EP2496721B1 - Herstellung von galvannealed-blechen durch wärmebehandlung elektrolytisch veredelter bleche - Google Patents

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EP2496721B1
EP2496721B1 EP10751954.8A EP10751954A EP2496721B1 EP 2496721 B1 EP2496721 B1 EP 2496721B1 EP 10751954 A EP10751954 A EP 10751954A EP 2496721 B1 EP2496721 B1 EP 2496721B1
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    • 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 widely used anticorrosion layer with cathodic effect is a zinc coating, the effect of which is based in particular on the fact that, if the zinc layer on the steel down to the steel substrate is damaged, the zinc is first corroded as a chemically base metal, thus protecting the steel substrate.
  • the zinc coatings again contain pure zinc coatings, zinc coatings with a low aluminum content, Zinc coatings with an aluminum content of about 5% (Galfan) and zinc-aluminum coatings with approximately half the proportions of zinc and aluminum.
  • These coatings are also applied by hot dip, with a preheated steel strip passed through a zinc bath.
  • Galvanealed layers in which a zinc or zinc alloy layer is first applied to a steel substrate with a hot-dip galvanizing and then annealing is carried out in such a way that a diffusion reaction occurs between the iron of the steel substrate and the zinc so as to form a zinc-iron alloy layer.
  • 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 furnaces, in which the band passes through after galvanizing.
  • the DE 10 2007 031 91 96 A1 relates to a method for producing flexibly rolled strip material with a cathodic anticorrosive layer, in which method flexibly rolled material, ie steel strip with different steel strip thicknesses et al. electrolytically galvanized and then annealed, wherein the annealing is carried out at ⁇ 420 ° C.
  • a method and an apparatus for finishing flexible rolled strip material in which flexibly rolled strip material with periodically varying material thickness is continuously passed through a treatment line of annealing, quenching unit, preheating unit and Zinkpott and thereby heat treated and hot dip galvanized, wherein the inlet temperature for the zinc pot is controlled by varying the heating energy in the preheating unit as a function of the strip thickness to a constant value and the zinc application thickness is controlled by distance variation of discharge nozzles to flexible rolled strip as a function of the strip thickness to a constant value.
  • 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.
  • These include isotropic steels, high strength steels with strengths> 1,000 MPa and the aforementioned flexibly rolled strip.
  • the object of the invention is to provide a method for producing flexibly rolled or isotropic or higher-strength, galvannealed-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 hot-dip galvanized but electrolytically galvanized, so that different construction levels of zinc-iron phases due to temperature differences of the strip during hot-dip galvanizing are already avoided.
  • problems with hot-dip galvanizing of isotropic or higher-strength steels avoided.
  • the galvannealed layer is not continuously produced inline, but the galvannealed layer formation takes place under protective gas in a bell 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 electrogalvanizing and subsequently the galvannealing step is carried out in the annealing annealing.
  • a steel strip with periodically changing sheet thickness (flexible rolled strip (tailor rolled blank)) can be provided with a high-quality cathodic corrosion protection, which has a good weldability, advantageously both isotropic and high-strength steels and other steel grades can also be provided with a Galvanealed layer.
  • galvanized sheets with very low galvannealed layer supports can be produced, which is made possible on the one hand by the electrolytic galvanizing and on the other hand 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.
  • the method according to the invention is a method for producing steel strip with a cathodic anticorrosive coating, wherein the steel strip is hot rolled and then cold rolled, subsequently the steel strip is subjected to electrolytic galvanizing and the steel strip after electrolytic galvanizing in a crucible annealing furnace at temperatures of 250 ° C heat treated to 350 ° C for a period of 4 to 48 hours, thereby producing a zinc-iron layer.
  • the steel strip is flexibly cold-rolled such that the steel strip has periodically different thicknesses over the length and / or width and / or a steel strip with isotropic or higher-strength properties is used.
  • the flexible rolled strip prior to electrolytic galvanizing is subjected to recrystallization annealing in the hood furnace at 550 ° C to 650 ° C or in a continuous annealing line.
  • the layer thickness of the electrolytically applied zinc layer is preferably between 2 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the annealing to convert the zinc into a zinc-iron layer is carried out so that the zinc-iron layer contains a maximum of 30% iron.

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Description

  • 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 kathodischer Wirkung ist eine Zinkbeschichtung, wobei die Wirkung insbesondere darauf beruht, dass bei einer Beschädigung der Zinkschicht auf dem Stahl bis auf das Stahlsubstrat herunter zunächst das Zink als chemisch unedleres Metall korrodiert wird und so das Stahlsubstrat schützt.
  • Bei den Zinkbeschichtungen gibt es wiederum Reinzinkbeschichtungen, Zinkbeschichtungen mit einem geringen Aluminiumanteil, Zinkbeschichtungen mit einem Aluminiumanteil von etwa 5% (Galfan) 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 Zinkbad bzw. Zinklegierungsbad geführt wird.
  • Eine Besonderheit stellen sogenannte Galvannealed-Schichten dar, bei denen zunächst mit einer Feuerverzinkung eine Zink- bzw. 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 A1 betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von flexibel gewalztem Bandmaterial mit einer kathodischen Korrosionsschutzschicht, wobei bei diesem Verfahren flexibel gewalztes Material, d.h. Stahlband mit über die Länge unterschiedlichen 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 periodisch veränderlicher Materialdicke kontinuierlich durch eine Behandlungslinie aus Glühstrecke, Abschreckeinheit, Vorheizeinheit 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 Banddicke auf einen konstanten Wert geregelt wird und die Zinkauftragsdicke 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 abgestimmtes Eigenschaftsprofil besitzen soll, wobei eine erste Glühbehandlung bei Temperatur zwischen 500°C und 600°C erfolgt, anschließend das Kaltband auf vordefinierte Dickenverläufe derart gewalzt wird, dass das flexibel gewalzte Kaltband in Walzrichtung zumindest ein Bereich höherer Dicke und ein Bereich geringerer Dicke aufweist und eine zweite Glühbehandlung folgt, bei der die Temperatur höher als bei der ersten Glühbehandlung erfolgt.
  • Auf derart flexibel gewalzten Bändern eine sogenannte Galvannealed-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 gehören 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 Schmelztauchverzinkungsanlage 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 Galvannealingbeschichtung an einer FVZ-Anlage erscheint jedoch auch aus anderen Gründen kaum machbar. Selbst bei einer Induktions-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, galvannealed-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 werden Probleme beim Feuerverzinken von isotropen oder höherfesten Stählen vermieden.
  • Erfindungsgemäß wird zudem die Galvannealed-Schicht nicht inline kontinuierlich erzeugt, sondern die Galvannealed-SchichtBildung erfolgt unter Schutzgas in einer Haubenglühe. Zudem wird erfindungsgemäß die Temperatur der Glühung herabgesetzt, wobei erfindungsgemäß Temperaturen von etwa 300°C bei Haltezeiten 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 Galvanealed-Bleche mit sehr niedrigen Galvannealed-Schichtauflagen hergestellt werden können, was einerseits durch die elektrolytische 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.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach ein Verfahren zum Herstellen von Stahlband mit einer kathodischen Korrosionsschutzbeschichtung, wobei das Stahlband warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt wird, wobei nachfolgend 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.
  • Vorzugsweise ist das Stahlband flexibel kaltgewalzt derart, dass das Stahlband über die Länge und/oder Breite periodisch unterschiedliche Dicken aufweist und/oder ein Stahlband mit isotropen oder höherfesten Eigenschaften verwendet wird.
  • Vorzugsweise wird das flexibel gewalzte Band vor der elektrolytischen Verzinkung einer Rekristallisationsglühung im Haubenofen bei 550°C bis 650°C oder in einer Kontiglühe unterzogen.
  • Vorzugsweise liegt die Schichtdicke der elektrolytisch aufgebrachten Zinkschicht zwischen 2 µm und 10 µm.
  • Vorzugsweise wird die Glühung zur Umwandlung der Zink- in eine Zink-Eisenschicht so durchgeführt, dass die Zink-Eisen-Schicht maximal 30% Eisen enthält.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen von Stahlband mit einer kathodischen Korrosionsschutzbeschichtung, wobei das Stahlband warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt wird, wobei nachfolgend 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 und dass das Stahlband flexibel kaltgewalzt derart ist, dass das Stahlband über die Länge und/oder Breite periodisch unterschiedliche Dicken aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, 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.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der elektrolytisch aufgebrachten Zinkschicht zwischen 2 µm und 10 µm liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühung zur Umwandlung der Zink- in eine Zink-Eisenschicht so durchgeführt wird, dass die Zink-Eisen-Schicht maximal 30% Eisen enthält.
EP10751954.8A 2009-11-03 2010-09-13 Herstellung von galvannealed-blechen durch wärmebehandlung elektrolytisch veredelter bleche Active EP2496721B8 (de)

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EP2496721A1 EP2496721A1 (de) 2012-09-12
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