EP2406404A1 - Verfahren zum erzeugen eines warmbandes und aus einem ferritischen stahl hergestelltes warmband - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines warmbandes und aus einem ferritischen stahl hergestelltes warmband

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EP2406404A1 EP09775845A EP09775845A EP2406404A1 EP 2406404 A1 EP2406404 A1 EP 2406404A1 EP 09775845 A EP09775845 A EP 09775845A EP 09775845 A EP09775845 A EP 09775845A EP 2406404 A1 EP2406404 A1 EP 2406404A1
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hot
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hot strip of a conversion-free ferritic steel, in which a melt is cast into a precursor and this is then rolled into a hot strip.
  • Conversion-free ferritic steels are via the usual continuous casting route, i. H. Continuous casting of the melt into a slab or thin slab, which is rolled either in-line or separately to a hot strip, or not produced with the required properties.
  • the slab or thin slab produced by continuous casting has macrosegregations and forms voids.
  • the precursor has a very coarse grain and the casting powder is problematic due to the high aluminum content of the ferritic steel.
  • the specified upper limit for the thickness of 6 mm can not be achieved with the existing systems, the actual maximum thickness to be set is usually 4 mm, in special cases at max. 5 mm.
  • this thickness range is interesting, for example, for the use of the hot strip as a lightweight component in the exhaust system of vehicles.
  • hot strip as a lightweight component in the exhaust system of vehicles.
  • a low degree of hot forming means coarse grain, which has a negative effect on the ductility and thus on the formability of the hot strip.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing hot strip from a conversion-free ferritic steel, with the fine while maintaining the advantages of the two-roll casting machine in the hot strip of 2-3 mm thickness can be set.
  • This object is achieved by a method in which the melt is flow-calmed in a horizontal strip casting plant and free from casting into a preliminary strip in the range between 6 and 20 mm and then rolled to hot strip with a degree of deformation of at least 50%.
  • the advantage of the proposed method is the fact that when using a horizontal continuous casting machine as a casting machine, the advantages of the known two-roller casting machine, such as reduction of Macroseiger Weggarten suppression of voids and avoiding G confusepulverproblematik, even at high Al contents in ferritic steel also come into play and beyond the thickness of the hot strip is considerably greater than the thickness of a hot strip produced by means of a two-roller casting machine.
  • the length of the conveyor belt is selected so that at the end of the conveyor belt before its deflection, the Vorband is largely solidified.
  • a homogenization zone which is used for temperature compensation and possible stress relief.
  • Rolling from pre-strip to hot strip can be done either in-line or separately off-line. Before off-line rolling, the pre-strip can be either directly hot-rolled or sliced into sheets prior to cooling after production. The strip or sheet material is then reheated after eventual cooling and unwound for off-line rolling or reheated and rolled as a sheet.
  • a preferred grade for the ferritic steel is one with high Mn levels up to
  • Another preferred grade is characterized by containing no Mn and no Si at comparable C, Cr and Al contents.
  • Both mentioned grades may optionally contain one or more precipitation-forming elements of the type B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo and W, totaling at most 2% by weight.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorband vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50 % gewalzt wird.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes und aus einem ferritischen Stahl hergestelltes Warmband
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorprodukt vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird.
Umwandiungsfreie ferritische Stähle sind über die übliche Stranggussroute, d. h. Stranggießen der Schmelze zu einer Bramme bzw. Dünnbramme, die entweder in-line oder separat zu einem Warmband gewalzt wird, bzw. nicht mit den benötigten Eigenschaften herstellbar.
Gründe dafür sind, dass die über Strangguss erzeugte Bramme bzw. Dünnbramme Makroseigerungen aufweist und Lunker bildet. Außerdem weist das Vorprodukt ein sehr grobes Korn auf und das Vergießen mit Gießpulver ist aufgrund des hohen Aluminium- Gehaltes des ferritischen Stahles problematisch.
Aus der DE 100 60 948 C2 ist bereits bekannt, Warmbänder aus hochmanganhaltigem Stahl mit 12 bis 30 Gew.-% Mangan und bis zu je 3,5 Gew.-% Aluminium und Silizium in der Weise zu erzeugen, dass die Stahlschmelze in einer Zwei-Rollen-Gießmaschine endabmessungsnah zu einem Vorband mit einer Dicke bis zu 6 mm vergossen wird und anschließend das Vorband kontinuierlich in vorzugsweise einem Stich warmgewalzt wird.
Die angegebene Obergrenze für die Dicke mit 6 mm ist mit den existierenden Anlagen nicht zu erreichen, die tatsächlich einzustellende maximale Dicke liegt üblicherweise bei 4 mm, in Sonderfällen bei max. 5 mm.
Vorteilhaft bei diesem bekannten Verfahren ist, dass die Makroseigerungeπ geringer sind, eine Lunkerbildung unterdrückt wird und die Gießpulverproblematik nicht relevant ist. Nachteilig ist aber, dass durch die geringe Ausgangsdicke des Warmbandes nur ein geringer Warmumformgrad beim Walzen möglich ist, wenn eine Warmbanddicke von 2 - 3 mm angestrebt wird.
Dieser Dickenbereich ist aber beispielsweise zum Einen interessant für den Einsatz des Warmbandes als Leichtbaukomponente im Abgastrakt von Fahrzeugen. Zum Anderen kann aus 2 - 3 mm dickem Warmband bei einem Umformgrad von 40 - 50 % Kaltband mit einer Dicke von beispielsweise 1 ,0 - 1 ,8 mm erzeugt werden, das wiederum z. B im Abgastrakt von Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Ein geringer Warmumformgrad bedeutet jedoch Grobkorn, das sich negativ auf die Duktilität und somit auf die Umformbarkeit des Warmbandes auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Erzeugung von Warmband aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl anzugeben, mit dem unter Beibehaltung der Vorteile der Zwei-Rollen-Gießmaschine im Warmband von 2 - 3 mm Dicke ein feines Korn eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformungsgrad von mindestens 50 % gewalzt wird.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist darin zu sehen, dass bei Verwendung einer horizontalen Bandgießanlage als Gießmaschine die Vorteile der bekannten Zwei-Rollen- Gießmaschine, wie Verringerung der Makroseigerungen, Unterdrückung von Lunkern sowie Vermeidung der Gießpulverproblematik, auch bei hohen AI-Gehalten im ferritischen Stahl ebenfalls zum Tragen kommen und darüber hinaus die Dicke des Warmbandes erheblich über der Dicke eines mittels einer Zwei-Rollen-Gießmaschine erzeugten Warmbandes liegt.
Dies eröffnet die Möglichkeit, hohe Umformgrade im Hinblick auf Einstellung eines feinen Kornes im Gefüge des Warmbandes zu erreichen, insbesondere gilt dies für Warmbanddicken im Bereich von 2 - 3 mm.
Verfahrenstechnisch wird vorgeschlagen, die Strömungsberuhigung dadurch zu erreichen, dass eine ein synchron oder mit optimaler Relativgeschwindigkeit zum Band mitlaufendes Feld erzeugende mitlaufende elektromagnetische Bremse eingesetzt wird, die dafür sorgt, dass im Idealfall die Geschwindigkeit des Schmelzenzulaufs gleich der Geschwindigkeit des umlaufenden Förderbandes ist. Die als nachteilig angesehene Biegung während der Erstarrung wird dadurch vermieden, dass die Unterseite des die Schmelze aufnehmenden Gießbandes sich auf einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Rollen abstützt. Verstärkt wird die Abstützung in der Weise, dass im Bereich des Gießbandes ein Unterdruck erzeugt wird, so dass das Gießband fest auf die Rollen gedrückt wird.
Um diese Bedingungen während der kritischen Phase der Erstarrung aufrecht zu erhalten, wird die Länge des Förderbandes so gewählt, dass am Ende des Förderbandes vor dessen Umlenkung das Vorband weitestgehend durcherstarrt ist.
Am Ende des Förderbandes schließt sich eine Homogenisierungszone an, die für einen Temperaturausgleich und möglichen Spannungsabbau genutzt wird.
Das Walzen von Vorband zu Warmband kann entweder in-line oder separat off-line erfolgen. Vor dem off-line-Walzen kann das Vorband nach der Herstellung vor dem Abkühlen entweder direkt warm aufgecoilt oder zu Tafeln geschnitten werden. Das Band- oder Tafelmaterial wird dann nach einer eventuellen Abkühlung wiedererwärmt und für das offline-Walzen abgewickelt bzw. als Tafel wiedererwärmt und gewalzt.
Günstige technische Werte werden dann erreicht, wenn der Umformgrad > 70% ist und eine mittlere Korngröße von > 6 ASTM eingestellt werden kann.
Eine bevorzugte Güte für den ferritischen Stahl ist eine mit hohen Mn-Gehalten bis zu
30 Gew.-%, mit hohen AI-Gehalten von > 2 vorzugsweise > 5 Gew.-% und Cr-Gehalten bis zu 30 Gew.-% sowie Si-Gehalten von < 5 Gew.-% und C-Gehalten von < 1 ,5 Gew.-%.
Eine weitere bevorzugte Güte ist gekennzeichnet dadurch, dass sie kein Mn und kein Si enthält bei vergleichbaren C-, Cr- und AI-Gehalten.
Beide genannten Güten können optional ein oder mehrere ausscheidungsbildende Elemente vom Typ B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo und W von insgesamt höchstens 2 Gew.-% enthalten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl, bei dem eine Schmelze zu einem Vorband vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 20 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50 % gewalzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Schmelzenlaufs gleich der Geschwindigkeit des umlaufenden Förderbandes ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass für alle Flächenelemente der mit Beginn der Erstarrung sich bildenden Strangschale eines sich über die Breite des Förderbandes erstreckenden Streifens etwa gleiche Abkühlbedingungen gegeben sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Förderband aufgegebene Schmelze am Ende des Förderbandes weitestgehend durcherstarrt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durcherstarrung und vor Beginn der Weiterbehandlung das Vorband eine Homogenisierungszone durchläuft.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterbehandlung ein Abtafeln des Vorbandes ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtafeln die Tafeln auf Walztemperatur erwärmt und anschließend dem Walzprozess unterworfen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterbehandlung ein Aufcoilen des Vorbandes ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entcoilen das Vorband auf Walztemperatur erwärmt und anschließend dem Walzprozess unterworfen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband vor dem Entcoilen wiedererwärmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Vorband in-line dem Walzprozess unterworfen und danach aufgecoilt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 , 7, 9 und 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Umformgrad beim Warmwalzen > 70 % ist.
13. Warmband aus einem umwandlungsfreien ferritischen Stahl dadurch gekennzeichnet, dass es eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweist
< 1 ,5 C; < 30 Cr; > 2 AI; < 30 Mn; < 5 Si, Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegieitender Elemente.
14. Warmband nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass es eine mittlere Korngröße > 6 ASTM aufweist.
15. Warmband nach Anspruch 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, dass der umwandlungsfreie ferritische Stahl eine chemische Zusammensetzung in
Gew-% aufweist
< 1 ,5 C; < 30 Cr; >5 Al1 Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender
Elemente.
16. Warmband nach Anspruch 13 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass der umwandlungsfreie ferritische Stahl optional ein oder mehrere ausscheidungsbildende Elemente von Typ B, Ta, Zr, Nb, V, Ti, Mo und W von insgesamt höchstens 2 Gew.-% enthält.
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