EP1354649B1 - Zweirollen-Giessverfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands und Verwendung eines solchen Stahlbands - Google Patents

Zweirollen-Giessverfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands und Verwendung eines solchen Stahlbands Download PDF

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EP1354649B1
EP1354649B1 EP03001761A EP03001761A EP1354649B1 EP 1354649 B1 EP1354649 B1 EP 1354649B1 EP 03001761 A EP03001761 A EP 03001761A EP 03001761 A EP03001761 A EP 03001761A EP 1354649 B1 EP1354649 B1 EP 1354649B1
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EP
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steel
strip
casting
thin strip
thickness
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EP03001761A
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Gabriele Dr. Brückner
Hans-Joachim Dr.Rer.Nat. Krautschick
Wolfgang Dr.Rer.Nat. Schlump
Ingo Dipl.-Ing. Stellfeld
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Outokumpu Nirosta GmbH
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ThyssenKrupp Nirosta GmbH
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/002—Stainless steels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a high carbon content martensitic steel strip.
  • Steel strips of this type are usually produced from continuously cast slabs, which are then hot rolled.
  • Such produced stainless for example, under the material numbers 1.4110 or 1.4116 known martensitic steels tend especially when they have higher carbon and chromium contents, during rolling to central splitting of the slabs. In the subsequent hot strip rolling, this can lead to blistering and ski-like tears that cause significant process disturbances.
  • JP-A 2-182397 A discloses a method for producing thin steel strips having a thickness of 0.3-0.6 mm, which can be used as welding consumables for build-up welding.
  • a melt containing (by weight) more than 0.1% C, up to 1% Si, up to 1% V, up to 1% Mo, up to 2% Mn, as well as certain Formulas of Cr contents of at least 9% and Ni contents of up to 1%, balance iron and unavoidable impurities contains, poured in a thin layer directly on a roller. The melt reaching the roller solidifies there and can then be removed as a belt from the roller.
  • the steel strip thus obtained has a martensitic structure at a high carbon content.
  • a prerequisite for this possibility of producing cast strip is a combination of a particularly small thickness of the strip to be produced with a special casting device. Only by the small thickness is achieved in the known from JP 2-182397 A prior art that the melt is sufficiently solidified on the casting roll when it is removed as a band of her. At the same time, only a special casting device makes it possible to keep the melt in contact with the respective casting roll by way of a circumferential section which is sufficiently long for its solidification, before it is removed as a strip from the casting roll. Larger strip thicknesses can not be produced in this way, since on the one hand the required layer thicknesses are not achieved on the casting roll and on the other hand can not be guaranteed that the thicker applied melt is solidified when it reaches the collection point.
  • the object of the invention was to provide a cost-effective method for the production of high-carbon martensitic stainless steel strips, which meet even the highest quality requirements in terms of appearance, usability and corrosion resistance of the final product made from them.
  • This object is achieved according to the invention by a method for producing a high carbon content martensitic steel strip in which a steel having (in wt%) C: ⁇ 0.15%, Cr: 12.0 - 20.0%, Si: ⁇ 1.0%, Mn: ⁇ 2.0% , Mo: ⁇ 2.0%, Ni: ⁇ 1.0%, V: ⁇ 1.0%, N: ⁇ 0.1%, Ti: ⁇ 0.1%, remaining iron and unavoidable impurities is melted and at in which the melted molten steel is poured in a casting gap formed between two rotating rolls or rollers to a thin strip having a thickness of at least 1 mm to a maximum of 10 mm, wherein the rollers or rollers are cooled so strong that the thin strip in the casting gap with a cooling rate of at least 200 K / s cools.
  • the steel contains 13.00 to 16.00 wt% Cr, 0.5 to 1 wt% Mo and 0.3 to 0.60 wt% C.
  • the contents of Cr, Mo and C are optimized in the alloy used according to the invention with respect to the effect of these elements.
  • Carbon as an austenite former, causes an increase in martensite hardness, but tends to segregate, leading to the risk of primary carbide formation.
  • Cr and Mo as strong ferrite formers, tend to constrict the austenite area at high temperatures and increase the corrosion resistance of the steel. Mo improves corrosion resistance to a greater extent than Cr. This is especially true with regard to pitting resistance, in which the effect of molybdenum is about three times better than that of chromium. However, too high Mo contents can lead to segregations with the danger of formation of primary carbides.
  • the molten steel is cast between the rolls or rolls of, for example, a two-roll casting machine known in technical jargon as a "double-roller". According to the invention, it is cooled down so much that the formation of macrosegregations is greatly reduced.
  • a steel strip produced according to the invention has excellent performance characteristics as a result of avoiding macrosegregation.
  • macrosegregations which occur in conventional steel slabs of the same composition in the form of extensive carbon accumulations in the residual melt are the cause of the poor quality and processing characteristics of conventionally produced steel strips of the generic type.
  • steel strips produced according to the invention are particularly suitable for the production of high-quality cutlery, such as knife cutting or similar products, on the outer appearance on the one hand and on their corrosion resistance and resilience during manufacture and use, on the other hand, the highest quality requirements.
  • the chemical composition of the matrix at the edge and in the core of the slab is different due to segregation and primary carbide formation. This results in two different optimal hardening temperatures.
  • the hardening temperature used in practice is always a compromise.
  • an optimum hardening temperature is applicable.
  • the wear properties can be improved by the targeted introduction of fine carbides whose size and volume can be controlled by the chemistry of the steel used and the cooling rate.
  • the inventive method can be carried out on conventional casting machines, without the need for additional units or costly process steps are required.
  • a high quality steel strip can be produced cost-effectively, which has significantly improved product properties compared to conventionally produced steel strips of the same composition.
  • the thickness of the thin strip cast in the course of carrying out the method according to the invention is preferably set as close as possible to the desired final thickness.
  • the thin strip thickness is 1 mm to 5 mm, in particular 1 mm to 3 mm.
  • Such thin strips can be processed with little effort to hot-rolled strip with a thickness that makes immediate processing to the final product without intermediate cold rolling possible.
  • the hot rolling is preferably carried out inline following the strip casting by hot-rolling the cast thin strip leaving the casting gap in a working step following continuously on the casting.
  • the overall degree of deformation achieved during hot rolling should typically be 25-40%.
  • a slab with a thickness of 240 mm was produced by continuous casting from a molten steel having a comparable composition given in Table 2 below.
  • Table 2 C Si Mn P S Cr Not a word V rest 0.55 0.4 0.33 0,018 0,002 14.5 0.66 0.09 Fe, Verun. Data in% by weight
  • the mass fractions of C, Cr, Mo are plotted over the thickness of the thin strip cast according to the invention. It shows each a uniform, substantially homogeneous distribution. For none of the considered elements are special enrichments observed in the middle of the band. This is particularly noteworthy in relation to the mass distribution of C and Cr, whose strong center-band concentration leads to problems in processing and product quality.
  • the finely distributed carbides in the thin strip cast according to the invention lead to an increase in the carbide density and thus to the solidification of the matrix of the steel. As a result, it is less easily washed out under abrasive load. As a result, the fine distribution of the carbides thus leads to an increase in the cutting resistance and service life of the end products produced from thin strips produced according to the invention, such as knife edges or the like.
  • Diagrams 2, 4 and 6 show the distributions of mass fractions of C, Cr and Mo for an 80 mm center layer of the slab produced for comparison purposes. In each case, a significant accumulation of the respective alloying constituent in the slab center can be observed.
  • the carbon which is partially bonded in roughly formed primary carbides, reaches mass fractions of up to 2.5%.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands. Stahlbänder dieser Art werden üblicherweise aus stranggegossenen Brammen erzeugt, die anschließend warmgewalzt werden.
  • Derart hergestellte nichtrostende, beispielsweise unter den Werkstoffnummern 1.4110 oder 1.4116 bekannte martensitische Stähle neigen insbesondere dann, wenn sie höhere Kohlenstoff- und Chromgehalte aufweisen, beim Anwalzen zu mittigen Aufspaltungen der Brammen. Bei der nachfolgenden Warmbandwalzung kann es dadurch zur Blasenbildung und zu skiartigen Aufreißungen kommen, die erhebliche Prozessstörungen verursachen.
  • Es sind umfangreiche Studien mit dem Ziel durchgeführt worden, die als Ursache für das Phänomen des Aufspaltens der Brammen erkannten Kernseigerungen in den Brammen zu verringern. So ist beispielsweise versucht worden, die Menge der Seigerungen durch verstärktes elektromagnetisches Rühren oder durch langzeitige Diffusionsglühungen der Brammen zu reduzieren. Diese Versuche haben jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt.
  • Aufgrund der im Zuge ihrer Erzeugung sich einstellenden Eigenarten ergeben sich für rostfreie Stahlbänder mit hohen Kohlenstoffgehalten eine ganze Reihe von Einschränkungen, die sich insbesondere in Bezug auf ihre Verwendung für die Herstellung von Schneidwaren negativ auswirken. So zeigen konventionell hergestellte und verarbeitete Stähle der in Rede stehenden Art im feingeschliffenen Zustand Oberflächenmarkierungen, die eine deutliche Beeinträchtigung des Erscheinungsbilds der aus dem Stahl hergestellten Produkte nach sich ziehen. Ebenso ergeben sich Mikrospalten, die den Ausgangspunkt für Spalt- und Lochfraßkorrosion bilden können. Die bei konventioneller Herstellweise unvermeidbaren hohen Gehalte an Primärkarbiden binden darüber hinaus bis zu 70 % des im Stahl enthaltenen Chroms, so dass nur noch ein relativ geringer Gehalt an gelöstem Chrom in der Matrix des Stahls mit der Folge vorhanden ist, dass der Stahl insgesamt eine verminderte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Schließlich kann es insbesondere bei der Herstellung von Messerklingen zu Aufspaltungen des Werkstoffs kommen, so dass der jeweilige Messerrohling unbrauchbar wird.
  • Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der JP 2-182397 A ein Verfahren zum Herstellen von dünnen Stahlbändern mit einer Dicke von 0,3 - 0,6 mm bekannt, die als Schweißzusatzwerkstoffe für das Auftragsschweißen eingesetzt werden können. Gemäß dem bekannten Verfahren wird eine Schmelze, die (in Gew.-%) mehr als 0,1 % C, bis zu 1 % Si, bis zu 1 % V, bis zu 1 % Mo, bis zu 2 % Mn sowie nach bestimmten Formeln bemessene Cr-Gehalte von mindestens 9 % und Ni-Gehalte von bis zu 1 %, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, enthält, in einer dünnen Schicht direkt auf eine Walze gegossen. Die auf die Walze gelangende Schmelze erstarrt dort und kann anschließend als Band von der Walze abgenommen werden. Das so erhaltene Stahlband weist bei einem hohen Kohlenstoffgehalt eine martensitische Struktur auf.
  • Voraussetzung für diese Möglichkeit der Erzeugung von gegossenem Band ist eine Kombination aus einer besonders geringen Dicke des zu erzeugenden Bandes mit einer besonderen Gießeinrichtung. Erst durch die geringe Dicke wird bei dem aus der JP 2-182397 A bekannten Stand der Technik erreicht, dass die Schmelze auf der Gießwalze ausreichend erstarrt ist, wenn sie als Band von ihr abgenommen wird. Gleichzeitig ermöglicht es erst eine besondere Gießeinrichtung, die Schmelze über einen für ihre Erstarrung ausreichend langen Umfangsabschnitt mit der jeweiligen Gießrolle in Kontakt zu halten, bevor sie als Band von der Gießrolle abgenommen wird. Größere Banddicken lassen sich auf diese Weise nicht herstellen, da einerseits die erforderlichen Schichtdicken auf der Gießrolle nicht erreicht werden und andererseits nicht gewährleistet werden kann, dass die dicker aufgetragene Schmelze erstarrt ist, wenn sie zur Abnahmestelle gelangt.
  • Aus der JP 61-189845 A ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung von blechartigen Brammen bekannt, bei dem eine Stahlschmelze in einer konventionellen Zweirollen-Gießmaschine zu einem Band vergossen wird, das mit Abkühlgeschwindigkeiten von 10°C/sec bis 105 °C/sec abgekühlt wird. Die vergossene Stahlschmelze weist geringe Kohlenstoff-Gehalte von deutlich weniger als 0,1 Gew.-% und hohe Chrom-Gehalte auf.
  • Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein kostengünstig durchführbares Verfahren zur Herstellung von nichtrostenden hochkohlenstoffhaltigen martensitischen Stahlbändern anzugeben, die auch höchsten Qualitätsanforderungen hinsichtlich der Erscheinung, Verwendbarkeit und Korrosionsbeständigkeit des aus ihnen hergestellten Endprodukts gerecht werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands gelöst, bei dem ein Stahl mit (in Gew.-%) C: ≥ 0,15 %, Cr: 12,0 - 20,0 %, Si: ≤ 1,0 %, Mn: ≤ 2,0 %, Mo: ≤ 2,0 %, Ni: ≤ 1,0 %, V: ≤ 1,0 %, N: ≤ 0,1 %, Ti: ≤ 0,1 %, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen erschmolzen wird und bei dem die derart erschmolzene Stahlschmelze in einem zwischen zwei rotierenden Walzen oder Rollen gebildeten Gießspalt zu einem Dünnband mit einer Dicke von mindestens 1 mm bis maximal 10 mm gegossen wird, wobei die Walzen oder Rollen derart stark gekühlt werden, dass das Dünnband im Gießspalt mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 200 K/s abkühlt.
  • Bevorzugt enthält der Stahl 13,00 bis 16,00 Gew.-% Cr, 0,5 bis 1 Gew.-% Mo und 0,3 bis 0,60 Gew.-% C.
  • Die Gehalte an Cr, Mo und C sind in der erfindungsgemäß verwendeten Legierung hinsichtlich der Wirkung dieser Elemente optimiert. Kohlenstoff führt als Austenitbildner zu einer Erhöhung der Martensithärte, neigt aber zu Seigerungen, was die Gefahr von Primärkarbidbildung mit sich bringt. Cr und Mo führen als starke Ferritbildner zur Einengung des Austenitgebiets bei hohen Temperaturen und erhöhen die Korrosionsbeständigkeit des Stahls. Mo verbessert dabei die Korrosionsbeständigkeit im stärkeren Ausmaß als Cr. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Lochfraßbeständigkeit, hinsichtlich der die Wirkung von Molybdän etwa dreifach besser ist als die von Chrom. Bei zu hohen Mo-Gehalten kann es allerdings ebenfalls zu Seigerungen mit der Gefahr der Bildung von Primärkarbiden kommen.
  • Die Begrenzung der Gehalte an Cr und Mo nach oben ist dementsprechend aufgrund der Härtbarkeit gegeben. Für eine gute Härtbarkeit ist eine weitgehende Austenitisierung bei Härtetemperatur angestrebt. Cr und Mo als Ferritbildner führen bei zu hohen Gehalten u.a. zu unerwünschten Ferritanteilen im Härtegefüge. Die Begrenzung der Gehalte an Mo und Cr nach unten ergeben sich durch die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit. Bei zu niedrigen Gehalten an diesen Elementen ist keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit mehr gegeben. Erfindungsgemäß erzeugtes Stahlband weist trotz seiner hohen Kohlenstoff-und Chromgehalte einen Gefügeaufbau auf, bei dem die Existenz von groben Primärkarbiden auf ein Minimum reduziert und Karbidzeiligkeiten weitestgehend vermieden sind. Um dies zu erreichen, macht sich die Erfindung die grundsätzlich bekannte Technik des Dünnbandgießens zunutze. Beim Dünnbandgießen wird der schmelzflüssige Stahl zwischen den Walzen oder Rollen beispielsweise einer in der Fachsprache als "Double-Roller" bezeichneten Zweirollen-Gießmaschine vergossen. Erfindungsgemäß wird er dabei so stark abgekühlt, dass die Bildung von Makroseigerungen stark reduziert wird.
  • Es hat sich überraschend erwiesen, dass ein erfindungsgemäß erzeugtes Stahlband in Folge der Vermeidung von Makroseigerungen hervorragende Gebrauchseigenschaften besitzt. So ist festgestellt worden, dass Makroseigerungen, die in konventionell aus Brammen hergestellten Stahlbändern derselben Zusammensetzung in Form von umfangreichen Kohlenstoffanreicherungen in der Restschmelze auftreten, die Ursache der schlechten Qualität und Verarbeitungseigenschaften von herkömmlich hergestellten Stahlbändern der gattungsgemäßen Art sind.
  • Demgegenüber eignen sich erfindungsgemäß erzeugte Stahlbänder besonders zur Herstellung hochwertiger Schneidwaren, wie Messerschneiden oder vergleichbare Produkte, an deren äußere Erscheinung einerseits und an deren Korrosionsbeständigkeit und Belastbarkeit während der Herstellung und im Gebrauch andererseits höchste Qualitätsanforderungen gestellt werden.
  • Bei konventionell über Strangguss hergestellten Brammen ist die chemische Zusammensetzung der Matrix am Rand und im Kern der Bramme durch die Seigerungen und Primärkarbidbildung unterschiedlich. Dadurch ergeben sich zwei unterschiedliche optimale Härtetemperaturen. Die in der Praxis angewendete Härtetemperatur ist also immer ein Kompromiss. Im erfindungsgemäß erzeugten Dünnband hingegen ist eine optimale Härtetemperatur anwendbar.
  • Die aufgrund der Herstellungsweise weitestgehend unterdrückten Seigerungen und Karbidbildungen im Dünnband ergeben einen höheren Freiheitsgrad in der Wahl der chemischen Zusammensetzung. Dies ermöglicht eine Optimierung der Zusammensetzung des verarbeiteten Stahls im Hinblick auf optimale mechanische Eigenschaften des erhaltenen Produkts.
  • Da die Bildung grober Primärkarbide bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise ausbleibt und im Dünnband der Matrix dementsprechend kein Chrom entzogen wird, werden bei insgesamt niedrigeren Legierungsanteilen an Chrom Korrosionsbeständigkeiten erreicht, die bei konventioneller Herstellweise nur mit deutlich höheren Cr-Gehalten realisiert werden können.
  • Schließlich lassen sich die Verschleißeigenschaften durch die gezielte Einbringung von feinen Karbiden verbessern, deren Größe und Volumen über die Chemie des verwendeten Stahls und die Abkühlgeschwindigkeit gesteuert werden können.
  • Dabei lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf konventionellen Gießmaschinen durchführen, ohne dass dazu zusätzliche Aggregate oder kostenträchtige Verfahrensschritte erforderlich sind. So lässt sich mit der Erfindung kostengerecht ein hochwertiges Stahlband herstellen, welches gegenüber konventionell erzeugten Stahlbändern gleicher Zusammensetzung deutlich verbesserte Produkteigenschaften besitzt.
  • Bevorzugt wird die Dicke des im Zuge der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegossenen Dünnbands möglichst nah auf die angestrebte Enddicke eingestellt. So ist es beispielsweise günstig, wenn die Dünnbanddicke 1 mm bis 5 mm, insbesondere 1 mm bis 3 mm, beträgt. Derart dünne Bänder lassen sich mit geringem Aufwand zu warmgewalztem Band mit einer Dicke verarbeiten, die eine unmittelbare Verarbeitung zum Endprodukt ohne zwischengeschaltetes Kaltwalzen möglich macht.
  • Dabei wird das Warmwalzen bevorzugt inline auf das Bandgießen folgend durchgeführt, indem das den Gießspalt verlassende gegossene Dünnband in einem kontinuierlich auf das Gießen folgenden Arbeitsschritt warmgewalzt wird. Der während des Warmwalzens erzielte Gesamtumformgrad sollte dabei typischerweise 25 - 40 % betragen. Durch einen derart niedrigen, deutlich unter den in Warmbreitbandstraßen beim Walzen von Brammen erforderlichen Umformgraden liegenden Gesamtumformgrad, wird die zeilige Ausbildung von ggf. vorhandenen Primär-und Sekundärkarbiden sicher vermieden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
    • Diag. 1
    das Profil der C-Massenanteile über die Dicke eines erfindungsgemäß erzeugten Dünnbandes,
    Diag. 2
    das Profil der C-Massenanteile über eine Mittellage der Dicke einer konventionell erzeugten Bramme,
    Diag. 3
    das Profil der Cr-Massenanteile über die Dicke eines erfindungsgemäß erzeugten Dünnbandes,
    Diag. 4
    das Profil der Cr-Massenanteile über eine Mittellage der Dicke einer konventionell erzeugten Bramme,
    Diag. 5
    das Profil der Mo-Massenanteile über die Dicke eines erfindungsgemäß erzeugten Dünnbandes,
    Diag. 6
    das Profil der Mo-Massenanteile über eine Mittellage der Dicke einer konventionell erzeugten Bramme.
  • Zum Nachweis der bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise erzielten Vorteile ist ein Stahl mit einer an sich bekannten, in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegebenen Zusammensetzung (Werkstoffnummer 1.4110 (X 55 CrMo 14)) erschmolzen worden, und in einer Zweirollen-Gießmaschine zu einem Dünnband von 2,5 mm Dicke vergossen worden. Die im Gießspalt erzielte Abkühlgeschwindigkeit betrug während des Gießens des Dünnbandes mindestens 200 K/s. Tabelle 1
    C Si Mn P S Cr Mo V Rest
    0,48 0,3 0,39 0,017 0,005 15,0 0,66 0,09 Fe, Verun.
    Angaben in Gew.-%
  • Zu Vergleichszwecken wurde aus einer Stahlschmelze mit einer vergleichbaren, in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung im Strangguss eine Bramme mit einer Dicke von 240 mm erzeugt. Tabelle 2
    C Si Mn P S Cr Mo V Rest
    0,55 0,4 0,33 0,018 0,002 14,5 0,66 0,09 Fe, Verun.
    Angaben in Gew.-%
  • In den Diagrammen 1, 3 und 5 sind über die Dicke des erfindungsgemäß gegossenen Dünnbandes die Massenanteile an C, Cr, Mo aufgetragen. Es zeigt sich jeweils eine gleichmäßige, im wesentlichen homogene Verteilung. Für keine der betrachteten Elemente sind besondere Anreicherungen in der Bandmitte zu beobachten. Dies ist insbesondere in Bezug auf die Massenverteilung von C und Cr bemerkenswert, deren starke Konzentrierung im Mittenbereich des Bandes zu den Problemen bei der Verarbeitung und der Produktqualität führen.
  • Bei erfindungsgemäß erzeugtem Dünnband ist dagegen in Richtung der Mitte der Banddicke sogar eine leicht negative Seigerung zu beobachten. Das mit Makroseigerungen bei konventionell erzeugten Dünnbramen verbundene Auftreten von groben Primärkarbiden ist beim erfindungsgemäß erzeugten Dünnband somit im wesentlichen vollständig unterdrückt worden.
  • Sofern Primärkarbide vorhanden sind, zeichnen sie sich durch eine geringe Größe mit einem Durchmesser aus, der regelmäßig sehr viel kleiner als 5 µm ist. Auf diese Weise ist die beim Stand der Technik bestehende Gefahr der Chromverarmung in der Matrix bei dem erfindungsgemäß erzeugten Dünnband auf ein Minimum reduziert. Ebenso ist die-beim Stand der Technik stets bestehende Gefahr von Oberflächenausbrüchen beim Schleifen nicht mehr vorhanden.
  • Vielmehr führen die fein verteilt vorliegenden Karbide im erfindungsgemäß gegossenen Dünnband zu einer Erhöhung der Karbiddichte und damit zur Verfestigung der Matrix des Stahls. Diese wird infolgedessen bei abrasiver Belastung weniger stark ausgewaschen. Im Ergebnis führt die feine Verteilung der Karbide so zu einer Erhöhung der Schneidhaltigkeit und Standzeit der aus erfindungsgemäß erzeugtem Dünnband hergestellten Endprodukte, wie Messerschneiden oder ähnlichem.
  • In den Diagrammen 2, 4 und 6 sind die Verteilungen der Massenanteile an C, Cr und Mo für eine 80 mm dicke Mittenlage der zu Vergleichszwecken hergestellten Bramme dargestellt. Es ist jeweils eine deutliche Anreicherung des jeweiligen Legierungsbestandteils in der Brammenmitte zu beobachten. Der Kohlenstoff, der zum Teil in grob ausgebildeten Primärkarbiden abgebunden ist, erreicht dabei Massenanteile von bis zu 2,5 %.
  • Die Gegenüberstellung der Massenverteilungen von C, Cr und Mo in dem erfindungsgemäß hergestellten gegossenen Dünnband und mit den entsprechenden Massenverteilungen in der konventionell erzeugten Bramme ergibt deutlich, dass erst durch das erfindungsgemäß durchgeführte Vergießen der Stahlschmelze in einer Zweirollen-Gießmaschine bei gleichzeitig ausreichend schneller Abkühlung im Gießspalt die Voraussetzungen für deutlich verbesserte Eigenschaften eines hochkohlenstoffhaltigen martensitischen Stahlbands geschaffen worden sind, welches sich unproblematisch zu einem Endprodukt verarbeiten lässt und optimale Gebrauchseigenschaften besitzt.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands,
    - bei dem ein Stahl mit (in Gew.-%) C: ≥ 0, 15 % Cr: 12,0 - 20,0 % Si: ≤ 1,0 % Mn: ≤ 2,0 % Mo: ≤ 2,0 % Ni: ≤ 1,0 % V: ≤ 1,0 % N: ≤ 0,1 % Ti: ≤ 0,1 %
    Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen erschmolzen wird und
    - bei dem die Stahlschmelze in einem zwischen zwei rotierenden Walzen oder Rollen gebildeten Gießspalt zu einem Dünnband mit einer Dicke von mindestens 1 mm und maximal 10 mm gegossen wird,
    - wobei die Walzen oder Rollen derart stark gekühlt werden, dass das Dünnband im Gießspalt mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 200 K/s abgekühlt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass der Stahl 13,00 bis 16,00 Gew.-% Cr enthält.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl 0,5 bis 1 Gew.-% Mo enthält.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl 0,3 bis 0,60 Gew.-% C enthält.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des gegossenen Dünnbands 1 mm bis 5 mm, insbesondere 1 mm bis 3 mm beträgt.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das den Gießspalt verlassende gegossene Dünnband in einem kontinuierlich auf das Gießen folgenden Arbeitsschritt warmgewalzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch
    gekennzeichnet, dass der während des Warmwalzens erzielte Gesamtumformgrad 25 - 40 % beträgt.
  8. Verwendung eines Stahlbands hergestellt durch das gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildete Verfahren zur Herstellung von Schneidwaren, insbesondere Messerklingen.
EP03001761A 2002-04-10 2003-01-28 Zweirollen-Giessverfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands und Verwendung eines solchen Stahlbands Expired - Lifetime EP1354649B1 (de)

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DE10215597A DE10215597A1 (de) 2002-04-10 2002-04-10 Verfahren zum Herstellen eines hohe Kohlenstoffgehalte aufweisenden martensitischen Stahlbands und Verwendung eines solchen Stahlbands

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EP1354649B1 true EP1354649B1 (de) 2006-08-09

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