EP1530649A2 - Verfahren und vorrichtung zum durchlaufvergüten von bandstahl sowie verwendung des verfahrens - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum durchlaufvergüten von bandstahl sowie verwendung des verfahrens

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EP1530649A2
EP1530649A2 EP03747809A EP03747809A EP1530649A2 EP 1530649 A2 EP1530649 A2 EP 1530649A2 EP 03747809 A EP03747809 A EP 03747809A EP 03747809 A EP03747809 A EP 03747809A EP 1530649 A2 EP1530649 A2 EP 1530649A2
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EP
European Patent Office
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strip
steel
heating
section
strip steel
Prior art date
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EP03747809A
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English (en)
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EP1530649B1 (de
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Hans-Toni Junius
Heinz HÖFINGHOFF
Peter HÖFINGHOFF
Martin Grof
Peter Rademacher
Norbert BRACHTHÄUSER
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CD Waelzholz Brockhaus GmbH
Original Assignee
Cd Walzholz Produktions-Gesellschaft Mbh
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Publication date
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    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/62—Continuous furnaces for strip or wire with direct resistance heating
    • 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • the present invention relates to a method for continuous tempering of strip steel according to the preamble of claim 1, a device suitable for carrying out the method according to claim 14 and 15 and to strip steel produced according to the method according to claim 28.
  • the tempering of strip steel in a continuous process is a widely practiced method for influencing the strength properties of strip steel.
  • the strip steel is first hardened in appropriate throughfeed devices by heating with subsequent cooling and then changed in toughness by tempering with subsequent cooling.
  • the heat required for tempering both during hardening and tempering can be introduced into the strip steel in different ways, for example by inductive processes, conductive processes or also by passing the strip steel through hot baths or gas flames. How quickly the heat is introduced into the strip steel and how it can be removed from the strip steel when it cools down has a significant influence on the material properties of the strip steel.
  • the structural changes and the speed of the heating or cooling processes result in many different possibilities for influencing the material properties of the steel strip. Carbon steels, for example, are frequently used as the material for such strip steel.
  • Process control of tempering is of particular importance when it comes to imposing a high yield strength ratio on the strip steel with high strength at the same time.
  • Such applications of corresponding strip steels arise, for example, when spring components are to be produced from these strip steels. It is known, for example from DE-PS 29 17 287 C2, to quickly heat a spring steel to, for example, 1100 degrees Celsius by means of high-frequency induction and to keep it in the austenite range for the shortest austenite-forming time. Then the spring steel is quenched in water or oil at a cooling rate above the critical cooling rate and the austenite structure of the steel is very finely adjusted, resulting in a structure with a non-uniform concentration of carbon that achieves high toughness during hardening.
  • DE 43 40 568 proposes for the continuous quenching and tempering of steel wire to keep the steel wire at temperature at approximately the same heating and cooling speeds as in DE-PS 29 17 287 C2 until a complete conversion in austenite and then to thermoform the steel wire.
  • the holding of the steel wire during tempering at a temperature below Ad and above 500 degrees Celsius is specified for a time which is said to be significantly longer than that specified in DE-PS 29 17 287 with 60 seconds.
  • the invention according to claim 1 is based on a process for continuous tempering of strip steel, in which the strip steel is heated to a temperature above the A 3 temperature in a first heating station, the strip steel is then cooled and then heated to a tempering temperature in a second heating station and finally cooled down.
  • a generic method is further developed by heating the steel strip in a first section of the first heating station with a heating gradient of at least 500 K / s, then in a second section of the first heating station with a heating gradient of at least 70 K / s to the temperature above the As temperature is heated and then essentially cooled back to room temperature in a cooling station with a cooling gradient of at least 300 K / s, the complete transformation of the structure with simultaneous dissolution of the.
  • the steel strip is then tempered in a first section of the second heating station with a heating gradient of at least 200 K / s, then heated in a second section of the second heating station with a heating gradient of at least 70 K / s to the tempering temperature and held there briefly and then with a cooling gradient of at least 200 K / s essentially cooled back to room temperature, whereby the very rapid and only brief heating to the tempering temperature prevents the formed martensite needles from decaying, thereby forming a very fine-grained structure with a fine-needle martensite excretion in the strip steel ,
  • the high heating and cooling gradients in particular in the first sections of the first heating station for hardening or the second heating station for tempering, mean that the desired structural condition of the steel strip is only formed to the extent that this is necessary for setting the strength properties is without undesirable structural components being able to form to
  • the heating in the first heating station and the second heating station is carried out in the first sections and the second sections with different temperature gradients, the majority of the heating taking place in the first sections and essentially a temperature compensation in the second sections takes place within the strip steel, with a relatively small increase in temperature while at the same time maintaining the respective process temperatures in the foreground.
  • the temperature changes act very abruptly on the steel strip and therefore give the structure only little time to develop secondary structure changes in addition to the intended change in the structural properties. All in all, this results in a very fine austenite structure, which forms a special structure with the subsequent very fine-needle martensite precipitation, which, at very high strength values, has an extremely large yield strength ratio of generally greater than 0.96.
  • This structure shows metallographically similarities to a bainite structure, although this has a lower yield ratio.
  • strip steels are particularly suitable for use as spring steels for structural purposes of highly stressed components.
  • the heating gradients and cooling gradients used according to the invention are approximately one order of magnitude higher than previously known, as a result of which it is only possible to form or freeze the respective structural states. This enables the otherwise usual complete homogenization of the carbon in the austenite phase to be prevented.
  • the heating gradient in the first section of the first heating station is at least 800, preferably 1000 to 1300 K / s and / or the heating gradient in the second section of the first heating station is at least 100. preferably 125 K / s and / or the cooling gradient after the first and / or the second heating station is 500, preferably 800-2800 K / s.
  • the desired structural components can be formed even more precisely, or can be maintained during cooling, without the other structural components negatively influencing the strength properties or the yield point ratio.
  • the temperature of the steel strip reached after passing through the first heating station is at least 50, preferably 100 K above the A 3 temperature. This takes into account the influence of the high heating speeds, by means of which the transformation points of the structure of the strip steel shift towards higher temperatures with increasing heating speed or shorter heating time. This is the only way to ensure that, despite the high temperature changes in the steel strip, the desired structure can be formed at all.
  • the tempering temperature of the steel strip is between 300 and 700 ° C. In this way, in particular, the decay of the martensite can be controlled to the desired extent.
  • the steel strip is tempered directly after hardening and in the same pass. This avoids complex intermediate storage of the steel strip, be it by winding it up or guiding the steel strip in storage devices in the meantime.
  • An essential property of the method according to the invention is that the very fine austenite structure that forms in the strip steel with the fine-needle martensite precipitation, while at the same time avoiding complete homogenization of the carbon in austenite, a high yield strength ratio of the strip steel in the range of greater than or equal to 0.96 without losses which allows stretch properties.
  • This makes it possible, for example, to cold-form the steel strip into corresponding structural components, which can be carried out much more easily and without a major change in the strength properties of the structural component than in the otherwise usual hot forming.
  • the first section of the first and / or the second heating station has a shorter passage length for the steel strip than the associated second section of the first and / or the second heating station.
  • the total heating power of the respective heating station acts on the strip steel in the respective first section of the first and / or the second heating station.
  • a temperature is very abruptly impressed on the structure, which essentially only causes the desired change in structure and does not or does not permit secondary processes such as diffusion processes caused by the elevated temperature to a significant extent.
  • the process according to the invention can be operated with the strip steel passing through the heating stations and cooling stations of at least 25 m / min, preferably at least 150 m / min.
  • the throughput of the tempering process is considerably higher than known processes which work at speeds of about 2 to 10 m / min, and the exposure time of the steel strip in the respective heating and cooling zones is relatively low. Allowed together with the high temperature gradients this is a very precisely defined structural change in the steel strip. For example, heating times in the first sections of the heating stations of less than 1 second can be used.
  • the invention according to claim 14 relates to a first device for carrying out the method according to claim 1, in which the strip steel is heated by means of inductive heating and / or by means of gas flames and / or by means of salt contact heating. Such heating methods are known in principle and will therefore not be explained further here.
  • the invention according to claim 15 then relates to a second device for carrying out the method according to claim 1, in which the strip steel is heated by means of conductive heating via contact rollers.
  • Conductive heating is also fundamentally known in the case of tempering processes, but can be significantly modified when used in the process according to the invention.
  • the distance between the mutually associated, oppositely polarized contact rollers in the second section of the first and / or second heating station is significantly greater than the distance between the mutually associated, oppositely polarized contact rollers in the respective first section. Since the conductive heating of the strip steel depends on the one hand on the amount of current coupled in, but on the other hand on the length of this coupled current through the strip steel, the heating in these can be adjusted by adjusting the ratio of the amount of current coupled to the distance between the corresponding, oppositely polarized contact rollers Sections can be affected very easily.
  • the heating gradient can also be set as a function of the distance between the associated, oppositely polarized contact rollers by means of lower coupled-in amounts of current.
  • the amount of current coupled into the steel strip for heating via the contact rollers is at least 1000 A, preferably 6000 A.
  • the high heating gradients can be achieved, which make the process according to the invention possible.
  • the heating power introduced into the steel strip via the contact rollers is kept constant via a power control.
  • the power control can be achieved by means of a phase gating control, with the network perturbations being minimized by means of mechanical voltage tracking (rotary transformer). This eliminates the need for external compensation on the network side, which further increases the cost-effectiveness of the device.
  • the strip steel to be cooled by ring showers arranged in the region of the strip run. Ring showers of this type are generally known and are therefore not to be explained further here.
  • the ring showers can very specifically apply water, gas or oil to the surface of the steel strip for cooling, which, because of the relatively small cross-sectional dimensions of the steel strip, allow the heat to be removed from the steel strip very quickly. It can be advantageous here if the direction of radiation of the nozzles of the ring showers is directed in the direction of passage of the strip steel, since this results in an improved flow of the cooling medium around the strip steel and thus an improved heat transfer from the strip steel into the cooling medium.
  • drive units for conveying the strip steel through the device are arranged before and after the respective heating stations, the drive units in particular also being able to compensate for different strip speeds of the strip steel by keeping the throughput speed of the strip steel constant.
  • the throughput speed and thus the exposure time of the strip steel can be controlled even when the strip steel elongations are unavoidable due to the temperature expansion, and thus the microstructure and the temperature gradients are kept within the tolerances.
  • the invention further relates to a strip steel according to claim 28, which is produced by the method according to claim 1.
  • Typical carbon steels in particular carbon steels with a carbon content of between 0.35 and 1.35%, in particular also C 35 to Ck 101, can advantageously be processed as material for such a steel strip, in which the microstructure formation makes the desired material characteristic values achievable.
  • the strip steel can also contain individual or some alloy components such as in particular Si between 0.05 and 2.35%, Mn between 0.22 and 3.05%, P between 0.004 and 0.055%, S between 0.001 and 0.050%, Al between 0.001 and 0.100%, Cr between 0.03 and 2.85%, Ni between 0.02 and 1.60% and / or Cu between 0.02 and 0.45%, by means of which a further targeted Structure formation or other material properties of the steel strip can be influenced.
  • individual or some alloy components such as in particular Si between 0.05 and 2.35%, Mn between 0.22 and 3.05%, P between 0.004 and 0.055%, S between 0.001 and 0.050%, Al between 0.001 and 0.100%, Cr between 0.03 and 2.85%, Ni between 0.02 and 1.60% and / or Cu between 0.02 and 0.45%, by means of which a further targeted Structure formation or other material properties of the steel strip can be influenced.
  • the strip steel is processed in strip thicknesses between 0.20 and 5.00 mm and / or strip widths between 2.00 and 725.00 mm, in a further embodiment the strip steel can be produced by rolling and is flat or with a profile cross section can be trained. This is of particular advantage, for example, if the strip steel can be used as spring steel, since this enables the spring properties to be taken into account in the cross-sectional shape without subsequent mechanical processing.
  • both the method described here and the device and the strip steel produced in this way can undergo changes in a variety of ways within the scope of the teaching of the invention without departing from the teaching of the invention.
  • the use of the steel strip is not limited to structural components used in the spring, and the specified temperature gradients and other specified dimensions and values can be varied in many ways in order to achieve special microstructures depending on the materials processed in the steel strip and any alloy components.
  • the invention further comprises a strip steel in which the hardness of individual areas can be designed differently within the cross section of the strip steel.
  • a strip steel in which the hardness of individual areas can be designed differently within the cross section of the strip steel.
  • Such a non-uniform distribution of the hardness of the strip steel within the cross-section can be used specifically to adapt the material properties to the loads acting on the strip steel in later use and thus to combine different material properties such as great hardness and good toughness of individual sections of the cross-section of the strip steel , In particular, when the strip steel is produced by rolling technology, this can be done with only slight changes in the method and thus also with only low costs.
  • the strip steel has a non-uniform, preferably an asymmetrical cross-section.
  • a non-uniform cross section can be used constructively for the later use of the steel strip be used to place different amounts of material in the individual cross-sectional areas of the strip steel and in a different embodiment to impress different amounts of hardness on these different amounts of material. This makes it possible to further improve the load-bearing design of the steel strip.
  • the hardness of individual areas is distributed along at least one hardness gradient within the non-uniform cross section of the strip steel.
  • a hardness gradient can be formed, for example, by an essentially continuous change in hardness, of course, other configurations of the hardness gradient are also conceivable.
  • edge elements for reinforcing the edges of skis, snowboards, sliding boards or the like can be produced from the strip steel.
  • edge elements also commonly referred to as ski edges, are required in large quantities for the production of skis, snowboards, sliding boards or the like and serve to improve the durability of the skis, since a corresponding impact-resistant and abrasion-resistant edge is formed in the edge regions with these edge elements Life of the skis or the like is significantly increased.
  • the cross section of the band steel has a thickened region of greater hardness, which at least in sections is located on the outside when the edge element is installed, and a web-like region of lower hardness when the edge element is installed.
  • the outer parts of the edge element which are subject to impact or abrasion are made very durable, and at the same time the web-like area which is required for fastening the edge elements in the ski or the like is, on the one hand, correspondingly tough and, moreover, can be stamped particularly well process well.
  • a particularly favorable development of the hardness curve results if the gradient of the hardness curve between the thickened region of greater hardness and the web-like region of lower hardness runs essentially continuously, preferably essentially linearly.
  • a particularly good material behavior of such a strip steel results if the yield point ratio is in the range between 80% and 95%, preferably between 84% and 88%.
  • the contact rollers are profiled in accordance with the non-uniform cross-sectional shape of the steel strip when the strip steel is heated. As a result, a corresponding coupling of the current and thus a corresponding heating can optionally take place in all areas of the strip steel.
  • the contact rollers which are profiled essentially in accordance with the non-uniform cross-sectional shape of the strip steel, contact only partial regions of the surface of the strip steel and cause the strip steel to be heated there.
  • the only partial introduction of the corresponding current into the strip steel ensures, on the one hand, that the strip steel is heated only there and that a temperature gradient formed along a gradient occurs in the areas of the strip steel that are not touched by the contact rollers.
  • the distribution of hardness within the cross section can then advantageously be adjusted by compensating processes within the strip steel.
  • the contact rollers it is possible to use the cooling effect in the contact between the contact rollers and the corresponding areas of the steel strip in a targeted manner so that the desired distribution of hardness within the cross section is established.
  • the contact between the contact rollers and the steel strip can essentially determine the hardness profile within the cross section.
  • the drawing shows a particularly preferred embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to claim 1. Show it:
  • Figure 1 - a very schematic representation of the basic structure of a
  • Device for carrying out the method according to the invention with the most important device components and some specified temperature parameters,
  • Figure 2 - an exemplary profiling of the contact rollers for producing a band steel designed as an edge element.
  • FIG. 1 shows a very schematic representation of the structure of a device for carrying out the remuneration process according to the invention, from which the basic process sequence can also be seen.
  • the strip steel 1, which on a decoiler 3 e.g. is provided wound up as a coil, is fed via a drive unit 5 at room temperature T 20 ° C. to a first heating station 6, in which the hardening is carried out as the first stage of the tempering processing.
  • a quantity of current is coupled into the steel strip 1 via a roller arrangement of contact rollers 8, 9, 10, which is described in more detail, and which provides an electrical supply device 14 (not shown).
  • the rollers are connected to the electrical supply device 14 such that the contact roller 9 is at an electrical potential and with the rollers 8 and 10, which are spaced apart from this roller and are at the other electrical potential, an electrical circuit via the steel strip 1 form.
  • a current passage is produced within the steel strip 1, with the result of an increase in temperature corresponding to the height of the current passage and the resistance of the steel strip 1.
  • Such a generally known conductive heating of the steel strip 1 is modified here for the method according to the invention to the extent that the rollers 8 in the inlet area of the first section 11 of the heating stations 6, 7, which is delimited by the spaced rollers 8, 9, are carried out at least twice are.
  • This ensures that the pressure surface required to transmit the necessary high electrical power from each contact roller 8 to the steel strip 1 before doubling or multiplying with an arrangement of more than 2 roles.
  • This has the effect that the otherwise required high pressure forces between the contact rollers 8 and steel strip 1 can be significantly reduced, so that a mechanical influence on the steel strip 1 by the pressure forces can be significantly reduced or even completely prevented. Due to the thermal activation of the steel strip 1, this mechanical influencing of the steel strip 1 would otherwise lead to undesirable or not reliably controllable structural changes in the steel strip 1, which would adversely affect the material properties.
  • the distance of the contact rollers 8 to the contact roller. 9 is significantly less than the distance of the contact roller 10 from the contact roller 9. This and the electrical power transmitted between the contact rollers 8 and 9 ensure that a large part of the heating of the steel strip 1 within the heating station 6 in the first section 11 between the contact rollers 8 and the contact roller 9, so that the temperature of the steel strip 1 approximately in the region of the contact roller 9 z. B. is 900 degrees Celsius.
  • the strip steel 1 will therefore be heated in a very short time, particularly if the throughput speeds that can be achieved in the device are observed in the first section 11 of the heating station 6, for example in the range below one second that the strip steel for the passage through the first section 11 needed.
  • the structure of the steel strip 1 is changed almost abruptly, with the strip steel 1 heating further to a temperature greater than the A 3 temperature of the material used in the second section 12 of the heating station 6, resulting in a further transformation of the structure.
  • the temperature of the steel strip 1 is also made more uniform, on the one hand by the longer throughput time through this second section 12, and on the other hand by the lower electrical power coupled into this section 12.
  • This lower electrical coupled-in power also results from the longer running length of the current between the contact rollers 9 and 10 in this second section 12. If, for example, the A 3 temperature of a strip steel is settled at approximately 1050 degrees Celsius, the strip steel can change according to strong warming the first section 11 in the second section 12 further slowly and evenly. This creates the structure in the steel strip further equalized, whereby a further improvement in the strength properties of the steel strip 1 can be achieved.
  • the steel strip 1 After exiting the heating station 6, the steel strip 1 is passed through a cooling station 13, in which ring showers (not shown) spray the surface of the steel strip 1 with water, oil, gas or another cooling medium.
  • ring showers (not shown) spray the surface of the steel strip 1 with water, oil, gas or another cooling medium.
  • the nozzles of the ring showers can be directed towards the steel strip 1 in the running direction of the steel strip 1, so that a flow around the steel strip 1 is formed which is particularly suitable for heat transfer.
  • Both the heating station 6 and the cooling station 13 can, as is only roughly indicated by the dashed border 15, be encapsulated in relation to the environment, in which case a protective gas can be introduced into this encapsulation, which separates the steel strip 1 from the ambient air in this area , As a result, reactions with the oxygen in the ambient air which otherwise occur on the surface of the strip steel 1 can be prevented, and at the same time diffusion processes in the strip steel 1 which run close to the edge and which can otherwise impair the quality of the strip steel 1 can be prevented.
  • the temperature of the steel strip 1 is again approximately in the order of magnitude of the ambient temperature, indicated here by a specified temperature of approximately 40 degrees Celsius.
  • a drive unit 5 is interposed, which can absorb the lengthening of the strip of the strip steel 1 and keeps the strip steel 1 tight.
  • a heating station 7 is again provided, through which the steel strip 1 passes.
  • This heating station 7 is basically constructed the same as the heating station 6 and therefore does not need to be explained again here.
  • the electrical power applied to this heating station 7 is significantly lower than that of the access station 6, so that the temperatures which the steel strip 1 reaches when passing through this heating station 7 range of the tempering temperatures of a corresponding material of z. B. are about 500 degrees Celsius.
  • a large part of the heating will take place in the first section 11 of the heating station 7, whereas in the second section 12 only a small amount of heating will be carried out while the temperature of the steel strip 1 is evened out.
  • the cooling station 13 which is connected downstream of the heating station 7, corresponds to the cooling station 13 already described after the heating station 6. It is also conceivable that both the heating station 7 and the subsequent cooling station 13 are again arranged in a protective gas atmosphere by means of an encapsulation 15.
  • a renewed drive unit 5 is provided which influences the strip tension of the strip steel 1 within the second heating station 7 and the cooling station 13.
  • the strip steel 1 is then largely finished and can then be rewound into the coil in a reeling station 4.
  • FIG. 2 the profiling of two contact rollers 8, 9 is shown in a form only shown schematically, which are used for the method-specific heating of a strip steel 1 formed as an edge element 16 with non-uniform cross-sectional areas.
  • the edge element 16 has a thickened region 17, referred to as the head, which, in the installed state, is placed on the outside of a ski or the like and later comes into contact with the surroundings.
  • This cross-sectional area should be as hard as possible to avoid premature wear of the ski.
  • Another cross-sectional area 18, usually referred to as a web is essentially flat in the manner of a web and is used to fasten the edge element 16 within the ski.
  • this web-like area 18 of the edge element 16 open recesses are usually made, which bring about an additional fastening within the ski cross-section. Since these recesses are usually punched, the hardness of the edge element 16 in this cross-sectional area 18 must not be too high in order to avoid excessive stress on the punching tools.
  • the contact between the edge element 16 and the contact roller 8, 9 in a targeted manner only in this area 19 ensures that after the strip steel 1 has passed through the different contact rollers 8, 9 10 here a softer structure is specifically produced than in the thickened head 17 of the edge element 16. This takes place, on the one hand, through the compensating processes within the cross section of the edge element 16 and, on the other hand, through the cooling of the edge element 16 when it comes into contact with the much cooler contact rollers 8, 9.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchlaufvergütung von Bandstahl sowie entsprechend hergestellter Bandstahl
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchlaufvergütung von Bandstahl gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 , eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß Anspruch 14 bzw. 15 sowie auf verfahrensgemäß hergestellten Bandstahl gemäß Anspruch 28.
Die Vergütung von Bandstahl im Durchlaufverfahren ist ein vielfach praktiziertes Verfahren zur Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften von Bandstahl. Hierbei wird in entsprechenden Durchlaufeinrichtungen der Bandstahl zuerst durch Erwärmen mit anschließendem Abkühlen gehärtet und danach durch Anlassen mit nachfolgendem Abkühlen hinsichtlich seiner Zähigkeit verändert. Hierbei kann die zur Vergütung sowohl beim Härten als auch beim Anlassen benötigte Wärme auf unterschiedliche Arten in den Bandstahl eingebracht werden, beispielsweise durch induktive Verfah- ren, konduktive Verfahren oder auch durch Durchleiten des Bandstahles durch heiße Bäder oder Gasflammen. Von wesentlichem Einfluß auf die eingestellten Materialeigenschaften des Bandstahles ist es dabei, wie schnell die Wärme in den Bandstahl eingeleitet und beim Abkühlen wieder aus dem Bandstahl ausgeleitet werden kann. Durch die Gefügeumwandlungen sowie die Geschwindigkeit der Aufheizungs- bzw. Abkühlungsvorgänge ergeben sich sehr viele verschiedene Möglichkeiten, die Materialeigenschaften des Bandstahles zu beeinflussen. Als Material für derartigen Bandstahl werden häufig etwa Kohlenstoffstähle verwendet.
Insbesondere wenn es darum geht, dem Bandstahl ein hohes Streckgrenzenverhältnis bei gleichzeitig großer Festigkeit aufzuprägen, ist die Prozeßführung des Vergü- tens von besonderer Wichtigkeit. Derartige Anwendungen entsprechender Bandstähle ergeben sich beispielsweise dann, wenn aus diesen Bandstählen Federbauteile hergestellt werden sollen. So ist es beispielsweise aus der DE-PS 29 17 287 C2 bekannt, einen Federstahl mittels Hochfrequenzinduktion schnell auf beispielsweise 1100 Grad Celsius zu erwärmen und über die kürzeste Austenit-bildende Zeit im Austenitbereich zu halten. Danach wird der Federstahl in Wasser oder Öl mit einer Abkühlgeschwindigkeit über der kritischen Abkühlgeschwindigkeit abgeschreckt und dadurch das Austenitgefüge des Stahles sehr fein eingestellt, wobei sich ein Gefüge mit einer ungleichförmigen Konzentration von Kohlenstoff ergibt, das beim Härten eine hohe Zähigkeit erreicht. Hierbei werden für den damaligen Stand der Technik relativ hohe Abkühlungsgradienten und Aufheizungsgradienten von größer 100 Kelvin pro Sekunde als notwen- dig angegeben, um das gewünschte Gefüge einzustellen. Hierbei wird angegeben, daß durch die relativ hohe Temperatur eine im wesentlichen vollständige Auflösung des übersättigten Martensits bewirkt werden muß, wobei sich dadurch eine entsprechende Ausscheidung von Carbiden ergeben soll. Dieser Stand der Technik bezieht sich allerdings ausschließlich auf stabförmigen oder drahtförmigen Stahl mit im Ver- gleich zu Bandstahl relativ großen Querschnittabmessungen, bei dem ebenfalls ganz andere Anforderungen an die Genauigkeit der Materialien nach dem Vergüten im Hinblick auf möglichen Verzug und Querschnittsveränderungen gestellt werden. Auch ist durch die im Verhältnis zum Querschnitt relativ geringe Oberfläche eine Aufheizung und Abkühlung nur relativ träge möglich.
Eine Weiterentwicklung dieses Standes der Technik beschreibt die DE 43 40 568, die zum kontinuierlichen Vergüten von Stahldraht vorschlägt, bei etwa gleichen Aufheizgeschwindigkeiten und Abkühlgeschwindigkeit wie bei der DE-PS 29 17 287 C2 den Stahldraht so lange auf Temperatur zu halten, bis eine restlose Umwandlung in Austenit stattgefunden hat und dann eine Warmformung des Stahldrahtes anzu- schließen. Hierbei wird insbesondere das Halten des Stahldrahtes beim Anlassen auf eine Temperatur unterhalb von Ad und oberhalb von 500 Grad Celsius über eine Zeit angegeben, die deutlich länger sein soll als noch in der DE-PS 29 17 287 mit 60 Sekunden angegeben. Hierdurch wird die Durchlaufbehandlung des Stahldrahtes wesentlich erschwert, da entweder die Anlagenlänge wesentlich erhöht wer- den muß, um eine derartige Zeitdauer überbrücken zu können, oder aufwendige Wickeltechniken zum Zwischenspeichern und gleichzeitigem Temperieren des Stahldrahtes bei konstanten Temperaturen benötigt werden. Auch werden Streck- grenzenverhältnisse, die mit einem derartigen Verfahren zu erreichen sind, von max. 0,9 angegeben, was für hochfeste konstruktive Materialien nicht immer ausreichend ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Durchlaufvergü- tung von Bandstahl anzugeben, mit dem hochfeste und gleichwohl mit sehr hohen Streckgrenzenverhältnissen ausgestattete Stahl Werkstoffe hergestellt werden können, die durch ihre Gefügeausbildung sich insbesondere auch zur Herstellung von ähnlich wie Federstählen belasteten Bauteilen eignen.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens zur Durchlaufvergütung von Bandstahl aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 , hinsichtlich der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 14 und 15 sowie hinsichtlich eines derart hergestellten Bandstahles aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 28 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 geht aus von einem Verfahren zur Durchlaufvergütung von Bandstahl, bei dem in einer ersten Aufheizstation die Erwärmung des Bandstahls auf eine Temperatur oberhalb der A3-Temperatur erfolgt, der Bandstahl danach abgekühlt und anschließend in einer zweiten Aufheizstation auf eine Anlaßtemperatur erwärmt und endgültig abgekühlt wird. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch weiterentwickelt, daß der Bandstahl in einem ersten Abschnitt der ersten Aufheizstation mit einem Aufheizgradienten von mindestens 500 K/s erwärmt, danach in einem zweiten Abschnitt der ersten Aufheizstation mit einem Aufheizgradienten von mindestens 70 K/s auf die Temperatur oberhalb der As- Temperatur aufgeheizt und anschließend in einer Abkühlstation mit einem Abkühlungsgradienten von mindestens 300 K/s im wesentlichen wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wobei durch das sehr kurzzeitige Halten des Bandstahls oberhalb der A3-Temperatur eine vollständige Umwandlung des Gefüges bei gleichzeitiger Lösung des gesamten Kohlenstoffanteils, jedoch noch keine vollständige Homogenisierung des Kohlenstoffs in der Austenit-Phase erreicht wird. Zum anschließenden Anlassen wird der Bandstahl dann in einem ersten Abschnitt der zweiten Aufheizstation mit einem Aufheizgradienten von mindestens 200 K/s erwärmt, danach in einem zweiten Abschnitt der zweiten Aufheizstation mit einem Aufheizgradienten von mindestens 70 K/s auf die Anlaßtemperatur aufgeheizt und dort kurzzeitig gehalten und anschließend mit einem Abkühlungsgradienten von mindestens 200 K/s im wesentlichen wieder auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei durch die sehr schnelle und nur kurzzeitige Erwärmung auf die Anlaßtemperatur der Zerfall der gebildeten Martensitnadeln verhindert wird und sich dadurch in dem Bandstahl ein sehr feinkörniges Gefüge mit einer feinstnadeligen Martensitausscheidung bildet. Durch die hohen Auf- heizung- und Abkühlungsgradienten insbesondere in den ersten Abschnitten der ersten Aufheizstation für das Härten bzw. der zweiten Aufheizstation für das Anlassen wird erreicht, daß sich der gewünschte Gefügezustand des Bandstahles nur insoweit ausbildet, als dies für die Einstellung der Festigkeitseigenschaften erforderlich ist, ohne daß sich wie bei bekannten Vergütungsverfahren in nennenswertem Maße un- erwünschte Gefügebestandteile ausbilden können. Hierbei wird die Erwärmung in der ersten Aufheizstation und der zweiten Aufheizstation in den jeweils ersten Abschnitten und den zweiten Abschnitten mit unterschiedlichen Temperaturgradienten durchgeführt, wobei in den jeweils ersten Abschnitten der Großteil der Erwärmung stattfindet und in den zweiten Abschnitten im wesentlichen ein Ausgleich der Tempe- ratur innerhalb des Bandstahles stattfindet, wobei ebenfalls noch eine relativ geringe Temperaturerhöhung bei gleichzeitigem Halten auf den jeweiligen Prozeßtemperaturen im Vordergrund steht. Bei der insgesamt nur sehr kurzen Verweildauer des Bandstahles in den Aufheizstationen wirken die Temperatun/eränderungen sehr abrupt auf den Bandstahl ein und geben dem Gefüge daher nur wenig Zeit, neben der beabsichtigten Veränderung der Gefügeeigenschaften sekundäre Gefügeveränderungen auszubilden. Insgesamt bildet sich hierdurch ein sehr feines Austenitgefü- ge, das mit der anschließenden ebenfalls sehr feinstnadeligen Martensitausscheidung ein Sondergefüge bildet, daß bei sehr hohen Festigkeitswerten ein äußerst großes Streckgrenzenverhältnis von in der Regel größer 0,96 aufweist. Dieses Gefü- ge zeigt metallographisch Ähnlichkeiten mit einem Bainitgefüge, wobei dieses aber ein geringeres Streckgrenzenverhältnis aufweist. Hierdurch eignen sich derartige Bandstähle insbesondere dafür, als Federstähle für konstruktive Zwecke hochbelasteter Bauteile eingesetzt zu werden. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik liegen die erfindungsgemäß verwendeten Aufheizungsgradienten und Abkühlungsgradienten um etwa eine Größenordnung höher als bisher bekannt, wodurch erst quasi das Ausbilden bzw. Einfrieren der jeweiligen Gefügezustände ermöglicht wird. Dies ermöglicht, daß die sonst übliche vollständige Homogenisierung des Kohlenstoffs in der Austenit-Phase verhindert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich insbesondere hinsichtlich der Beeinflussung der Gefügestruktur, wenn der Aufheizungsgradient in dem ersten Abschnitt der ersten Aufheizstation mindestens 800, vorzugsweise 1000 bis 1300 K/s und/oder der Aufheizungsgradient in dem zweiten Abschnitt der ersten Aufheiz- Station mindestens 100, vorzugsweise 125 K/s und/oder der Abkühlungsgradient nach der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation 500, vorzugsweise 800 - 2800 K/s beträgt. Hierdurch können noch präziser die gewünschten Gefügebestandteile ausgebildet bzw. bei der Abkühlung aufrechterhalten werden, ohne daß sich die Festigkeitseigenschaften bzw. das Streckgrenzenverhältnis negativ beeinflussende an- dere Gefügebestandteile ausbilden können.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die erreichte Temperatur des Bandstahls nach dem Durchlaufen der ersten Aufheizstation mindestens 50, vorzugsweise 100 K oberhalb der A3-Temperatur beträgt. Hierdurch wird dem Einfluß der hohen Erwärmungsgeschwindigkeiten Rechnung getragen, durch die sich die Umwandlungspunk- te des Gefüges des Bandstahls mit zunehmender Erwärmungsgeschwindigkeit bzw. kürzerer Erwärmungszeit zu höheren Temperaturen hin verschieben. Erst hierdurch wird dann auch gewährleistet, daß trotz der hohen Temperaturänderungen des Bandstahls sich das gewünschte Gefüge überhaupt ausbilden kann.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Anlaßtemperatur des Bandstahls zwischen 300 und 700 °C beträgt. Hierdurch kann insbesondere der Zerfall des Martensits im gewünschten Maße gesteuert werden.
Von wesentlichem Vorteil für die Ausbildung eines über den gesamten Querschnitt gleichmäßigen Gefüges innerhalb des Bandstahles ist es, wenn während des Durchlaufs des Bandstahls durch den zweiten Abschnitt der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation zusätzlich zu einer weiteren relativ geringen Temperaturerhöhung eine Vergleichmäßigung der Temperatur des Bandstahls erfolgt. Bedingt durch die hohen Aufheizgradienten können sich in diesen ersten Abschnitten innerhalb des Querschnittes des Bandstahls in gewissem Maße unterschiedlich hohe Temperaturen ausbilden, die auch unterschiedliche Gefügeausbildungen zur Folge haben könnten. Dies würde aber die Festigkeitseigenschaften und insbesondere die Homogeni- tat des Bandstahles unter Umständen wesentlich verschlechtern, da etwa für die Verwendung des Bandstahles als federnde Konstruktionsbauteile auch nicht tolerierbare, unterschiedliche Federungseigenschaften innerhalb des Querschnittes bzw. entlang der Lauflänge des Bandstahles die Folge wären. Mit dieser Ausgestaltung der Erwärmung in einem zweistufigen Verfahren kann darüber hinaus vermieden werden, daß sonst übliche längere Abschnitte zum Halten der sonst relativ langsam erreichten Temperaturen innerhalb des Durchlaufs durch die Anlage vorgesehen werden müssen.
Insbesondere hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist es von Vorteil, wenn das Anlassen des Bandstahls direkt anschließend an das Härten und in dem gleichen Durchlauf vorgenommen wird. Hierdurch wird ein aufwendiges Zwischenspeichern des Stahlbandes, sei es durch zwischenzeitliches Aufhaspeln oder mäan- drierendes Führen des Stahlbandes in Speichereinrichtungen vermieden.
Eine wesentliche Eigenschaft des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß das in dem Bandstahl sich ausbildende sehr feine Austenitgefüge mit der feinstnadeligen Martensitausscheidung bei gleichzeitiger Vermeidung einer vollständigen Homogenisierung des Kohlenstoffs in Austenit ein hohes Streckgrenzenverhältnis des Bandstahls im Bereich von größer oder gleich 0,96 ohne Verluste hinsichtlich der Dehnungseigenschaften erlaubt. Hierdurch wird etwa die Kaltumformung des Bandstahls in entsprechende Konstruktionsbauteile möglich, die wesentlich einfacher und ohne starke Veränderung der Festigkeitseigenschaften des Konstruktionsbauteils vorgenommen werden kann als bei der sonst üblichen Warmformung.
Für die Temperaturführung des Bandstahls ist es von Vorteil, wenn der erste Abschnitt der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation eine geringere Durchlauflänge für den Bandstahl aufweist als der zugehörige zweite Abschnitt der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation. Hierdurch kann neben der Einbringung unterschiedlicher Wärmemengen in den jeweiligen Abschnitten einfach dafür gesorgt werden, daß die dadurch sich ergebenden Verweilzeiten des Bandstahls in diesen Abschnitten verändert werden können oder auch ein festes Verhältnis zueinander aufweisen. Abhängig von der Durchlauflänge und der jeweiligen Bandgeschwindigkeit ergeben sich damit auch die Aufheizgradienten und die Expositionszeiten des Bandstahles hin- sichtlich der Erwärmung und der anschließenden Ausgleichs- und Nachtemperierungsvorgänge.
Für die Einstellung der zur Gefügeveränderung benötigten Aufheizgradienten ist es von Vorteil, wenn in dem jeweiligen ersten Abschnitt der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation mindestens 60 %, vorzugsweise 90 % der gesamten Heizleistung der jeweiligen Aufheizstation auf den Bandstahl einwirkt. Hierdurch wird dem Gefüge sehr abrupt eine Temperatur aufgeprägt, die im wesentlichen nur die gewünschte Gefügeveränderung hervorruft und Sekundärvorgänge wie etwa durch die erhöhte Temperatur bewirkte Diffusionsvorgänge nicht oder nicht in wesentlichem Maße erlaubt.
Für die Ausbildung der Oberflächen, aber auch für die randnahe Gefügeausbildung ist es von Vorteil, wenn die Aufheizung und das Anlassen des Bandstahls innerhalb der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation bis zum jeweils erfolgten Abkühlen des Bandstahls unter Schutzgasatmosphäre erfolgt. Hierdurch kann der sonst in der Umgebungsluft enthaltene Sauerstoff keine Reaktion mit der Oberfläche des Band- Stahls eingehen und damit weder die Oberfläche etwa durch Verzunderung oder die randnahen Schichten durch Diffusionsvorgänge verändern. Es wird damit ein blaues Anlasen oder ein sogenanntes Blankvergüten erzielbar und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar.
Von wesentlichem Einfluß sowohl auf die Wirtschaftlichkeit als auch auf die Gefüge- ausbildung ist es, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit Durchlaufgeschwindigkeiten des Bandstahles durch die Aufheizstationen und Abkühlstationen von mindestens 25 m/min, vorzugsweise mindestens 150 m/min betrieben werden kann. Hierdurch ist zum einen der Durchsatz des Vergütungsverfahrens wesentlich höher als bekannten Verfahren, die mit Geschwindigkeiten von etwa 2 - 10 m/min arbeiten, als auch die Expositionszeit des Bandstahls in den jeweiligen Erwärmungs- und Abkühlungszonen relativ gering. Zusammen mit den hohen Temperaturgradienten erlaubt dies eine sehr genau definierte Gefügeveränderung des Bandstahls. So kann beispielsweise mit Erwärmungszeiten in den ersten Abschnitten der Aufheizstationen von unter 1 Sekunde gearbeitet werden.
Die Erfindung gemäß Anspruch 14 betrifft eine erste Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 , bei der die Aufheizung des Bandstahls mittels induktiver Erwärmung und/oder mittels Gasflammen und/oder mittels Salzkontakterwärmung erfolgt. Derartige Erwärmungsverfahren sind grundsätzlich bekannt und sollen daher hier nicht weiter erläutert werden.
Die Erfindung gemäß Anspruch 15 betrifft dann eine zweite Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 , bei der die Aufheizung des Bandstahls mittels konduktiver Erwärmung über Kontaktrollen erfolgt. Auch die konduktive Erwärmung ist grundsätzlich bei Vergütungsverfahren bekannt, kann jedoch bei der Anwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentliche Modifikationen erfahren.
Von wesentlichem Vorteil bei der konduktiven Erwärmung über Kontaktrollen ist es, wenn zur Aufheizung des Bandstahls im Einlaufbereich des ersten Abschnittes der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation mindestens zwei Kontaktrollen angeordnet sind, mit denen in diesem ersten Abschnitt eine erhöhte Strommenge zur Erzielung des hohen Aufheizgradienten in den Bandstahl eingekoppelt werden kann. Bei bekannten Einrollen-Anordnungen besteht ein wesentliches Problem darin, den erforderlichen Stromübergang zwischen der Rolle und dem Bandstahl zu gewährleisten. Hierfür werden häufig zur Gewährleistung ausreichender Kontaktflächen mit dem Bandstahl die Andruckkräfte der Kontaktrolle auf Werte erhöht, die bei der gleichzeitigen Erwärmung des Bandstahls zu mechanischen Veränderungen des Gefüges des Bandstahls führen, wie sie etwa aus der thermomechanischen Umformung bekannt sind. Dies führt aber zu teilweise unkontrollierbaren, zumindest aber unerwünschten Gefügeveränderungen und gleichzeitig auch zu Querschnittsänderungen und maßlichen Toleranzbeeinflussungen, die die Verwendung derart erwärmten Bandstahls für hochwertige Zwecke einschränken oder unmöglich machen. Durch die Verteilung der notwendigen Kontaktfläche auf zwei oder mehr Kontaktrollen können die Andruckkräfte wesentlich verringert werden, so daß sich keinerlei we- sentlichen Veränderungen des Gefüges durch mechanische Verformungen ergeben können. Dies führt zu erreichbaren Planparallelitäten der Dickenabmessung des Bandstahls nach dem Durchlauf, die höchstens 2 - 5 μm bis zu 30 mm Bandbreite des Bandstahls nicht übersteigt. Damit ist aber neben dem sehr gleichmäßigen Ge- füge auch die Querschnittsabmessung des Bandstahls sowohl in Durchlaufrichtung als auch quer dazu sehr gleichmäßig und damit ergeben sich etwa für die Verwendung derartiger Bandstähle für konstruktive Federbauteile sehr gleichmäßige Federeigenschaften.
Weiterhin ist es denkbar, daß der Abstand der zueinander gehörigen, gegengleich gepolten Kontaktrollen im zweiten Abschnitt der ersten und/oder zweiten Aufheizstation wesentlich größer ist als der Abstand der zueinander gehörigen, gegengleich gepolten Kontaktrollen im jeweiligen ersten Abschnitt. Da die konduktive Erwärmung des Bandstahls zum einen von der eingekoppelten Strommenge, zum anderen aber von der Durchlauflänge dieses eingekoppelten Stroms durch den Bandstahl abhängt, kann über die Einstellung des Verhältnisses der eingekoppelten Strommenge zu dem Abstand der zueinander gehörigen, gegengleich gepolten Kontaktrollen die Erwärmung in diesen Abschnitten sehr einfach beeinflußt werden. Auch kann durch geringere eingekoppelte Strommengen der Aufheizungsgradient in Abhängigkeit von dem Abstand der zueinander gehörigen, gegengleich gepolten Kontaktrollen einge- stellt werden.
Von Vorteil ist es, wenn die zur Aufheizung über die Kontaktrollen in den Bandstahl eingekoppelte Strommenge mindestens 1000 A, vorzugsweise 6000 A beträgt. Hierdurch sind die hohen Aufheizgradienten erzielbar, die das erfindungsgemäße Verfahren erst möglich machen.
Dabei ist es denkbar, daß die über die Kontaktrollen in den Bandstahl eingebrachte Heizleistung über eine Leistungsregelung konstant gehalten wird. So kann z.B. in einer Weiterbildung die Leistungsregelung über eine Phasenanschnittsteuerung erreicht werden, wobei die Netzrückwirkungen über eine mechanische Spannungsnachführung (Drehtransformatoir) minimiert werden können. Dadurch können exter- ne Kompensationen auf der Netzseite entfallen, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung weiter gesteigert werden kann. Zur Erzielung hoher Abkühlgradienten ist es denkbar, wenn der Bandstahl durch im Bereich des Bandlaufes angeordnete Ringbrausen abgekühlt wird. Derartige Ringbrausen sind grundsätzlich bekannt und sollen daher hier nicht weiter erläutert werden. Die Ringbrausen können dabei sehr gezielt zur Abkühlung Wasser, Gas oder Öl auf die Oberfläche des Bandstahls aufbringen, die aufgrund der relativ geringen Querschnittsabmessungen des Bandstahl bezogen auf die Oberfläche eine sehr schnelle Abführung der Wärme aus dem Bandstahl ermöglichen. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn die Abstrahlrichtung der Düsen der Ringbrausen in die Durchlaufrichtung des Bandstahls gerichtet ist, da hierdurch eine verbesserte Umströmung des Bandstahls mit dem Kühlmedium und damit ein verbesserter Wärmeübergang aus dem Bandstahl in das Kühlmedium erfolgt.
Anlagentechnisch ist es noch von Vorteil, wenn vor und nach den jeweiligen Aufheizstationen Antriebseinheiten zum Fördern des Bandstahls durch die Vorrichtung angeordnet sind, wobei die Antriebseinheiten insbesondere auch einen Ausgleich un- terschiedlicher Bandgeschwindigkeiten des Bandstahls durch Konstanthaltung der Durchlaufgeschwindigkeit des Bandstahls bewirken können. Hierdurch wird die Durchlaufgeschwindigkeit und damit die Expositionszeit des Bandstahls auch bei den aufgrund der Temperaturdehnung unvermeidlichen Längungen des Bandstahls kontrollierbar und damit die Gefügeausbildung bzw. die Temperaturgradienten in den Toleranzen gehalten.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Bandstahl gemäß Anspruch 28, der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt wird.
Als Material für einen derartigen Bandstahl können vorteilhaft typische Kohlenstoffstähle, insbesondere Kohlenstoffstähle mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,35 und 1 ,35 %, insbesondere auch C 35 bis Ck 101 , verarbeitet werden, bei denen die Gefügeausbildung die gewünschten Materialkennwerte erreichbar macht.
Ebenfalls kann der Bandstahl in weiterer Ausgestaltung einzelne oder einige Legierungsbestandteile wie insbesondere Si zwischen 0,05 und 2,35 %, Mn zwischen 0,22 und 3,05 %, P zwischen 0,004 und 0,055 %, S zwischen 0,001 und 0,050 %, AI zwi- sehen 0,001 und 0,100 %, Cr zwischen 0,03 und 2,85 %, Ni zwischen 0,02 und 1 ,60 % und/oder Cu zwischen 0,02 und 0,45 % aufweisen, durch die eine weitere gezielte Gefügeausbildung oder sonstige Materialeigenschaften des Bandstahl beeinflußt werden können.
Denkbar ist es, daß der Bandstahl in Banddicken zwischen 0,20 und 5,00 mm und/oder Bandbreiten zwischen 2,00 und 725,00 mm verarbeitet wird, wobei in wei- terer Ausgestaltung der Bandstahl walztechnisch erzeugbar und flach oder mit einem Profilquerschnitt ausgebildet sein kann. Von besonderem Vorteil ist dies etwa auch, wenn der Bandstahl als Federstahl einsetzbar ist, da hierdurch die Federeigenschaften ohne nachfolgende mechanische Bearbeitung bei der Querschnittsform berücksichtigt werden können.
Es versteht sich von selbst, daß sowohl das hier beschriebene Verfahren als auch die Vorrichtung und der solcherart hergestellte Bandstahl im Rahmen der Lehre der Erfindung in vielfältiger Weise Veränderungen erfahren können, ohne die Lehre der Erfindung zu verlassen. So ist insbesondere die Verwendung des Bandstahls nicht auf federmäßig verwendete Konstruktionsbauteile beschränkt, auch können die an- gegebenen Temperaturgradienten und sonstigen angegebenen Maße und Werte vielfältig verändert werden, um spezielle Gefügeausbildungen abhängig von den in dem Bandstahl verarbeiteten Materialien und eventuellen Legierungsbestandteilen zu erreichen.
Die Erfindung umfaßt weiterhin einen Bandstahl, bei dem die Härte einzelner Berei- ehe innerhalb des Querschnittes des Bandstahls unterschiedlich ausgebildet sein kann. Eine derartige ungleichförmige Verteilung der Härte des Bandstahls innerhalb des Querschnittes kann gezielt dazu genutzt werden, um die Werkstoffeigenschaften an auf den Bandstahl im späteren Einsatz einwirkende Belastungen anzupassen und damit unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften wie beispielsweise große Härte und gute Zähigkeit einzelner Abschnitte des Querschnittes des Bandstahles miteinander zu kombinieren. Insbesondere bei einer walztechnischen Erzeugung des Bandstahles kann dies mit nur geringen Veränderungen des Verfahrens und damit auch nur geringen Kosten erfolgen.
Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn der Bandstahl einen ungleichförmigen, vorzugsweise einen unsymmetrischen Querschnitt aufweist. Ein derartiger ungleichförmige Querschnitt kann konstruktiv für den späteren Einsatz des Bandstahls dazu genutzt werden, um unterschiedliche Materialmengen in die einzelnen Querschnitts Bereiche des Bandstahles zu plazieren und diesen unterschiedlichen Materialmengen in weiterer Ausgestaltung auch noch unterschiedliche Härten einzuprägen. Hierdurch ist eine weitere Verbesserung der belastungsgerechten Gestaltung des Band- Stahles möglich.
In weiterer Ausgestaltung ist es denkbar, daß innerhalb des ungleichförmigen Querschnittes des Bandstahls die Härte einzelner Bereiche entlang mindestens eines Härtegradienten verteilt ist. Ein derartiger Härtegradient kann beispielsweise durch eine im wesentlichen kontinuierliche Veränderung der Härte gebildet werden, selbst- verständlich sind auch andere Gestaltungen des Härtegradienten denkbar.
Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung eines Bandstahles mit Bereichen unterschiedlicher Härte, wenn aus dem Bandstahl Kantenelemente zur Kantenverstärkung von Skiern, Snowboards, Gleitbrettern oder dgl. herstellbar sind. Derartige auch üblicherweise als Skikanten bezeichnete Kantenelemente werden in großer Menge zur Herstellung von Skiern, Snowboards, Gleitbrettern oder dergleichen benötigt und dienen zur Verbesserung der Haltbarkeit der Skier, da mit diesen Kantenelementen in den Kantenbereichen eine entsprechende schlag- und abriebfeste Kante gebildet ist, die die Lebensdauer der Skier oder dergleichen wesentlich erhöht.
Zur Verwendung des Bandstahls als Kantenelemente ist es von Vorteil, wenn der Querschnitt des Bandstahls einen verdickten, im Einbauzustand des Kantenelementes zumindest abschnittsweise außenliegenden Bereich größerer Härte und einen im Einbauzustand des Kantenelementes innenliegenden stegartigen Bereich geringerer Härte aufweist. Hierdurch werden die außenliegenden und durch Schläge bzw. durch Abrieb belasteten Teile des Kantenelementes sehr haltbar ausgebildet, gleichzeitig ist der stegartige Bereich, der zur Befestigung der Kantenelemente in dem Ski oder dergleichen benötigt wird, zum einen weiterhin entsprechend zäh und läßt sich darüber hinaus stanztechnisch besonders gut verarbeiten.
Eine besonders günstige Ausbildung des Härteverlaufs ergibt sich, wenn der Gradient des Härteverlaufs zwischen dem verdickten Bereich größerer Harte und dem stegartigen Bereich geringerer Härte im wesentlichen kontinuierlich, vorzugsweise im wesentlichen linear verläuft. Durch die gleichmäßige Veränderung der Härte ist dafür gesorgt, daß keine Sollbruchstellen innerhalb des Querschnittes vorliegen, auch ist gefügetechnisch dafür gesorgt, daß sich innerhalb des Querschnittes keine Fehlstellen wie etwa Risse oder dergleichen durch unterschiedliche Gradienten oder dergleichen ergeben.
Ein besonders gutes Materialverhalten eines derartigen Bandstahles ergibt sich, wenn das Streckgrenzenverhältnis im Bereich zwischen 80% und 95%, vorzugsweise zwischen 84% und 88% liegt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn bei konduktiver Erwärmung des Bandstahls die Kontaktrollen im wesentlichen entsprechend der ungleichförmigen Querschnittsform des Bandstahls profiliert sind. Hierdurch kann wahlweise an allen Bereichen des Bandstahles eine entsprechende Einkopplung des Stromes und damit eine entsprechende Erhitzung erfolgen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, daß die im wesentlichen entsprechend der ungleichförmigen Querschnittsform des Bandstahls profilierten Kontaktrol- len nur Teilbereiche der Oberfläche des Bandstahls kontaktieren und dort die Aufheizung des Bandstahls bewirken. Durch die nur partielle Einleitung des entsprechenden Stromes in den Bandstahl wird zum einen dafür gesorgt, daß vornehmlich nur dort eine entsprechende Erwärmung des Bandstahles vonstatten geht und in den nicht von den Kontaktrollen berührten Bereichen des Bandstahles sich ein davon etwa entlang eines Gradienten ausgebildetes Temperaturgefälles einstellt. Durch Ausgleichsvorgänge innerhalb des Bandstahles kann dann in vorteilhafter Weise die Härteverteilung innerhalb des Querschnittes eingestellt werden. Zum anderen ist als Effekt durch diese Ausbildung der Kontaktrollen möglich, die Kühlwirkung bei der Berührung zwischen den Kontaktrollen und den entsprechenden Bereichen des Bandstahles gezielt dazu zu nutzen, daß die gewünschte Härteverteilung innerhalb des Querschnittes sich einstellt. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung durch die Kontaktierung zwischen den Kontaktrollen und dem Bandstahl im wesentlichen der Härteverlauf innerhalb des Querschnittes bestimmt werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 zeigt die Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 - eine sehr schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus einer
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den wichtigsten Vorrichtungsbestandteilen sowie einigen angegebenen Temperaturparametern,
Figur 2 - eine beispielhafte Profilierung der Kontaktrollen zur Herstellung eines als Kantenelement ausgebildeten Bandstahles.
In der Figur 1 ist in einer sehr schematischen Darstellung der Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vergütungsverfahrens dargestellt, wobei hieraus auch der grundsätzliche Verfahrensablauf ersichtlich wird.
Der Bandstahl 1 , der auf einer Abhaspeleinrichtung 3 z.B. als Coil aufgewickelt zur Verfügung gestellt wird, wird dabei über eine Antriebseinheit 5 bei Raumtemperatur T=20°C einer ersten Aufheizstation 6 zugeführt, in der das Härten als erste Stufe der Vergütungsbearbeitung durchgeführt wird. Hierzu wird über eine noch näher be- schriebene Rollenanordnung von Kontaktrollen 8, 9, 10 in den Bandstahl 1 eine Strommenge eingekoppelt, die eine nicht weiter dargestellte elektrische Versorgungseinrichtung 14 zur Verfügung stellt. Hierbei sind die Rollen derart mit der elektrischen Versorgungseinrichtung 14 verschaltet, daß die Kontaktrolle 9 auf einem elektrischen Potential liegt und mit den von dieser Rolle beabstandet angeordneten Rollen 8 bzw. 10, die auf dem anderen elektrischen Potential liegen, über den Bandstahl 1 einen elektrischen Stromkreis bilden. Hierdurch wird in grundsätzlich bekannter Weise innerhalb des Bandstahls 1 ein Stromdurchgang mit der Folge einer Temperaturerhöhung entsprechend der Höhe des Stromdurchgangs und dem Widerstand des Bandstahls 1 hervorgerufen.
Eine derartige, grundsätzlich bekannte konduktive Erwärmung des Bandstahls 1 wird hierbei für das erfindungsgemäße Verfahren insoweit modifiziert, daß die Rollen 8 im Einlaufbereich des ersten Abschnittes 11 der Aufheizstationen 6, 7, der durch die voneinander beabstandeten Rollen 8, 9 begrenzt wird, zumindest doppelt ausgeführt sind. Hierdurch wird erreicht, daß die zur Übertragung der notwendigen hohen elek- trischen Leistung von jeder Kontaktrolle 8 auf den Bandstahl 1 benötigte Andruckflä- ehe verdoppelt oder bei einer Anordnung von mehr als 2 Rollen vervielfacht wird. Dies bewirkt, daß die ansonsten erforderlichen hohen Andruckkräfte zwischen Kontaktrollen 8 und Bandstahl 1 deutlich reduziert werden können, so daß eine mechanische Beeinflussung des Bandstahls 1 durch die Andruckkräfte wesentlich reduziert oder auch gänzlich verhindert werden kann. Diese mechanische Beeinflussung des Bandstahls 1 führt sonst aufgrund der thermischen Aktivierung des Bandstahls 1 zu unerwünschten oder auch nicht sicher kontrollierbaren Gefügeveränderungen des Bandstahls 1 , die die Materialeigenschaften ungünstig beeinflussen.
Der Abstand der Kontaktrollen 8 zu der Kontaktrolle. 9 ist hierbei deutlich geringer als der Abstand der Kontaktrolle 10 von der Kontaktrolle 9. Hierdurch und durch die zwischen dem Kontaktrollen 8 und 9 übertragene elektrische Leistung wird dafür gesorgt, daß ein Großteil der Erwärmung des Bandstahls 1 innerhalb der Aufheizstation 6 in dem ersten Abschnitt 11 zwischen den Kontaktrollen 8 und der Kontaktrolle 9 erfolgt, so daß die Temperatur des Bandstahles 1 etwa im Bereich der Kontaktrolle 9 z. B. 900 Grad Celsius beträgt. Es wird daher die Erwärmung des Bandstahl 1 insbesondere bei Beachtung der in der Vorrichtung realisierbaren Durchlaufgeschwindigkeiten in dem ersten Abschnitt 11 der Aufheizstation 6 in sehr kurzer Zeit erfolgen, etwa im Bereich unterhalb von einer Sekunde, die der Bandstahl für den Durchlauf durch den ersten Abschnitt 11 benötigt. Dadurch wird das Gefüge des Bandstahles 1 nahezu schlagartig verändert, wobei durch die in dem zweiten Abschnitt 12 der Aufheizstation 6 weitergehende Erwärmung des Bandstahles 1 auf eine Temperatur größer als die A3 Temperatur des verwendeten Materials eine weitere Umwandlung des Gefüge des stattfindet. In diesem zweiten Abschnitt der Aufheizstation 6 wird darüber hinaus eine Vergleichmäßigung der Temperatur des Bandstahles 1 erreicht, zum einen durch die längere Durchlaufzeit durch diesen zweiten Abschnitt 12, zum anderen durch die geringere in diesem Abschnitt 12 eingekoppelte elektrische Leistung. Diese geringere elektrische eingekoppelte Leistung ergibt sich auch schon durch die größere Lauflänge des Stroms zwischen den Kontaktrolle 9 und 10 in diesem zweiten Abschnitt 12. Wird beispielsweise die A3-Temperatur eines Bandstahles bei etwa 1050 Grad Celsius angesiedelt, so kann sich der Bandstahl nach der starken Erwärmung dem ersten Abschnitt 11 im zweiten Abschnitt 12 relativ langsam weiter erwärmen und vergleichmäßigen. Hierdurch wird das sich bildende Gefüge in dem Bandstahl weiter vergleichmäßigt, wodurch sich eine weitere Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des Bandstahles 1 erreichen läßt.
Nach dem Austritt aus der Aufheizstation 6 wird der Bandstahl 1 durch eine Abkühlstation 13 geleitet, in der nicht weiter dargestellte Ringbrausen die Oberfläche des Bandstahles 1 mit Wasser, Öl, Gas oder einem anderen Kühlmedium besprühen. Durch eine geeignete Auswahl und Anordnung der Düsen in den Ringbrausen kann eine sehr gleichmäßige und sehr schnelle Abkühlung des Bandstahles 1 erreicht werden, um die geforderten Temperaturgradienten bei der Abkühlung sicher gewährleisten zu können. Hierbei können die Düsen der Ringbrausen in Laufrichtung des Bandstahles 1 auf den Bandstahl 1 gerichtet sein, so daß sich eine für die Wärmeübertragung besonders geeignete Strömung um den Bandstahl 1 herum bildet.
Sowohl die Aufheizstation 6 als auch die Abkühlstation 13 können, wie dies durch die gestrichelte Umrandung 15 nur grob angedeutet ist, gegenüber der Umgebung gekapselt sein, wobei in diese Kapselung ein Schutzgas eingeleitet werden kann, das den Bandstahl 1 in diesem Bereich von der Umgebungsluft abtrennt. Hierdurch können ansonsten auf der Oberfläche des Bandstahles 1 ablaufende Reaktionen mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft verhindert werden, gleichzeitig können randnah ablaufende Diffusionsvorgänge in dem Bandstahl 1 verhindert werden, die ansonsten die Qualität des Bandstahles 1 beeinträchtigen können. Am Ende der Abkühl- Station 13 liegt die Temperatur des Bandstahles 1 wieder etwa in der Größenordnung der Umgebungstemperatur, hier angedeutet durch eine angegebene Temperatur von etwa 40 Grad Celsius.
Nach der Abkühlstation 13 im Anschluß an die erste Aufheizstation 6 wird wieder einer Antriebseinheit 5 zwischengeschaltet, die die Längung des Bandes des Band- stahls 1 auffangen kann und den Bandstahl 1 weiter stramm hält.
Im Anschluß an diese Antriebseinheit 5 ist wiederum eine Aufheizstation 7 vorgesehen, durch die der Bandstahl 1 durchläuft. Diese Aufheizstation 7 ist grundsätzlich gleich wie die Aufheizstation 6 aufgebaut und muß daher hier nicht noch einmal näher erläutert werden. Allerdings ist die an diese Aufheizstation 7 angelegte elektri- sehe Leistung deutlich geringer als die der Auffahrt Station 6, so daß die Temperaturen, die der Bandstahl 1 beim Durchlaufen diese Aufheizstation 7 erreicht, im Be- reich der Anlaßtemperaturen eines entsprechenden Werkstoffes von z. B. ca. 500 Grad Celsius liegen. Auch hierbei wird ein Großteil der Erwärmung in dem ersten Abschnitt 11 der Aufheizstation 7 ablaufen, in dem zweiten Abschnitt 12 wird dahingegen nur noch eine geringe Erwärmung bei einer Vergleichmäßigung der Tempera- tur des Bandstahles 1 durchgeführt.
Auch die Abkühlstation 13, die der Aufheizstation 7 nachgeschaltet ist, entspricht der schon beschriebenen Abkühlstation 13 nach der Aufheizstation 6. Auch ist es denkbar, daß sowohl die Aufheizstation 7 als auch die nachgestaltete Abkühlstation 13 wieder in einer Schutzgasatmosphäre durch eine Kapselung 15 angeordnet sind.
Nach dem Durchlaufen der zweiten Aufheizstation 7 und der nachgeschalteten Abkühlstation 13 wird eine erneute Antriebseinheit 5 vorgesehen, die die Bandspannung des Bandstahles 1 innerhalb der zweiten Aufheizstation 7 und der Abkühlstation 13 beeinflußt. Danach ist der Bandstahl 1 weitgehend fertig behandelt und kann dann in einer Aufhaspelstation 4 erneut zum Coil aufgewickelt werden.
In der Figur 2 ist in einer nur schematisch dargestellten Form die Profilierung von zwei Kontaktrollen 8, 9 dargestellt, die für die verfahrensgemäße Erwärmung eines als Kantenelement 16 ausgebildeten Bandstahles 1 mit ungleichförmigen Querschnittsbereichen dienen. Hierbei weist das Kantenelement 16 einen verdickten, als Kopf bezeichneten Bereich 17 auf, der im Einbauzustand in einen Ski oder derglei- chen außen liegend eingebracht wird und später in Kontakt mit der Umgebung tritt. Dieser Querschnittsbereich soll möglichst hart sein, um eine vorzeitige Abnutzung des Skis zu vermeiden. Ein weiterer Querschnittsbereich 18, üblicherweise als Steg bezeichnet, ist im wesentlichen stegartig flach ausgebildet und dient zur Befestigung des Kantenelementes 16 innerhalb des Skis. In diesen stegartigen Bereich 18 des Kantenelementes 16 werden üblicherweise offene Ausnehmungen eingebracht, die eine zusätzliche Befestigung innerhalb des Skiquerschnittes bewirken. Da diese Ausnehmungen üblicherweise stanztechnisch eingebracht werden, darf die Härte des Kantenelementes 16 in diesem Querschnittsbereich 18 nicht zu hoch sein, um eine übermäßige Belastung der Stanzwerkzeuge zu vermeiden. Durch die Kontaktie- rung zwischen Kantenelement 16 und Kontaktrolle 8, 9 gezielt nur in diesem Bereich 19 wird dafür gesorgt, daß nach dem Durchlauf des Bandstahls 1 durch die ver- schiedenen Kontaktrollen 8, 9 10 hier gezielt ein weicheres Gefüge hervorgerufen wird als in dem verdickten Kopf 17 des Kantenelementes 16. Dies erfolgt zum einen durch die Ausgleichsvorgänge innerhalb des Querschnittes des Kantenelementes 16 und zum anderen durch die Kühlung des Kantenelementes 16 bei der Berührung mit den wesentlich kühleren Kontaktrollen 8, 9.
Es versteht sich von selbst, daß diese Darstellung nur äußerst grob schematisch andeutet, welche Möglichkeiten zur Beeinflussung des Härteverlaufs innerhalb des Querschnittes eines derartigen Bandstahles 1 möglich sind. Selbstverständlich sind vielfältige und den jeweiligen Belastungen beziehungsweise den Werkstoffen ange- paßte Veränderungen möglich und von der Erfindung mit umfaßt.
Sachnummernliste
- Bandstahl - Durchlaufrichtung - Abhaspei - Aufhaspel - Antriebseinheiten - erste Aufheizstation - zweite Aufheizstation - Doppel-Kontaktrollenpaar - Kontaktrolle - Kontaktrolle - erster Abschnitt Aufheizstation - zweiter Abschnitt Aufheizstation - Abkühlstation, Ringbrausen - elektrische Energieversorgung - Gehäuse für Schutzgasversorgung - Kantenelement - verdickter Bereich - stegartiger Bereich - Kontaktbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchlaufvergütung von Bandstahl (1 ), bei dem in einer ersten Aufheizstation (6) die Erwärmung des Bandstahls (1 ) auf eine Temperatur oberhalb der A3-Temperatur erfolgt, der Bandstahl (1 ) danach abgekühlt und anschließend in einer zweiten Aufheizstation (7) auf eine Anlaßtemperatur erwärmt und endgültig abgekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bandstahl (1 ) in einem ersten Abschnitt (11 ) der ersten Aufheizstation (6) mit einem Aufheizgradienten von mindestens 500 K/s erwärmt, danach in ei- nem zweiten Abschnitt (12) der ersten Aufheizstation (6) mit einem Aufheizgradienten von mindestens 70 K/s auf die Temperatur oberhalb der A3-Temperatur aufgeheizt und anschließend in einer Abkühlstation (13) mit einem Abkühlungsgradienten von mindestens 300 K/s im wesentlichen wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wobei durch das sehr kurzzeitige Halten des Band- Stahls (1 ) oberhalb der A3-Temperatur eine vollständige Umwandlung des Gefüges bei gleichzeitiger Lösung des gesamten Kohlenstoffanteils, jedoch noch keine vollständige Homogenisierung des Kohlenstoffs in der Austenit-Phase erreicht wird,
zum anschließenden Anlassen der Bandstahl (1 ) in einem ersten Abschnitt (11 ) der zweiten Aufheizstation (7) mit einem Aufheizgradienten von mindestens
200 K/s erwärmt, danach in einem zweiten Abschnitt (12) der zweiten Aufheizstation (7) mit einem Aufheizgradienten von mindestens 70 K/s auf die Anlaßtemperatur aufgeheizt und dort kurzzeitig gehalten und anschließend in einer Abkühlstation (13) mit einem Abkühlungsgradienten von mindestens 200 K/s im wesentlichen wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wobei durch die sehr schnelle und nur kurzzeitige Erwärmung auf die Anlaßtemperatur der Zerfall der gebildeten Martensitnadeln verhindert wird und sich dadurch in dem Bandstahl (1 ) ein sehr feinkörniges Gefüge mit einer feinstnadeligen Martensitausscheidung bildet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizungsgradient in dem ersten Abschnitt (11) der ersten Aufheizstation (6) mindestens 800, vorzugsweise 1000 bis 1300 K/s beträgt.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizungsgradient in dem zweiten Abschnitt (12) der ersten Aufheizstation (6) mindestens 100, vorzugsweise 125 K/s beträgt.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkühlungsgradient nach der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7) 500, vorzugsweise 800 - 2800 K/s beträgt.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erreichte Temperatur des Bandstahls (1 ) nach dem Durchlaufen der ersten Aufheizstation (6) mindestens 5, vorzugsweise 100 K oberhalb der A3-Temperatur beträgt.
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß die Anlaßtemperatur des Bandstahls (1 ) zwischen 300 und 700 °C beträgt.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des zweiten Abschnittes (12) der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7) eine Vergleichmäßigung der Temperatur des Band- Stahls (1 ) erfolgt.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen des Bandstahls (1 ) direkt anschließend an das Härten und in dem gleichen Durchlauf vorgenommen wird.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß das in dem Bandstahl (1 ) sich ausbildende sehr feine Austenitgefüge mit der feinstnadeligen Martensitausscheidung bei gleichzeitiger Vermeidung einer vollständigen Homogenisierung des Kohlenstoffs in Austenit ein hohes Streckgrenzenverhältnis des Bandstahls (1 ) im Bereich von größer oder gleich 0,96 ohne Verluste hinsichtlich der Dehnungseigenschaften erlaubt.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (11 ) der ersten und/oder der zweiten Aufheizstati- on (6, 7) eine geringere Durchlauflänge für den Bandstahl (1 ) aufweist als der zugehörige zweite Abschnitt (12) der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7).
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem jeweiligen ersten Abschnitt (11 ) der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7) mindestens 60 %, vorzugsweise 90 % der gesamten Heizleistung der jeweiligen
Aufheizstation (6, 7) auf den Bandstahl (1 ) einwirkt.
12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung und das Anlassen des Bandstahls innerhalb der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7) bis zum jeweils erfolgten Abkühlen des Bandstahls (1 ) unter Schutzgasatmosphäre erfolgt.
13. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandstahles (1 ) durch die Aufheizstationen (6, 7) und Abkühlstationen (13) mindestens 25 m/min, vorzugsweise mindestens 150 m/min beträgt.
14. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Bandstahls (1 ) mittels induktiver Erwärmung und/oder mittels Gasflammen und/oder mittels Salzkontakterwärmung erfolgt.
15. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Bandstahls (1 ) mittels konduktiver
Erwärmung über Kontaktrollen (8, 9, 10) erfolgt.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung des Bandstahls (1 ) im Einlaufbereich des ersten Abschnittes (11 ) der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7) mindestens zwei Kontaktrollen (8) angeordnet sind, mit denen in diesem ersten Abschnitt (11 ) eine erhöhte Strommenge zur Erzielung des hohen Aufheizgradienten in den Bandstahl (1 ) eingekoppelt werden kann.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anord- nung von mindestens zwei Kontaktrollen (8) im Einlaufbereich des ersten Abschnittes (11 ) der ersten und/oder der zweiten Aufheizstation (6, 7) eine Vergrößerung der Andruckfläche zwischen den stromübertragenden Kontaktrollen (8) und dem Bandstahl (1 ) erlaubt und damit die erforderlichen Andruckkräfte zwischen jeder Kontaktrolle (8) und dem Bandstahl (1 ) wesentlich vermindert.
18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 der 17, dadurch gekennzeichnet, daß die geringeren erforderlichen Andruckkräfte wesentlich geringere oder keine Veränderung des Gefüges des Bandstahls (1 ) durch mechanische Belastungen hervorruft als bei nur einzelnen Kontaktrollen (8) möglich.
19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der zueinander gehörigen, gegengleich gepolten Kontaktrollen
(9, 10) im zweiten Abschnitt (12) der ersten und/oder zweiten Aufheizstation (6, 7) wesentlich größer ist als der Abstand der zueinander gehörigen, gegengleich gepolten Kontaktrollen (8, 9) im jeweiligen ersten Abschnitt (11 ).
20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufheizung über die Kontaktrollen (8, 9, 10) in den Bandstahl (1 ) eingekoppelte Strommenge mindestens 1000 A, vorzugsweise 6000 A beträgt.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Kontaktrollen (8, 9, 10) in den Bandstahl (1 ) eingebrachte Heizleistung über eine Stromregelung bei im wesentlichen konstanter Spannung konstant gehalten wird.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromregelung eine Phasenanschnittsteuerung verwendet wird, die durch eine nachgeschaltete Spannungskorrektur in einem großen Leistungsbereich eine weitgehend reine Sinusspannung nachbildet.
23. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandstahl (1 ) durch im Bereich des Bandlaufes angeordnete Ringbrausen (13) mit sehr hohen Abkühlgradienten abgekühlt wird.
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring- brausen (13) zur Abkühlung Wasser, Gas oder Öl auf die Oberfläche des Bandstahls (1 ) aufbringen.
25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlrichtung der Düsen der Ringbrausen (13) in die Durchlaufrichtung des Bandstahls (1 ) gerichtet ist.
26. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach den jeweiligen Aufheizstationen (6, 7) Antriebseinheiten (5) zum Fördern des Bandstahls (1 ) durch die Vorrichtung angeordnet sind.
27. Vorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten (5) einen Ausgleich unterschiedlicher Bandgeschwindigkeiten des Bandstahls (1 ) durch Konstanthaltung der Durchlaufgeschwindigkeit des Bandstahls (1 ) bewirken.
28. Bandstahl (1 ), hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
29. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Bandstahl (1 ) typische Kohlenstoffstähle, insbesondere Kohlenstoffstähle mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,35 und 1 ,35 %, insbesondere auch C 35 bis Ck
101 , verarbeitbar sind.
30. Bandstahl (1) gemäß einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandstahl (1 ) Legierungsbestandteile wie insbesondere Si zwischen 0,05 und 2,35 %, Mn zwischen 0,22 und 3,05 %, P zwischen 0,004 und 0,055 %, S zwischen 0,001 und 0,050 %, AI zwischen 0,001 und 0,100 %,
Cr zwischen 0,03 und 2,85 %, Ni zwischen 0,02 und 1 ,60 % und/oder Cu zwischen 0,02 und 0,45 % aufweist.
31. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandstahl (1 ) in Banddicken zwischen 0,20 und 5,00 mm und/oder Bandbreiten zwischen 2,00 und 725,00 mm verarbeitbar ist.
32. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeich- net, daß der Bandstahl (1 ) walztechnisch erzeugbar ist und flach oder mit einem Profilquerschnitt ausgebildet ist.
33. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Planparallelität der Dickenabmessung des Bandstahls (1 ) nach dem Durchlauf höchstens 2 - 5 μm je 30 mm Bandbreite des Bandstahls (1 ) nicht übersteigt.
34. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandstahl (1) als Federstahl einsetzbar ist.
35. Bandstahl (1) gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte einzelner Bereiche (17, 18) innerhalb des Querschnittes des Bandstahls (1 ) un- terschiedlich ausgebildet ist.
36. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandstahl (1 ) einen ungleichförmigen, vorzugsweise einen unsymmetrischen Querschnitt aufweist.
37. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ungleichförmigen Querschnittes des Bandstahls (1 ) die Härte einzelner Bereiche (17, 18) unterschiedlich ausgebildet ist.
38. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ungleichförmigen Querschnittes des Bandstahls (1 ) die Härte einzelner Bereiche (17, 18) entlang mindestens eines Härtegradienten verteilt ist.
39. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Bandstahl (1) Kantenelemente (16) zur Kantenverstärkung von Skiern, Snowboards, Gleitbrettern oder dgl. herstellbar sind.
40. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Bandstahls (1 ) einen verdickten, im Einbauzustand des Kantenelementes (16) zumindest abschnittsweise außenliegenden Bereich (17) größerer Härte und einen im Einbauzustand des Kantenelementes (16) innenliegenden stegartigen Bereich (18) geringerer Härte aufweist.
41. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient des Härteverlaufs zwischen dem verdickten Bereich (17) größerer Harte und dem stegartigen Bereich (18) geringerer Härte im wesentlichen kontinuierlich, vorzugsweise im wesentlichen linear verläuft.
42. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 40 oder 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Härte in dem stegartigen Bereich (18) geringerer Härte so eingestellt ist, daß die dort einzubringenden Ausnehmungen durch Stanzbearbeitungen einfach und ohne erhöhten Verschleiß der Stanzwerkzeuge einbringbar sind.
43. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 40 oder 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Härte in dem verdickten Bereich (17) größerer Harte so eingestellt ist, daß die Abnutzung dieser Kantenbereiche bei der Benutzung der Skier, Snowboards, Gleitbretter oder dgl. minimiert ist.
44. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 35 bis 43, dadurch gekennzeich- net, daß das Streckgrenzenverhältnis eines derartigen Bandstahls (1 ) im Bereich zwischen 80% und 95%, vorzugsweise zwischen 84% und 88% liegt.
45. Bandstahl (1 ) gemäß einem der Ansprüche 35 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß bei konduktiver Erwärmung des Bandstahls (1) die Kontaktrollen (8, 9, 10) im wesentlichen entsprechend der ungleichförmigen Querschnittsform des Bandstahls (1 ) profiliert sind.
46. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen entsprechend der ungleichförmigen Querschnittsform des Bandstahls (1 ) profilierten Kontaktrollen (8, 9, 10) nur Teilbereiche (19) der Oberflä- ehe des Bandstahls (1 ) kontaktieren und dort die Aufheizung des Bandstahls (1) bewirken.
47. Bandstahl (1 ) gemäß Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontak- tierung zwischen den Kontaktrollen (8, 9, 10) und dem Bandstahl (1 ) im wesent- liehen nur in dem Bereich (18) geringerer Härte erfolgt.
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