EP2044234B1 - Verfahren zum flexiblen walzen von beschichteten stahlbändern - Google Patents

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EP2044234B1
EP2044234B1 EP08707473.8A EP08707473A EP2044234B1 EP 2044234 B1 EP2044234 B1 EP 2044234B1 EP 08707473 A EP08707473 A EP 08707473A EP 2044234 B1 EP2044234 B1 EP 2044234B1
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EP
European Patent Office
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hot
coating
strip
thickness
cold
Prior art date
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Active
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EP08707473.8A
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English (en)
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EP2044234A2 (de
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Josef Faderl
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Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
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Publication date
Application filed by Voestalpine Stahl GmbH filed Critical Voestalpine Stahl GmbH
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Publication of EP2044234B1 publication Critical patent/EP2044234B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/16—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
    • C23C2/18—Removing excess of molten coatings from elongated material
    • C23C2/20—Strips; Plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/24—Automatic variation of thickness according to a predetermined programme
    • B21B37/26—Automatic variation of thickness according to a predetermined programme for obtaining one strip having successive lengths of different constant thickness
    • 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
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching

Definitions

  • the invention relates to a method for flexible rolling of coated steel strips.
  • a method and apparatus for refining flexibly rolled strip material is known.
  • the material thickness of this strip is changed periodically to produce in a continuous process, the starting material for single boards, which has adapted material thicknesses according to the requirements of the sheet metal parts to be produced therefrom in the tape longitudinal direction.
  • the strip material is first wound on a coil. A heat treatment usually takes place on the wound coil. The strip is then unwound from the coil, subjected to a surface treatment and wound up again on a coil. Only then, in a further process, the separation of individual boards and the further processing to individual sheet metal components.
  • the task of DE 10 2004 023 886 A1 to propose an improved method and a device adapted thereto with which the finishing of the flexibly rolled strip material can be simplified and improved.
  • the task is to be achieved in that the tape is produced as a flexible rolled strip material, is wound and then unwound from the coil and heat treated in a single continuous pass through a treatment line of annealing, quenching, preheating unit and zinc bath and hot dip galvanized.
  • a continuous furnace with an annealing section and a quenching section, a preheating and a zinc bath is provided and a final Abblasdüse.
  • the galvanizing takes place at 470 ° to 500 ° C, with part of the energy used for the previous heat treatment for the galvanizing process to be exploited.
  • excess adhesive zinc be blown off the strip material to achieve a precisely set layer thickness, which also determines the strip thickness and should serve to control the nozzle spacing.
  • From the DE 10 2005 031 461 A1 is a method for producing a microalloyed cold strip with a matched to the thickness profile property profile known, wherein a hot strip of steel is rolled with a substantially homogeneous thickness and strength to a cold strip having a substantially constant strip thickness with Abwalzgraden in the range between 5 and 60% , an annealing of the cold strip at a temperature between 500 ° and 600 ° C is performed and a second rolling of the cold strip is performed, wherein the rolling is performed flexibly such that predefined thickness profiles are set with a region of higher thickness and a region of lesser thickness and then a second annealing treatment is performed.
  • Rolling process performed by a nip formed between two work rolls and the roll gap is selectively moved during the rolling process to achieve over the length of the metal strip different thicknesses.
  • This flexible rolling should be characterized in that during the rolling process, the nip is selectively moved, whereby different lengths of tape sections are rolled with different tape thicknesses that can be connected to each other via different slopes.
  • the aim of flexible rolling is to produce rolled products with load and weight optimized cross-sectional shapes.
  • the EP 1 074 317 B1 proposes improved process control for flexible rolling to achieve a metal strip with improved flatness even with wide belts.
  • EP1861517 B1 discloses a process for hot dip steel strip hot dip coating in which a hot strip is hot dip coated and the finished thickness and thickness tolerance of the hot dip coated steel strip is achieved by controlled thickness reduction in a process line mill scale wherein at least one thickness gauge in the outlet of the mill stand is reached the finished thickness is controlled and deviations from this up or down as a control signal to the employment of the rolling stand are returned to increase or reduce the thickness reduction accordingly.
  • the object of the invention is to provide flexibly rolled and provided with a corrosion protection sheets for the press hardening process available, which are considerably cheaper than previously produced and uniform despite the flexible rolling in their remaining properties.
  • the flexible rolling is carried out with different rolling pressures in order to produce different thicknesses of the steel strip. So far, no galvanized or otherwise coated sheets have been used for this, since the flexible rolling also affects the coating thickness of the coating.
  • the possible coatings with which the flexible rolls to be rolled can be coated according to the invention are hot-dip coatings and electrolytic coatings.
  • Possible hot-dip coatings are z. As hot-dip galvanized layers or mecanicaluminATOR layers but also mixed forms thereof, ie alloys of zinc and aluminum but also of zinc and other metals or aluminum and other metals.
  • electrolytic coatings are, for example, electrolytically applied zinc layers, but of course other electrolytically applied metal layers are also possible.
  • inventively recognized problems that the different sheet thicknesses give different heating curves over the tape length and that different zinc layer thicknesses arise as a result of the flexible rolling process are inventively achieved in that a hot strip is hot dip galvanized before flexible rolling and / or the emissivity or the degree of absorption is influenced by mechanical or chemical treatment of the zinc surface.
  • a different heat absorption capacity over the strip length can be achieved.
  • the degree of absorption in a region in which the tape and / or the coating is particularly thin is set poorly, while being particularly well adjusted in the region in which the tape and / or the coating is particularly thick. Of course, appropriate intermediate levels are met.
  • the zinc layer thickness is preset by means of variable adjustment of the stripping pressure or additional electromagnetic fields during hot-dip galvanizing of the hot strip , Areas that are then very flexible very flexible Thus, after being hot-dip galvanized, they have a thicker layer of zinc, while areas that remain thicker have a thinner layer of zinc.
  • the corresponding different intermediate areas are also set here or are readily adjustable.
  • the procedure according to the invention makes it possible to achieve a significantly more cost-efficient production of flexible rolled sheet metal automotive parts, since the transport costs of the coils for the post-galvanizing and the bell annealing usual in the prior art are eliminated.
  • Wuppermann method Wuppermann method
  • Fig. 2 Wuppermann method
  • hitherto uncoated hot strip was usually calibrated from ordinary automotive steels, then flexibly rolled and then subjected to recrystallization annealing to reverse the microstructural changes produced by rolling.
  • This recrystallization annealing usually takes place in a crucible annealing furnace, wherein the strip is previously unwound into a so-called coil and annealed as a whole coil. Subsequently, these annealed coils are transported to a galvanizing plant and there galvanized and then transported back again, cut boards and shaped components, which then yield the final product.
  • a hot strip or cold strip is fed to a hot-dip galvanizing plant in which the strip is unwound from the coil, welded to the preceding strip and then passed through the galvanizing plant.
  • a heating of the strip and then the known per se implementation by the galvanizing takes place.
  • the stripping device produces a zinc layer with a thickness that can be applied flexibly.
  • the stripping device can also be a system which acts on the zinc layer by stripping off an electromagnetic field.
  • hot-dip galvanizing process can, of course, be used equally well in other hot-dip galvanizing applications, for example, fire aluminizing or hot-dip coatings of aluminum-based alloys or zinc-based alloys and alloys of other metals or more metals than zinc and aluminum.
  • the layer thickness to be applied is controlled by the strength of the electrolytically active stream and / or the strip speed in the electrolytic coating bath, the control system basically also being used as the control with which the positionally accurate deviation of the different sheet thicknesses during flexible rolling is also carried out.
  • the flexible rollers can follow, with the flexible rollers, as already stated, different thicknesses can be achieved exactly positioned with respect to the tape length. From the flexible rolled sheet blanks are then cut in a conventional manner, which accordingly also the predetermined Have thickness over the length or width. These boards with different thickness profiles are then used according to the invention for a press hardening.
  • the press hardening can be realized by two different methods.
  • the cut boards are austenitized, d. H. subjected to a heat treatment in which austenite conversion takes place depending on the steel.
  • the hot board is inserted into a hot forming tool, formed in the hot forming tool to the component and cooled at the same time.
  • the cooling takes place here with a temperature which is above the critical hardening temperature, so that the curing takes place simultaneously in the forming tool.
  • the hardened formed board leaves the press and can optionally be reworked or is already the final product.
  • mold hardening is performed instead of hot working.
  • the board is cold formed.
  • this cold transformation in all three spatial directions is already complete, as well as the trimming of the edges and the creation of a hole pattern.
  • the board is formed with an undersize of 0.5 to 2% in all three spatial directions and then austenitized.
  • the thermal expansion compensates for the under-forming by 0.5 to 2%, so that after complete heating, the formed blank has its final geometry.
  • This now final geometry or final contour corresponding board is inserted into a mold hardening tool, which also has exactly the contour or geometry of the desired end component.
  • the component is in the mold hardening tool at least in the field of particularly strongly shaped areas held positively, preferably held completely positive fit, cooled and cured by cooling.
  • the component is removed as an end product from the mold hardening tool.
  • austenitization of the boards takes place.
  • the board is heated to about 900 ° to 950 ° C in the preferably used hardenable steels type 22MnB5.
  • different heat profiles or heat treatment profiles also result in the sheet, which ultimately result in different temperatures over the length or width of the board. Since a complete hardening is desired, therefore, the areas with larger sheet thicknesses must at least have the austenitizing temperature. However, this leads to the fact that the thinner areas are virtually overheated.
  • different temperature or heat treatment profiles of the different sheet thickness ranges of the board over the entire treatment process different hardnesses or material properties can arise.
  • the surface of the strip is influenced after galvanizing and before the flexible rolling or after the flexible rolling and cutting in front of the sinker.
  • the surface treatment of the tape can be done in different ways.
  • the aim of the surface treatment is to influence the emissivity or the absorption of heat or heat radiation.
  • a different zinc layer thickness order before rolling can also be avoided and only by the surface treatment quasi-same properties were achieved during annealing.
  • this can be achieved by a matting treatment, a skin pass, d. H. a micro-contouring of the surface, or an additional coating done.
  • the areas which are later thicker after flexible rolling or even after flexible rolling can be given a matted, low-reflecting or dressed surface or be provided with a temporary dark protective lacquer or with a metal oxide surface which provides a particularly good absorption of Thermal radiation and thus a good heating of the thicker areas allows.
  • the same control as for the flexible rolling or the flexible galvanizing is basically used, so that the corresponding areas in their surface condition can be changed precisely and very correctly.
  • the advantage of the invention is that it is possible to flexibly roll hardenable steels, which have to be subjected to a heat treatment for the hardening, and nevertheless to form them with a corrosion protection layer, whereby products having a high homogeneity with respect to the material properties are obtained.
  • sheet metal components can be obtained in a considerably more favorable manner with this method.
  • the invention is not limited to hardenable steels, for example of the type 22MnB5.
  • the flexible galvanizing or galvanizing with flexible layer thicknesses is also applicable to steels that should not undergo further heat treatment, with success.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flexiblen Walzen von beschichteten Stahlbändern.
  • Aus der DE 10 2004 023 886 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veredelung von flexibel gewalztem Bandmaterial bekannt. Bei der Herstellung von flexibel gewalztem Bandmaterial wird die Materialdicke dieses Bandes periodisch verändert, um in einem fortlaufenden Prozess das Ausgangsmaterial für Einzelplatinen herzustellen, die entsprechend den Anforderungen an die daraus herzustellenden Blechbauteile in Bandlängsrichtung angepasste Materialdicken aufweist. Nach dem erfolgreichen Walzen wird das Bandmaterial zunächst auf ein Coil aufgewickelt. Eine Wärmebehandlung findet in der Regel am aufgewickelten Coil statt. Anschließend wird das Band wieder vom Coil abgewickelt, einer Oberflächenbehandlung unterzogen und erneut auf ein Coil aufgewickelt. Erst danach erfolgt in einem weiteren Vorgang das Abteilen von Einzelplatinen und das Weiterverarbeiten zu einzelnen Blechbauteilen. Da dieser Vorgang aufwändig ist und die Oberflächenbehandlung aufgrund der unterschiedlichen Materialdicken des Bandmaterials nicht optimiert ist, ist es Aufgabe der DE 10 2004 023 886 A1 , ein verbessertes Verfahren und eine daran angepasste Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen die Veredelung des flexibel gewalzten Bandmaterials vereinfacht und verbessert werden kann. Die Aufgabe soll dadurch gelöst werden, dass das Band als flexibel gewalztes Bandmaterial hergestellt wird, aufgespult wird und anschließend vom Coil wieder abgewickelt wird und in einem einheitlichen kontinuierlichen Durchlauf durch eine Behandlungslinie aus Glühstrecke, Abschreckeinheit, Vorheizeinheit und Zinkbad wärmebehandelt und feuerverzinkt wird. Hierzu wird ein Durchlaufofen mit einer Glühstrecke und einer Abschreckstrecke, einer Vorheizeinheit und einem Zinkbad vorgesehen sowie eine abschließende Abblasdüse. Die Verzinkung findet bei 470° bis 500°C statt, wobei ein Teil der für die vorhergehende Wärmebehandlung eingesetzten Energie für den Verzinkungsvorgang ausgenutzt werden soll. Gegebenenfalls soll in einer Abblaseinheit hinter dem Zinkbad überschüssiges anhaftendes Zink vom Bandmaterial abgeblasen werden, um eine genau eingestellte Schichtdicke zu erreichen, wobei ebenfalls die Banddicke ermittelt wird und zur Ansteuerung des Düsenabstandes dienen soll.
  • Aus der DE 10 2005 031 461 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines mikrolegierten Kaltbandes mit einem auf den Dickenverlauf abgestimmten Eigenschaftsprofil bekannt, wobei ein Warmband aus Stahl mit einer im Wesentlichen homogenen Dicke und Festigkeit zu einem Kaltband mit einer im Wesentlichen konstanten Banddicke mit Abwalzgraden im Bereich zwischen 5 und 60 % gewalzt wird, eine Glühbehandlung des Kaltbandes bei einer Temperatur zwischen 500° und 600°C durchgeführt wird und ein zweites Walzen des Kaltbandes vorgenommen wird, bei dem das Walzen flexibel derart durchgeführt wird, dass vordefinierte Dickenverläufe eingestellt werden mit einem Bereich höherer Dicke und einem Bereich geringerer Dicke und anschließend eine zweite Glühbehandlung durchgeführt wird.
  • Aus der EP 1 074 317 B1 ist ein Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes bekannt, wobei das Metallband während des
  • Walzprozesses durch einen zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt geführt und der Walzspalt während des Walzvorganges gezielt verfahren wird, um über die Länge des Metallbandes unterschiedliche Banddicken zu erzielen. Dieses flexible Walzen soll dadurch gekennzeichnet sein, dass während des Walzprozesses der Walzspalt gezielt verfahren wird, wodurch unterschiedlich lange Bandabschnitte mit unterschiedlichen Banddicken gewalzt werden, die über unterschiedliche Steigungen miteinander verbunden sein können. Das Ziel des flexiblen Walzens soll es sein, Walzprodukte mit belastungs- und gewichtsoptimierten Querschnittsformen herzustellen. Die EP 1 074 317 B1 schlägt eine verbesserte Verfahrensführung zum flexiblen Walzen vor, um ein Metallband mit einer verbesserten Planheit auch bei breiten Bändern zu erzielen.
  • Aus der EP 1 080 800 B1 ist ebenfalls ein Verfahren zum flexiblen Walzen bekannt, das dem zuvor genannten im Wesentlichen entspricht, wobei ein auf das Metallband wirkender Temperatureinfluss während des Walzens kompensiert wird, um Abweichungen von der Solldicke und/oder Solllänge der einzelnen Bandabschnitte bei vorgegebener Endtemperatur des Metallbandes zu vermeiden.
  • Aus der EP 1 181 991 A2 sind zudem ein Verfahren und eine Vorrichtung zum flexiblen Walzen eines Metallbandes bekannt, in denen in einfacher Weise ein asymmetrisches Banddickenprofil erzielbar sein soll.
  • Aus der Dokument EP1861517 B1 wird ein Verfahren zum Schmelztauchbeschichten von warmgewalzte Stahlband offenbart, wobei ein Warmband schmelztauchbeschichtet wird, und die Fertigdicke und die Dickentoleranz des schmelztauchbeschichteten Stahlbandes durch eine kontrollierte Dickenreduktion in einem Walzgerüst in der Prozesslinie erreicht wird, bei der durch mindestens ein Dickenmessgerät im Auslauf des Walzgerüstes das Erreichen der Fertigdicke kontrolliert wird und Abweichungen von dieser nach oben oder unten als Stellsignal auf die Anstellung des Walzgerüstes zurückgeführt werden, um die Dickenreduktion entsprechend zu erhöhen oder zu reduzieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, flexibel gewalzte und mit einem Korrosionsschutz versehene Bleche für das Presshärteverfahren zur Verfügung zu stellen, die erheblich günstiger als bisher herstellbare und trotz des flexiblen Walzens in ihren restlichen Eigenschaften einheitlich sind.
  • Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Wie aus dem Stand der Technik schon bekannt, wird beim flexiblen Walzen mit unterschiedlichen Walzdrücken gearbeitet, um unterschiedliche Dicken des Stahlbandes herzustellen. Bislang wurden hierfür keine verzinkten oder in sonstiger Weise beschichteten Bleche verwendet, da sich das flexible Walzen auch auf die Schichtdicke der Beschichtung auswirkt. Zudem wurde bei der Erfindung als Problem erkannt, dass die unterschiedlichen Blechdicken nach dem flexiblen Walzen bei nachfolgenden Aufheizverfahren, insbesondere für das Presshärten, bei dem eine aufgeheizte Platine in ein Warmumformwerkzeug eingelegt und dort umgeformt wird, oder ein Bauteil umgeformt wird, anschließend aufgeheizt und in einem Formwerkzeug formgehärtet wird, unterschiedliche Aufheizkurven für die verschiedenen Bleckdicken ergibt. Dies ist problematisch, da durch die unterschiedlichen Aufheizkurven auch unterschiedliche Temperaturen resultieren, wodurch die Materialeigenschaften je nach Blechdicke variieren.
  • Die möglichen Beschichtungen, mit denen erfindungsgemäß die flexibel zu walzenden Bänder beschichtet sein können, sind Schmelztauchbeschichtungen und elektrolytische Beschichtungen. Mögliche Schmelztauchbeschichtungen sind z. B. feuerverzinkte Schichten oder feueraluminierte Schichten aber auch Mischformen hieraus, d. h. Legierungen aus Zink und Aluminium aber auch aus Zink und anderen Metallen oder Aluminium und anderen Metallen.
  • Mögliche elektrolytische Beschichtungen sind beispielsweise elektrolytisch aufgebrachte Zinkschichten aber selbstverständlich sind auch andere elektrolytisch aufgebrachte Metallschichten möglich.
  • Wenn nachfolgend von Zinkschichten oder feuerverzinkten Schichten gesprochen wird, steht dies lediglich stellvertretend auch für die anderen oben genannten möglichen Schichten.
  • Die erfindungsgemäß erkannten Probleme, dass die unterschiedlichen Blechdicken unterschiedliche Aufheizkurven über die Bandlänge ergeben und, dass verschiedene Zinkschichtdicken in Folge des flexiblen Walzprozesses entstehen, werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Warmband vor dem flexiblen Walzen feuerverzinkt wird und/oder die Emissivität bzw. der Absorptionsgrad durch mechanische oder chemische Behandlung der Zinkoberfläche beeinflusst wird. Durch diese Einstellung der Emissivität/des Absorptionsgrades kann eine unterschiedliche Wärmeaufnahmefähigkeit über die Bandlänge erzielt werden. Beispielsweise wird der Absorptionsgrad in einem Bereich, in dem das Band und/oder die Beschichtung besonders dünn ist, schlecht eingestellt, während er in dem Bereich, in dem das Band und/oder die Beschichtung besonders dick ist, besonders gut eingestellt wird. Selbstverständlich werden entsprechende Zwischenstufen eingehalten.
  • Um unterschiedliche Zinkschichtdicken in Folge des flexiblen Walzprozesses auszugleichen, so dass alle Blechteile nach dem flexiblen Walzen von einer Zinkschicht einheitlicher Dicke bedeckt sind und somit auch einheitliche Korrosionsschutzeigenschaften aufweisen, wird beim Feuerverzinken des Warmbandes die Zinkschichtdicke mittels variabler Einstellung des Abstreifdruckes bzw. zusätzlichen elektromagnetischen Feldern voreingestellt. Bereiche, die anschließend flexibel sehr dünn ausgewalzt werden, besitzen somit nach dem Feuerverzinken eine dickere Zinkschicht, während Bereiche, die dicker verbleiben, eine dünnere Zinkschicht besitzen. Selbstverständlich werden auch hier die entsprechenden unterschiedlichen Zwischenbereiche eingestellt bzw. sind ohne Weiteres einstellbar.
  • Durch das erfindungsgemäße Vorgehen lässt sich eine deutlich kosteneffizientere Herstellung von flexiblen gewalzten Blechautomobilteilen erzielen, da die Transportkosten der Coils zur Nachverzinkung sowie das im Stand der Technik übliche Haubenglühen wegfallen. Zudem lässt sich statt einer Stückverzinkung oder einer Schmalbandverzinkung nach dem Wuppermannverfahren (WM-FVZ, siehe Fig. 2) der erheblich kostengünstigere kontinuierliche Feuerverzinkungsprozess am Band einsetzen, so dass auch hier in erheblicher Weise gespart wird.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:
    • Figur 1:
    ein Ablaufdiagramm zeigend schematisch die möglichen erfindungsgemäßen Verfahrensabläufe;
    Figur 2:
    ein Ablaufdiagramm zeigend schematisch den Verfahrensablauf nach dem Stand der Technik.
  • Im Stand der Technik wurde bislang unbeschichtetes Warmband üblicherweise aus normalen Automobilstählen kalibriert, anschließend flexibel gewalzt und dann einem Rekristallisationsglühen unterzogen, um die durch das Walzen erzeugten Gefügeänderungen wieder rückgängig zu machen. Dieses Rekristallisationsglühen findet üblicherweise in einem Haubenglühofen statt, wobei das Band zuvor zu einem so genannten Coil aufgehaspelt und als ganzes Coil geglüht wird. Anschließend werden diese geglühten Coils zu einer Verzinkungsanlage transportiert und dort verzinkt und dann wieder zurück transportiert, Platinen geschnitten und Bauteile geformt, die dann das Endprodukt ergeben.
  • Erfindungsgemäß wird ein Warmband oder Kaltband einer Feuerverzinkungsanlage zugeführt, bei der das Band vom Coil abgehaspelt, an das vorhergehende Band angeschweißt und dann durch die Verzinkungsanlage durchgeführt wird. In der Verzinkungsanlage erfolgt eine Erwärmung des Bandes und anschließend die an sich bekannte Durchführung durch das Feuerverzinkungsbad.
  • Es ist an sich bekannt, nach dem Feuerverzinkungsbad so genannte Abstreifdüsen vorzusehen, welche die Zinkschicht auf dem frisch verzinkten Band einstellen, wobei Luft oder ein anderes Gas durch eine Breitschlitzdüse auf die noch flüssige Zinkschicht geblasen wird, so dass ein Druck auf die Zinkschicht entsteht, der das flüssige Zink entgegen der Bandlaufrichtung drückt, so dass nach der Beschichtungsdüse eine vorgegebene Schichtdicke vorliegt. Anschließend wird das Band gegebenenfalls einer Wärmebehandlung bzw. Kühlung unterworfen.
  • Erfindungsgemäß wird mit der Abstreifeinrichtung eine Zinkschicht mit einer flexibel aufzubringenden Dicke erzeugt. Die Abstreifvorrichtung kann auch eine Anlage sein, die über ein elektromagnetisches Feld abstreifend auf die Zinkschicht einwirkt.
  • Bei einer gegebenen Länge des Bandes, welches durch die Verzinkung geführt wird, ist von vornherein bekannt, welche Bandlängen beim nachfolgenden flexiblen Walzen dünn ausgewalzt werden und welche dicker ausgewalzt werden. Da die Walzen, die später das flexible Walzen übernehmen, auch entsprechend der Länge des Bandes angesteuert werden und zu jeder Zeit bekannt ist, welcher genaue Bandabschnitt oder welche genaue Bandlänge des genauen Coils gerade durch die Walzen läuft, wird die gleiche Steuerung verwendet, um den Abstreifdüsendruck zu verändern. Somit können in unterschiedlichen Bereichen des Bandes auch unterschiedliche Schichtdicken der Verzinkung sichergestellt werden. Z. B. wird in einem Bereich, der später besonders stark, d. h. dünn, ausgewalzt wird, der Düsendruck geringer gewählt und damit weniger Material abgestreift als in Bereichen, in denen später ein geringerer Walzgrad durchgeführt wird. Durch diese Vorgehensweise kann eine einheitliche Zinkschichtdicke über das gesamte später flexibel gewalzte Band bei dort unterschiedlichen Banddicken sichergestellt werden.
  • Das oben genannte Feuerverzinkungsverfahren kann selbstverständlich in gleicher Weise auch bei anderen Schmelztauchverzinkungen mit Erfolg eingesetzt werden, beispielsweise Feueraluminierungen oder Schmelztauchbeschichtungen aus Legierungen auf Basis von Aluminium oder Legierungen auf Basis von Zink sowie Legierungen aus anderen Metallen oder mit mehr Metallen als Zink und Aluminium.
  • Bei elektrolytischen Beschichtungen wird die aufzubringende Schichtdicke über die Stärke des elektrolytisch wirksamen Stromes und/oder die Bandgeschwindigkeit im elektrolytischen Beschichtungsbad gesteuert, wobei als Steuerung grundsätzlich ebenfalls die Steuerung verwendbar ist, mit welcher auch das lagegenaue Abweichen der unterschiedlichen Blechdicken beim flexiblen Walzen durchgeführt wird.
  • Nach dem Beschichten, wie z. B. dem Verzinken, kann sich das flexible Walzen anschließen, wobei beim flexiblen Walzen, wie bereits ausgeführt, unterschiedliche Blechdicken exakt bezüglich der Bandlänge positioniert erzielen lassen. Aus dem flexibel gewalzten Blech werden anschließend in an sich bekannter Weise Platinen geschnitten, die dem entsprechend auch den vorgegebenen Dickenverlauf über die Länge bzw. Breite besitzen. Diese Platinen mit unterschiedlichen Dickenprofilen werden dann erfindungsgemäß für eine Presshärtung verwendet.
  • Das Presshärten kann hierbei durch zwei unterschiedliche Verfahren realisiert werden.
  • Bei einer ersten Möglichkeit werden die geschnittenen Platinen austenitisiert, d. h. einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der abhängig vom Stahl eine Austenitumwandlung stattfindet. Anschließend wird die heiße Platine in ein Warmumformwerkzeug eingefügt, im Warmumformwerkzeug zum Bauteil umgeformt und gleichzeitig gekühlt. Die Kühlung erfolgt hierbei mit einer Temperatur, die über der kritischen Härtetemperatur liegt, so dass im Umformwerkzeug auch zeitgleich die Härtung stattfindet. Anschließend verlässt die gehärtete umgeformte Platine die Presse und kann gegebenenfalls noch nachgearbeitet werden oder ist bereits das Endprodukt.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform wird anstelle einer Warmumformung eine Formhärtung durchgeführt. Beim Formhärten wird die Platine kalt umgeformt. Vorzugsweise erfolgt diese kalte Umformung in alle drei Raumrichtungen bereits vollständig, ebenso der Beschnitt der Kanten und die Erzeugung eines Lochbildes. Vorzugsweise wird die Platine mit einem Untermaß von 0,5 bis 2 % in alle drei Raumrichtungen ausgeformt und anschließend austenitisiert. Bei der Austenitisierung wird durch die Wärmedehnung die Minderausformung um 0,5 bis 2 % kompensiert, so dass nach dem vollständigen planmäßigen Erhitzen die umgeformte Platine ihre Endgeometrie besitzt. Diese nun Endgeometrie oder Endkontur entsprechende Platine wird in ein Formhärtewerkzeug eingelegt, welches ebenfalls exakt die Kontur bzw. Geometrie des gewünschten Endbauteils besitzt. Das Bauteil wird in dem Formhärtewerkzeug zumindest im Bereich der besonders stark ausgeformten Bereiche formschlüssig gehalten, vorzugsweise vollständig formschlüssig gehalten, abgekühlt und durch das Abkühlen gehärtet.
  • Anschließend wird das Bauteil als Endprodukt aus dem Formhärtewerkzeug entnommen.
  • Wie bereits ausgeführt, findet eine Austenitisierung der Platinen statt. Hierbei wird die Platine bei den vorzugsweise verwendeten härtbaren Stählen vom Typ 22MnB5 auf etwa 900° bis 950°C erhitzt. Dadurch, dass die Platine unterschiedliche Blechdicken besitzt, entstehen auch im Blech unterschiedliche Wärmeverläufe bzw. Wärmebehandlungsprofile, welche letztlich in unterschiedlichen Temperaturen über die Länge bzw. Breite der Platine resultieren. Da eine vollständige Härtung angestrebt wird, müssen somit auch die Bereiche mit größeren Blechdicken zumindest die Austenitisierungstemperatur aufweisen. Dies führt jedoch dazu, dass die dünneren Bereiche quasi überhitzt werden. Durch diese unterschiedlichen Temperatur- bzw. Wärmebehandlungsprofile der unterschiedlichen Blechdickenbereiche der Platine über den gesamten Behandlungsprozess können unterschiedliche Härten bzw. Materialeigenschaften entstehen.
  • Um dies zu verhindern bzw. zu vermindern, wird nach dem Verzinken und vor dem flexiblen Walzen oder nach dem flexiblen Walzen und vor dem Platinen schneiden die Oberfläche des Bandes beeinflusst.
  • Die Oberflächenbehandlung des Bandes kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Ziel der Oberflächenbehandlung ist es, die Emissivität bzw. die Absorption von Wärme bzw. von Wärmestrahlung zu beeinflussen. Hierdurch kann ein unterschiedlicher Zinkschichtdickeauftrag vor dem Walzen auch vermieden werden und lediglich durch die Oberflächebehandlung quasi gleiche Eigenschaften beim Glühen erzielt wurden.
  • Erfindungsgemäß kann dies durch eine Mattierungsbehandlung, ein Dressieren, d. h. eine Mikrokonturierung der Oberfläche, oder eine zusätzliche Beschichtung erfolgen.
  • Es ist somit möglich, die Bereiche, die beim flexiblen Walzen besonders stark gewalzt werden und später einen dünneren Bereich des Bandes ergeben, besonders stark reflektierend oder emittierend auszubilden, um beim Erhitzen für die Austenitisierung möglich wenig Wärme aufzunehmen.
  • Die Bereiche, die später nach dem flexiblen Walzen oder schon nach dem flexiblen Walzen dicker sind, können eine mattierte, wenig reflektierende bzw. dressierte Oberfläche erhalten oder mit einem temporären dunklen Schutzlack oder mit einer Metalloxid-Oberfläche versehen sein, welche eine besonders gute Aufnahme von Wärmestrahlung und somit eine gute Durchwärmung der dickeren Bereiche ermöglicht.
  • Für die Oberflächenbehandlung wird grundsätzlich die gleiche Steuerung wie für das flexible Walzen oder das flexible Verzinken verwendet, so dass lagegenau und sehr korrekt die entsprechenden Bereiche in ihrer Oberflächenbeschaffenheit verändert werden können.
  • Vorteil der Erfindung ist es, dass es gelingt, härtbare Stähle, die für die Härtung einer Wärmebehandlung unterzogen werden müssen, flexibel gewalzt und dennoch mit einer Korrosionsschutzschicht auszubilden, wobei Produkte mit einer großen Homogenität bezüglich der Materialeigenschaften erzielt werden. Zudem können mit diesem Verfahren in erheblich günstigerer Weise Blechbauteile erzielt werden.
  • Die Erfindung ist hierbei nicht auf härtbare Stähle, beispielsweise vom Typ 22MnB5 beschränkt. Das flexible Verzinken bzw. Verzinken mit flexiblen Schichtdicken ist auch bei Stählen, die keine weitere Wärmebehandlung erfahren sollen, mit Erfolg anwendbar.
  • Zudem ist es möglich, bei Stählen, die nach dem flexiblen Walzen einer Glühung unterzogen werden sollen, um ursprüngliche Materialeigenschaften wiederherzustellen, die flexibel gewalzten Stähle mit der erfindungsgemäßen flexiblen Verzinkung durch eine Kontiglühe zu führen, wobei durch die unterschiedlich eingestellten Emissivitäten der Oberflächen auch im Kontiglühverfahren eine sehr exakte homogene Materialeigenschaftenverteilung erzielt wird.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Blechbauteils, wobei ein Warm- oder Kaltband schmelztauchbeschichtet oder elektrolytisch beschichtet wird und das derart beschichtete Warm- oder Kaltband einem flexiblen Walzprozess unterzogen wird, wobei bei dem flexiblen Walzprozess durch unterschiedliche Walzdrücke unterschiedliche Blechdicken des flexibel gewalzten Stahlbandes hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass abgestimmt auf die Blechdicke nach dem flexiblen Walzen bzw. abgestimmt auf den Walzdruck beim flexiblen Walzen die Beschichtung beim Beschichten unterschiedlich dick ausgebildet wird und abhängig vom Walzdruck mit steigendem zu erwartenden Walzdruck die Beschichtungsdicke während des Beschichtungsprozesses vor dem Walzen größer ausgebildet wird und/oder die Beschichtung vor oder nach dem flexiblen Walzen einer mechanischen oder chemischen Oberflächenbehandlung in Form einer Mattierungsbehandlung, eines Dressierens oder einer zusätzlichen Beschichtung zur Einstellung einer gewünschten Emissivität oder Wärmeabsorptionskapazität unterzogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke durch die Stärke des Drucks des Gasstromes bei Abstreifdüsen einer Schmelztauchbeschichtungsanlage eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke durch eine Änderung der elektrolytisch wirksamen Stromstärke und/oder die Bandgeschwindigkeit im Elektrolysebad eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke mittels eines elektromagnetischen Verfahrens oder zusätzlich mit einem elektromagnetischen Verfahren eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche matt oder reflektierend oder farbig beschichtet oder dressiert ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung der Beschichtungsdicke auf dem Band und/oder die Steuerung der Oberflächenbehandlung die Steuerung verwendet wird, die notwendig ist, um das flexible Walzen positionsgenau auf dem Band auszuführen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stahlmaterial ein härtbarer Stahl verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahl des Typs 22MnB5 verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem flexibel gewalzten Stahlmaterial, welches mit abhängig von der Stahlmaterialdicke unterschiedlichen Beschichtungsstärken und/oder Oberflächenbehandlungen ausgebildet ist, Platinen geschnitten werden, die Platinen anschließend austenitisiert, die austenitisierten heißen Platinen warm umgeformt und im Warmumformwerkzeug gekühlt und durch das Kühlen gehärtet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem flexibel gewalzten und mit einer auf die Blechdicke abgestimmten Beschichtung versehenen und gegebenenfalls mit einer Oberflächenbehandlung versehenen Stahlband Platinen geschnitten und die Platinen anschließend kalt umgeformt werden, wobei die kalt umgeformten Platinen anschließend austenitisiert werden und die austenitisierten, heißen umgeformten Platinen in ein Formhärtewerkzeug eingelegt werden, wobei das Formhärtewerkzeug der Kontur oder Geometrie eines Endbauteils im Wesentlichen entspricht und die heiße umgeformte Platine in dem Formwerkzeug zumindest in stark umgeformten Bereichen formschlüssig gehalten, abgekühlt und gehärtet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung eine Schmelztauchbeschichtung aus Zink oder auf Basis Zink oder eine Schmelztauchbeschichtung aus Aluminium oder auf Basis Aluminium oder eine elektrolytische Beschichtung aus Zink oder auf Basis Zink aufgebracht wird.
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