl erzeugtes Vormaterial, wie
Brammen, Dünnbrammen oder gegossenen Bändern, zu einem Warmband warmgewalzt wird,
bei dem das Warmband zu einem Kaltband kaltgewalzt wird,
bei dem das Kaltband bei einer Glühtemperatur kristallerholend geglüht wird, die niedriger ist als die Rekrisallisationstemperatur, - bei dem das kristallerholend geglühte Kaltband einer Kaltverformung bei niedrigen Verformungsgraden unterzogen wird und
- bei dem das kaltverformte Kaltband in einer zweiten Glühung rekristallisierend geglüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Stahl ein Weichstahl ist und d a ß die Glühtemperatur während des kristallerholenden Glühens mindestens 450 °C und höchstens 550 °C beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Stahl ein IF-Stahl ist und d a ß die Glühtemperatur während des kristallerholenden Glühens mindestens 550 °C und höchstens 650 °C beträgt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Kaltband nach der kristallerholenden Glühung zu höchstens 90 % rekrisallisiert ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Glühtemperatur während des rekristallisierenden Glühens mindestens 650 °C und höchstens 850 °C beträgt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der im Zuge der Kaltverformung erreichte Verformungsgrad höchstens 40 % beträgt.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Kaltverformung als flexibles Walzen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Gefüge des erhaltenen Kaltbands eine Korngröße von höchstens 6 ASTM aufweist.
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