EP2496721A1 - Herstellung von galvannealed-blechen durch wärmebehandlung elektrolytisch veredelter bleche - Google Patents

Herstellung von galvannealed-blechen durch wärmebehandlung elektrolytisch veredelter bleche

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EP2496721A1 EP10751954A EP10751954A EP2496721A1 EP 2496721 A1 EP2496721 A1 EP 2496721A1 EP 10751954 A EP10751954 A EP 10751954A EP 10751954 A EP10751954 A EP 10751954A EP 2496721 A1 EP2496721 A1 EP 2496721A1
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    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/22—Electroplating: Baths therefor from solutions of zinc

Definitions

  • the invention relates to a method for producing coated steel sheets.
  • barrier protective layers In principle, a distinction is made between so-called barrier protective layers and cathodically active protective layers.
  • Barrier protection layers are, in particular, protective layers which consist of aluminum, tin or chromium, for which purpose, for example, an aluminum alloy is applied to a steel strip by so-called hot-dip coating.
  • the most widespread corrosion protection layer with ka ⁇ thodischer effect is a zinc coating, the effect is based in particular on the fact that in a damage of the zinc layer on the steel down to the steel substrate herun ⁇ ter first the zinc is corroded as a chemically base metal and so the steel substrate protects.
  • the zinc coatings again contain pure zinc coatings, zinc coatings with a low aluminum content, Zinc coatings with an aluminum content of about 5% (Gal ⁇ fan) and zinc-aluminum coatings with about half each shares of zinc and aluminum.
  • These coatings are also applied in the hot-dip process, wherein a preheated steel strip is passed through a zinc bath ⁇ or zinc alloy bath.
  • Galvanealed layers in which first a Zink upon. Zinc alloy layer is applied to a steel substrate and then annealing is performed such that there is a diffusion reaction between the iron of the steel substrate and the zinc, so that forms a zinc-iron alloy layer.
  • a Zink By a layer is referred to as Galvanealed layer.
  • Such a Galvannealed layer is produced at annealing temperatures of 480 ° C to 600 ° C in continuous flow furnaces, in which the band passes through after galvanizing.
  • the DE 10 2007 031 91 96 AI relates to a method Erzeu ⁇ gene of flexibly rolled band material with a cathodic corrosion protection layer, said flexibly rolled in this method, material, ie, steel strip over the length is plated under ⁇ different union steel strip thicknesses, inter alia, electrolytically, followed by annealing, with the annealing treatment at
  • a method and an apparatus for finishing of a flexibly rolled band material are known from DE 10 2004 023 886 B4, the cold strip is to have a on its thickness profile dressing ⁇ -determined characteristic profile, wherein a first annealing treatment at temperature between 500 ° C and 600 ° C is carried out, then the cold strip is rolled to predetermined thickness- ⁇ runs such that the flexible-rolled cold-rolled strip having in the rolling direction at least one region of greater thickness and an area of lesser thickness and a second Glühbehand ⁇ lung follows, in which the temperature is higher than the first annealing treatment he follows.
  • galvannealed layer is encountered on such flexibly rolled strips.
  • the application of the galvannealed coating is usually by way of hot dip galvanizing followed by a continuous inline heat treatment.
  • this steel grades that can not be produced by a hot-dip galvanizing or with great effort, not be provided with a galvannealed coating. This includes isotropic steels, high strength steels with strengths
  • the object of the invention is to provide a method for producing flexibly rolled or isotropic or higher-strength galvannel-coated steel strips.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the problems are avoided by different temperatures in the flexible rolled strip in that the strip is not galvanized but electrolytically galvanized, so that different heights of zinc-iron phases due to temperature differences of the strip during hot-dip galvanizing are already avoided.
  • the problems of hot-dip galvanizing of isotropic or higher-strength steels avoided the problems of hot-dip galvanizing of isotropic or higher-strength steels.
  • the galvannealed layer is not continuously generated in ⁇ line, but the galvannealed-layer formation takes place under protective gas in an annealer.
  • the temperature of the annealing is reduced, according to the invention, temperatures of about 300 ° C are maintained at holding ⁇ times of about 20 hours.
  • a strip is flexibly cold rolled, a recrystallization anneal is carried out in a bell annealer at about 650 ° C. for 24 hours, subsequently the strip is subjected to striping and electrolytic zinc plating and subsequently the galvannealing step is carried out in the annealing annealing.
  • a steel strip with periodically changing sheet thickness can be provided with a high-grade cathodic corrosion protection, which has a good weldability, advantageously both isotropic and higher-strength steels and other steel grades can also be provided with a Galvanealed layer.
  • Galvanea- sheets can be prepared with very low galvannealed layer pads, which is made possible firstly by the electrolytically ⁇ diagram zinc coating and the other by the gentle cooling.
  • isotropic and higher-strength steels which are difficult to access for hot-dip galvanizing, can also be provided with a galvannealed layer if the described glow annealing step according to the invention is followed by electrolytic galvanizing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Stahlband mit einer kathodischen Korrosionsschutzbeschichtung, wobei das Stahlband warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt wird, wobei das Stahlband einer elektrolytischen Verzinkung unterzogen wird und das Stahlband nach der elektrolytischen Verzinkung in einem Haubenglühofen bei Temperaturen von 250°C bis 350°C für einen Zeitraum von 4 bis 48 Stunden wärmebehandelt und dadurch eine Zink-Eisen-Schicht erzeugt wird.

Description

Herstellung von Galvannealed-Blechen durch Wärmebehandlung elektrolytisch veredelter Bleche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von beschichteten Stahlblechen.
Es ist bekannt, Stahlbleche mit einem Überzug eines Metalls herzustellen, um das Stahlblech von Korrosion zu schützen.
Man unterscheidet hierbei grundsätzlich zwischen sogenannten Barriereschutzschichten und kathodisch wirkenden Schutzschichten .
Barriereschutzschichten sind insbesondere Schutzschichten, die aus Aluminium, Zinn oder Chrom bestehen, wobei hierfür beispielsweise eine Aluminiumlegierung durch sogenanntes Schmelztauchbeschichten auf ein Stahlband aufgebracht wird.
Die am weitesten verbreitete Korrosionsschutzschicht mit ka¬ thodischer Wirkung ist eine Zinkbeschichtung, wobei die Wirkung insbesondere darauf beruht, dass bei einer Beschädigung der Zinkschicht auf dem Stahl bis auf das Stahlsubstrat herun¬ ter zunächst das Zink als chemisch unedleres Metall korrodiert wird und so das Stahlsubstrat schützt.
Bei den Zinkbeschichtungen gibt es wiederum Reinzinkbeschich- tungen, Zinkbeschichtungen mit einem geringen Aluminiumanteil, Zinkbeschichtungen mit einem Aluminiumanteil von etwa 5% (Gal¬ fan) und Zink-Aluminiumbeschichtungen mit etwa je hälftigen Anteilen von Zink und Aluminium.
Diese Beschichtungen werden ebenfalls im Schmelztauchverfahren aufgebracht, wobei ein vorerwärmtes Stahlband durch ein Zink¬ bad bzw. Zinklegierungsbad geführt wird.
Eine Besonderheit stellen sogenannte Galvannealed-Schichten dar, bei denen zunächst mit einer Feuerverzinkung eine Zinkbzw. Zink-Legierungsschicht auf eine Stahlsubstrat aufgebracht wird und anschießend eine Glühung derart vorgenommen wird, dass es zu einer Diffusionsreaktion zwischen dem Eisen des Stahlsubstrats und dem Zink kommt, so dass sich eine Zink- Eisen-Legierungsschicht bildet. Eine solche Schicht wird als Galvanealed-Schicht bezeichnet.
Eine solche Galvannealed-Schicht wird bei Glühtemperaturen von 480°C bis 600°C in kontinuierlichen DurchlaufÖfen erzeugt, in denen das Band nach dem Verzinken durchläuft.
Die DE 10 2007 031 91 96 AI betrifft ein Verfahren zum Erzeu¬ gen von flexibel gewalztem Bandmaterial mit einer kathodischen Korrosionsschutzschicht, wobei bei diesem Verfahren flexibel gewalztes Material, d.h. Stahlband mit über die Länge unter¬ schiedlichen Stahlbanddicken u.a. elektrolytisch verzinkt und anschließend geglüht wird, wobei die Glühbehandlung bei
< 420°C durchgeführt wird.
Aus der DE 10 2007 013 739 ist ein Verfahren zum flexiblen Walzen von beschichteten Stahlbändern bekannt, wobei diese Stahlbänder auch elektrolytisch verzinkt sein können und kontinuierlich geglüht werden. Aus der DE 10 2004 023 886 B4 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veredelung von flexibel gewalztem Bandmaterial bekannt, bei dem flexibel gewalztes Bandmaterial mit perio¬ disch veränderlicher Materialdicke kontinuierlich durch eine Behandlungslinie aus Glühstrecke, Abschreckeinheit, Vorheiz¬ einheit und Zinkpott geführt und dadurch wärmebehandelt und feuerverzinkt wird, wobei die Eintrittstemperatur für den Zinkpott am flexibel gewalztem Band durch Variation der Heizenergie in der Vorheizeinheit in Abhängigkeit von der Banddi¬ cke auf einen konstanten Wert geregelt wird und die Zinkauf¬ tragsdicke durch Abstandsvariation von Ablassdüsen zum flexibel gewalztem Band in Abhängigkeit von der Banddicke auf einen konstanten Wert geregelt wird.
Aus der DE 10 2004 023 886 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Veredelung von flexibel gewalztem Bandmaterial bekannt, wobei das Kaltband ein auf seinen Dickenverlauf abge¬ stimmtes Eigenschaftsprofil besitzen soll, wobei eine erste Glühbehandlung bei Temperatur zwischen 500°C und 600°C erfolgt, anschließend das Kaltband auf vordefinierte Dickenver¬ läufe derart gewalzt wird, dass das flexibel gewalzte Kaltband in Walzrichtung zumindest ein Bereich höherer Dicke und ein Bereich geringerer Dicke aufweist und eine zweite Glühbehand¬ lung folgt, bei der die Temperatur höher als bei der ersten Glühbehandlung erfolgt.
Auf derart flexibel gewalzten Bändern eine sogenannte Galvan- nealed-Schicht aufzubringen, stößt jedoch auf Probleme. Das Aufbringen der Galvannealed-Beschichtung erfolgt üblicherweise über den Weg einer Feuerverzinkung mit einer anschließenden kontinuierlichen Inline-Wärmebehandlung . Hiermit könnten jedoch Stahlgüten, die über eine Schmelztauchverzinkung nicht oder mit großem Aufwand hergestellt werden können, nicht mit einer Galvannealed-Beschichtung versehen werden. Hierzu gehö- ren isotrope Stähle, hoherfeste Stähle mit Festigkeiten
> 1.000 MPa und die zuvor genannten flexibel gewalzten Bänder. Gerade bei flexibel gewalzten Bändern ergibt sich aufgrund der unterschiedlichen Blechdicke in einer Schmelztauchverzinkungs- anlage sowohl innenhomogene mechanische Eigenschaften als auch unterschiedliche Zink-Eisen-Wachstumsfortschritte, da sich bei Inline-Verfahren selbstverständlich die dicken Bereiche anders aufheizen als die dünnen Bereiche und dementsprechend andere Diffusionsgeschwindigkeiten zwischen Zink und Eisen vorliegen müssen .
Die Herstellung eines flexibel gewalzten Bandes mit einer Gal- vannealingbeschichtung an einer FVZ-Anlage erscheint jedoch auch aus anderen Gründen kaum machbar. Selbst bei einer Induk- tions-Galvannealing-Anlage wäre die Leistungssteuerung in der geforderten Exaktheit (Variation der Spulenleistung um einen Faktor bis zu zwei und mehr innerhalb weniger Zentimeter Positioniergenauigkeit) schwer darstellbar.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Herstellen von flexibel gewalzten oder isotropen oder höherfesten, galvannea- led-beschichteten Stahlbändern zu schaffen. Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet .
Erfindungsgemäß werden die Probleme durch unterschiedliche Temperaturen im flexibel gewalzten Band dadurch umgangen, dass das Band nicht feuerverzinkt sondern elektrolytisch verzinkt wird, so dass unterschiedliche Aufbauhöhen von Zink-Eisen- Phasen aufgrund von Temperaturunterschieden des Bandes beim Feuerverzinken schon vermieden werden. In gleicher Weise wer- den Probleme beim Feuerverzinken von isotropen oder höherfesten Stählen vermieden.
Erfindungsgemäß wird zudem die Galvannealed-Schicht nicht in¬ line kontinuierlich erzeugt, sondern die Galvannealed-Schicht- Bildung erfolgt unter Schutzgas in einer Haubenglühe . Zudem wird erfindungsgemäß die Temperatur der Glühung herabgesetzt, wobei erfindungsgemäß Temperaturen von etwa 300 °C bei Halte¬ zeiten von etwa 20 Stunden eingehalten werden.
Aufgrund der langsamen Aufheizung in der Haubenglühe erfolgt eine gleichmäßige Erwärmung des Bandes, so dass die Zink- Eisen-Reaktion auch in unterschiedlich dicken Bandbereichen sehr gleichmäßig erfolgt.
Erfindungsgemäß wird somit ein Band flexibel kalt gewalzt, in einer Haubenglühe eine Rekristallisierungsglühe durchgeführt, bei etwa 650°C für 24 Stunden, nachfolgend das Band dressiert und elektrolytisch verzinkt und nachfolgend der Galvannealing- Schritt in der Haubenglühe durchgeführt.
Bei der Erfindung ist somit von Vorteil, dass ein Stahlband mit periodisch wechselnder Blechdicke (flexibel gewalztes Band (tailor rolled blank) ) mit einem hochwertigen kathodischen Korrosionsschutz versehen werden kann, der eine gute Schweißeignung besitzt, wobei in vorteilhafter Weise sowohl isotrope und höherfeste Stähle und andere Stahlsorten ebenso mit einer Galvanealed-Schicht versehen werden können.
Darüber hinaus ist von Vorteil, dass erfindungsgemäß Galvanea- led-Bleche mit sehr niedrigen Galvannealed-Schichtauflagen hergestellt werden können, was einerseits durch die elektroly¬ tische Verzinkung und andererseits durch die schonende Kühlung ermöglicht wird. Erfindungsgemäß können auch isotrope und höherfeste Stähle, die einer Feuerverzinkung nur schwer zugänglich sind, mit einer Galvannealed-Schicht versehen werden, wenn sich an die elektrolytische Verzinkung der beschriebene erfindungsgemäße Haubenglühschritt anschließt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Stahlband mit einer kathodischen Korrosionsschutzbeschichtung, wobei das Stahlband warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt wird, wobei das Stahlband einer elektrolytischen Verzinkung unterzogen wird und das Stahlband nach der elektrolytischen Verzinkung in einem Haubenglühofen bei Temperaturen von 250°C bis 350°C für einen Zeitraum von 4 bis 48 Stunden wärmebehandelt und dadurch eine Zink-Eisen-Schicht erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband flexibel kaltgewalzt derart ist, dass das Stahl¬ band über die Länge und/oder Breite periodisch unterschied¬ liche Dicken aufweist und/oder ein Stahlband mit isotropen oder höherfesten Eigenschaften verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexibel gewalzte Band vor der elektrolytischen Verzinkung einer Rekristallisationsglühung im Haubenofen bei 550°C bis 650°C oder in einer Kontiglühe unterzogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der elektrolytisch aufgebrachten Zinkschicht zwischen 2 μιη und 10 μιη liegt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühung zur Umwandlung der Zink- i eine Zink-Eisenschicht so durchgeführt wird, dass die Zink- Eisen-Schicht maximal 30% Eisen enthält.
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