EP2531308A2 - Metallisches blech mit einer konstanten dicke und unterschiedlichen mechanischen eigenschaften - Google Patents

Metallisches blech mit einer konstanten dicke und unterschiedlichen mechanischen eigenschaften

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EP2531308A2
EP2531308A2 EP11702167A EP11702167A EP2531308A2 EP 2531308 A2 EP2531308 A2 EP 2531308A2 EP 11702167 A EP11702167 A EP 11702167A EP 11702167 A EP11702167 A EP 11702167A EP 2531308 A2 EP2531308 A2 EP 2531308A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal strip
mechanical properties
rolling
areas
thickness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11702167A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens-Ulrik Becker
Harald Hofmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP2531308A2 publication Critical patent/EP2531308A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2205/00—Particular shaped rolled products
    • B21B2205/02—Tailored blanks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12389—All metal or with adjacent metals having variation in thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12458—All metal or with adjacent metals having composition, density, or hardness gradient

Definitions

  • the invention relates to a metal strip made of steel by producing a hot strip by hot rolling and
  • the invention relates to a circuit board, which is made of the metal strip according to the invention and its use and a method for producing the metal strip.
  • Components are made of a circuit board, which in turn consists of two frontally interconnected sheets with different mechanical properties. For example, by varying the thickness at
  • Ka ltband produce with sections varying thickness, which due to the varying thickness in the specific areas different mechanical properties
  • the present invention is therefore based on the object to provide a metal strip available, adapted from which with little effort to specific loads
  • Components with minimal weight can be produced. It is also intended to propose a method for producing the metal strip, a board made of the metal strip and their specific use.
  • the object is achieved by a metal strip, which after cold rolling a constant metal strip thickness and sections of areas with varying mechanical properties
  • cold rolling in the sense of the present invention means that immediately after completion of the cold rolling, i. without any further treatment, for example, a temperature treatment, areas
  • Cold rolls can be cut from the metal strip using conventional devices to produce blanks having regions with varying mechanical properties. There are no more difficulties in handling the metal strip. Furthermore, the constant thickness in the design of any required forming tools and also during the forming process as such is advantageous. Thus, it is possible to produce a component by simple means, which has varying mechanical properties in different ways
  • a board can be produced, which is designed to be load-appropriate, a
  • Metal strip according to the invention is not provided, so that it can be easily wound on a coil and
  • Metal bands indicate the areas with varying
  • the cold-rolled metal strip by flexible hot rolling, by flexible casting or by made flexible cold rolling with subsequent annealing, so that the metal strip prior to cold rolling has areas with varying thicknesses, the areas of varying thickness after cold rolling have varying Abwalzgrade and optionally periodically arranged. This ensures that the metal strip immediately after cold rolling
  • Material is dependent. Depending on the material is in particular to what extent tensile strength, yield strength and
  • flexible casting can be done by in-line gouging using a ribbon casting process or direct-strip-casting (DSC) with inline hot rolling.
  • DSC direct-strip-casting
  • a Metai Iband for the Kaltwal zen be provided to final thickness, which then has areas with varying Abwalzgraden or varying mechanical properties.
  • the regions with varying mechanical properties are arranged periodically on the metal strip, so that there is the possibility of a simple way
  • An advantageous forming behavior of a component but also a circuit board can be achieved by arranging transition regions between the regions of the metal strip with varying mechanical properties the mechanical properties, in particular tensile strengths, yield strengths and / or elongation at break are at least partially changed continuously, are arranged.
  • the transition regions for example, between egg nem area with a high and a region with lower tensile strength, for example, the forming behavior of the board in the manufacture of components can be improved because the board is less prone to the formation of cracks.
  • the cracking tendency of deformed components with corresponding transitional areas of the mechanical properties is also lower under load.
  • Transition areas is preferably 50 mm and more.
  • Cold rolling rates for example after flexible hot rolling, can vary between 0 and 50%.
  • the areas with greater wall thickness must have a rolling degree of greater than 0% during cold rolling.
  • the thickness of the metal strip is preferably 0.5 mm to 3 mm. In these areas, for example, can be produced by flexible hot rolling and subsequent cold rolling in a simple way a metal strip with varying mechanical properties in sections.
  • the metal band itself is particularly well suited for this strength
  • any steel grade is suitable for the production of a metal strip according to the invention, although the strongly strengthening steel grades are preferred.
  • embodiments of the metal strip according to the invention consist of high-manganese steels, rust-free stainless steels
  • stainless austenitic stainless steels or.
  • the metal strip may preferably have an organic and / or inorganic coating.
  • an inorganic coating is in particular a
  • Galvanization in question but also an AlSi coating, if desired.
  • the steels mentioned above show in particular a significant increase in the tensile strength and the yield strength in Berel chen with higher Abwal zgrad compared to other steel grades, without the
  • Corresponding elongation at break values decrease too much. This is important for subsequent forming processes of the components and when using the later component. This effect is used to provide areas of very high tensile strength and yield strength.
  • the previously derived object is also achieved by a circuit board
  • the board manufactured from a metal strip according to the invention dissolved, wherein the board has a constant thickness, consists of a single steel material and sections having regions with varying mechanical properties.
  • the board is therefore cut out of the metal strip according to the invention such that areas with varying
  • the board can be designed to load and optimally adapted to their intended use. The whole thing happens without other additional materials, which in principle the recyclability of the board and from it deteriorated components would deteriorate. This is particularly important in the recycling of high-alloy steels.
  • the board can have several areas which show varying mechanical properties in order to be designed to be load-bearing.
  • Transition areas in which the mechanical properties change at least partially continuously The transitions, for example, between areas with the mechanical properties change at least partially continuously.
  • the transitions for example, between areas with the mechanical properties change at least partially continuously.
  • vortei Ihafte have Eigenscha ften and, for example, less prone to cracking.
  • the areas with varying mechanical properties of the board differ! Ie tensile strength, yield strength and / or elongation at break on.
  • the above object is achieved according to a third teaching of the present invention by a method for producing the metal strip made of steel, in which a slab made of steel by flexible
  • Cold rolling is provided with a subsequent annealing a metal strip with areas of varying metal strip thickness and the metal strip is cold rolled to a constant final thickness.
  • metal strips made of steel with varying metal strip thickness for cold rolling to final thickness are provided with a subsequent annealing a metal strip with areas of varying metal strip thickness and the metal strip is cold rolled to a constant final thickness.
  • Hot strip thickness have a rolling degree of more than 0% to give a constant final thickness of the metal strip.
  • Abwalzgrade of more than 50% a more difficult further processing of the metal strip
  • the degree of rolling in the areas with a lower hot strip thickness after quay twal 0% to 10%. At a degree of rolling of 0%, these areas of the metal strip remain unrolled and undergo no additional
  • the tensile strength can be achieved by the degree of rolling of these areas during Kaltwal zen is set to a maximum of 10%.
  • the desired tensile strength, yield strength and / or elongation at break, depending on the material, can thus be set via the abrading grade.
  • the method according to the invention can be further improved by removing from the metal strip after cold rolling and an optional organic and / or
  • inorganic coating of the finished rolled metal strip blanks are cut.
  • the cutting of the blanks can be done immediately after the cold rolling resp. take place on any scheduled coating operations.
  • a board according to the invention in vehicle construction, motor vehicle construction and rail vehicle construction, preferably as Reshaped structural component, solved. Due to the possibility of designing the board load-bearing, to use a uniform material and yet to provide varying strengths with constant wall thickness available, the board can be adapted particularly well for use in vehicle construction or on the structural component. The use also enables a particularly cost-effective production of load-balanced designed components,
  • Fig. 1 in a longitudinal section, the cross-sectional shape of a
  • FIG. 4 in a plan view a printed circuit board produced from the metal strip of the first exemplary embodiment
  • Fig. 5 in a longitudinal section another hot strip, which for producing a second
  • Embodiment of the metal strip according to the invention is used,
  • Fig. 7 in a diagram the associated tensile strength
  • FIG. 8 shows a top view of a circuit board according to the invention made from the metal strip according to FIG. 6.
  • Fig. 1 is. a hot strip 1, which has been hot rolled over the work rolls 7a, 7b by changing the roll gap during rolling, so that areas 2, 3, 4, 5, 6 are produced, which have different thicknesses. In the transition areas 3, 5 between the
  • the thickness change only by changing the position of a Häwal done ze.
  • the transition regions 3, 5 have been selected with a length of 50 mm, wherein the regions 2, 6 with a reduced hot strip thickness has a length of 200 mm and the region 4 with increased wall thickness has a length of about 800 mm.
  • wall thicknesses for example, 1, 8 mm are provided in the areas with reduced wall thickness and 2 mm in the areas with greater wall thickness.
  • Embodiment shows other aspect ratios are selected.
  • Fig. 2 shows the hot strip of Fig. 1 after the cold rolling.
  • the thickness of the metal strip 1 after cold rolling in the present embodiment is uniformly 1, 8 mm, so that the region with increased hot strip thickness 4 has a degree of rolling of about 10%. All other areas have one
  • the changes caused by the solidification depend strongly on the material, so that the values shown are specific to this material "X-IP1000".
  • Tensile strength and reduced yield strength Preferably, a periodic arrangement of these areas is provided, so that in a simple manner identical boards from the
  • Metal band can be produced.
  • a board is shown by way of example FIG. 4 in a plan view.
  • the board may have, for example, a width of 400 mm and a length of 1300 mm.
  • the areas 2 and 6 with reduced tensile strength and yield strength and increased elongation at break are 200 mm long, whereas the
  • Figs. 5 to 8 Another embodiment is shown in Figs. 5 to 8 explained.
  • the thickness of the hot strip 8 is for example in the range 9 1.7 mm and in the area eleventh
  • 100 mm transition region 10 of the board has a continuously increasing tensile strength or.
  • Area with the highest possible Abwalzgrad for example, be about 900 mm long.
  • the boards according to the invention from FIG. 4 and FIG. 8 can be used to components for vehicle construction, in particular to
  • Structural components are processed, whereby they are optimally adapted to the specific loads.
  • the boards before or after the conversion to a component nor with an organic and / or inorganic coating are processed, whereby they are optimally adapted to the specific loads.
  • the boards before or after the conversion to a component nor with an organic and / or inorganic coating are processed, whereby they are optimally adapted to the specific loads.
  • the boards before or after the conversion to a component nor with an organic and / or inorganic coating (not shown), for example a

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metallband (1) hergestellt aus Stahl durch Erzeugen eines Warmbandes durch Warmwalzen und Kaltwalzen des Metallbandes (1), darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Platine, welche aus dem erfindungsgemäßen Metallband (1) hergestellt ist sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung des Metallbandes (1). Die Aufgabe, ein Metallband (1) zu Verfügung zu stellen, aus welchem mit geringem Aufwand an spezifische Belastungen angepasste Bauteile mit minimalem Gewicht herstellbar sind, wird durch ein gattungsgemäßes Metallband (1) gelöst, das nach dem Kaltwalzen eine konstante Metallbanddicke und abschnittsweise Bereiche (2-6) mit variierenden mechanischen Eigenschaften aufweist. Nach dem Kaltwalzen im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass unmittelbar nach Abschluss des Kaltwalzens, d.h. ohne eine weitere Behandlung, beispielsweise einer Temperaturbehandlung, Bereiche (2-6) variierender mechanischer Eigenschaften im Metallband (1) vorhanden sind.

Description

Metallband mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften
Die Erfindung betrifft ein Metallband hergestellt aus Stahl durch Erzeugen eines Warmbandes durch Warmwalzen und
Ka ltwal zen des Metallbandes , darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Platine , welche aus dem erfindungsgemäßen Metallband hergestellt ist sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung des Metallbandes .
Im Kraftfahrzeugbau, aber auch in vielen anderen
Anwendungsbereichen, in weichen ein minimales Gewicht mit spezifischen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften eines Bauteils gewährleistet werden rnuss , ist es für eine optimale Auslegung des Bauteil häufig notwendig, dass die mechanischen Eigenschaften der Platine oder des Blechs , aus welchem das Bauteil hergestellt ist , variieren . Bei der Herstellung von Bauteilen aus Stahl, insbesondere von
Strukturbauteilen für Kraftfahrzeuge, ist die Verwendung von sogenannten „Tailored Blanks" bekannt , bei welchem die
Bauteile aus einer Platine hergestellt werden, die wiederum aus zwei stirnseitig miteinander verbundenen Blechen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften besteht . So kann beispielsweise durch die Variation der Dicke bei
gleichbleibender Stahlgüte eine höhere Festigkeit im Bereich höherer Dicke zur Verfügung gestellt werden . Ferner ist es bei gleichbleibender Materialdicke möglich, einen
Blechabschnitt aus einer höherfesten Stahlgüte herzustellen und diesen mit einer gleich dicken, weniger festen Stahlgüte zu verschweißen . Die Herstellung von „Tailored Blanks" ist allerdings aufwändig und benötigt zusätzliche Arbeitsschritte unter anderem auch einen Laserschweißschritt . Darüber hinaus ist bekannt , in einem Warmband durch flexibles Warmwalzen aber auch durch ein flexibles Kaltwalzen ein Warm- bzw.
Ka ltband mit abschnittsweise vari ierender Dicke zu erzeugen, welches aufgrund der variierenden Dicke in den spezifischen Bereichen unterschiedliche mechanische Eigenschaften
aufweist . Problematisch bei diesem Verfahren ist , dass ein Band mit vari ierender Dicke problematisch im Handling ist und insofern Probleme bei den notwendigen Verfahrenschritten zur Herstellung eines Bauteils entstehen . Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus der deutschen
Offenlegungsschrift DE 100 41 280 AI bekannt .
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Metallband zu Verfügung zu stellen , aus welchem mit geringem Aufwand an spezifische Belastungen angepasste
Bauteile mit minimalem Gewicht herstellbar sind . Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung des Metailbandes , eine aus dem Metailband hergestellte Platine sowie deren spezifische Verwendung vorgeschlagen werden .
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch ein Metallband gelöst, das nach dem Kaltwalzen eine konstante Metallbanddicke und abschnittsweise Bereiche mit variierenden mechanischen Eigenschaften
aufweist . Nach dem Kaltwalzen im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass unmittelbar nach Abschluss des Kaltwalzens , d.h. ohne irgendeine weitere Behandlung, beispielsweise einer Temperaturbehandlung, Bereiche
variierender mechanischer Eigenschaften im Metallband vorhanden sind . Aufgrund der konstanten Dicke des Metallbandes nach dem
Kaltwalzen können aus dem Metallband unter Verwendung von konventionellen Vorrichtungen Platinen zugeschnitten v/erden, welche Bereiche mit variierenden mechanischen Eigenschaften aufweisen . Es bestehen keine Schwierigkeiten mehr im Handling des Metallbandes . Ferner ist die gleichbleibende Dicke bei der Auslegung von eventuell benötigten Umformwerkzeugen und auch beim Umformvorgang als solchen vorteilhaft . Es kann also ein Bauteil mit einfachen Mitteln hergestellt werden, welches variierende mechanische Eigenschaften in verschiedenen
Bereichen trotz identischer Wanddicke aufweist . Insofern kann aus dem erfindungsgemäßen Metallband eine Platine hergestellt werden, welche belastungsgerecht ausgelegt ist, eine
gleichbleibende Dicke aufweist und ohne zusätzliche
Schweißverfahren, wie beispielsweise bei einem „Tailored Blank" auskommt . Ein Dickensprung ist in dem
erfindungsgemäßen Metallband nicht vorgesehen, so dass es sich auf einfache Weise auf ein Coil aufwickeln und
v/eiterverarbeiten 1ässt .
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Metallbandes weisen die Bereiche mit variierenden
mechanischen Eigenschaften verschiedene Zugfestigkeiten, Streckgrenzen und/oder Bruchdehnungen auf . Durch die
Einstellung dieser mechanischen Eigenschaften in den
unterschiedlichen Bereichen des Metallbandes, können
verschiedene BelastungsSituationen der aus dem Metallband herzustellenden Platine berücksichtigt werden . Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallbandes ist das kalt zu walzende Metallband durch flexibles Warmwalzen, durch flexibles Gießen oder durch flexibles Kaltwalzen mit nachfolgender Glühung hergestellt, so dass das Metallband vor dem Kaltwalzen Bereiche mit variierenden Dicken aufweist , die Bereiche variierender Dicke nach dem Kaltwalzen variierende Abwalzgrade aufweisen und optional periodisch angeordnet sind . Hierdurch wird erreicht , dass das Metallband unmittelbar nach dem Kaltwalzen
abschnittsweise aufgrund der unterschiedlichen Abwalzgrade beim Kaltwalzen variierende mechanische Eigenschaften erhält . Im Wesentlichen werden durch die variierenden Abwalzgrade Verfestigungen in dem Metallband erzeugt , deren Ausmaß
Werkstoffabhängig ist . Werkstoffabhängig ist insbesondere, in welchem Ausmaß sich Zugfestigkeit , Streckgrenze und
Bruchdehnung bei gegebenem Abwalzgrad relativ ändern . Das flexible Gießen kann beispielsweise im Bandgussverfahren mit Inline-Wälzstich oder im Direct-Strip-Casting (DSC) -Verfahren mit Inline-Warmwalzung durchgeführt werden . Allerdings kann auch durch ein flexibles Kaltwalzen mit einer nachfolgenden Glühung ein Metai Iband für das Kaltwal zen auf Enddicke bereitgestellt werden, welches dann Bereiche mit variierenden Abwalzgraden bzw. variierenden mechanischen Eigenschaften aufweist .
Vorzugsweise sind die Bereiche mit variierenden mechanischen Eigenschaften periodisch auf dem Metallband angeordnet , so dass die Möglichkeit besteht , auf einfache Weise eine
Vielzahl von belastungsgerecht ausgelegten Platinen aus dem Metallband herzustellen .
Ein vorteilhaftes Umformverhalten eines Bauteils aber auch einer Platine kann dadurch erreicht werden, dass zwischen den Bereichen des Metallbandes mit variierenden mechanischen Eigenschaften Übergangsbereiche angeordnet sind, in welchen sich die mechanischen Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeiten, Streckgrenzen und/oder Bruchdehnungen zumindest teilweise kontinuierlich verändern, angeordnet sind . Durch die Übergangsbereiche, beispielsweise zwischen ei nem Bereich mit hoher und einem Bereich mit geringerer Zugfestigkeit kann beispielsweise das Umformverhalten der Platine bei Herstellung von Bauteilen verbessert werden, da die Platine weniger zur Ausbildung von Rissen neigt . Die Rissneigung von umgeformten Bauteilen mit entsprechenden Übergangsbereichen der mechanischen Eigenschaften ist bei Belastung ebenfalls geringer . Die Breite der
Übergangsbereiche beträgt vorzugsweise 50 mm und mehr . Die Abwalzgrade beim Kaltwalzen beispielsweise nach dem flexiblen Warmwalzen können zwischen 0 und 50 % variieren . Allerdings ist selbstverständlich, dass zur Erreichung einer konstanten Dicke, die Bereiche mit größerer Wanddicke einen Abwalzgrad von größer 0 % beim Kaltwalzen aufweisen müssen .
Die Dicke des Metallbandes beträgt vorzugsweise 0 , 5 mm bis 3 mm. In diesen Bereichen lässt sich beispielsweise durch flexibles Warmwalzen und anschließendes Kaltwalzen auf einfache Weise ein Metallband mit abschnittweise variierenden mechanischen Eigenschaften erzeugen . Das Metallband selbst eignet sich in dieser Stärke insbesondere gut für
Strukturanwendungen in denen eine belastungsgerechte
Auslegung gefordert wird .
Prinzipiell eignet sich jede Stahlgüte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Metallbandes , wobei jedoch die stark verfestigenden Stahlgüten bevorzugt werden . Vorteilhafte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Metallbandes bestehen deshalb aus hochmanganhaltigen Stählen, Rost frei-Edelstählen beispielsweise rostfreie austenitische Edelstähle bzw .
rostfreie Edelstähle mit Duplexgefüge , Restaustenit- oder Dualphasenstählen, wobei das Metallband vorzugsweise eine organische und/oder anorganische Beschichtung aufweisen kann . Als anorganische Beschichtung kommt insbesondere eine
Verzinkung in Frage , daneben aber auch eine AlSi- Beschichtung, sofern diese gewünscht ist . Die oben genannten Stähle zeigen gegenüber anderen Stahlgüten insbesondere eine deutliche Zunahme bei der Zugfestigkeit und der Streckgrenze in Berel chen mit höherem Abwal zgrad, ohne dass die
korrespondierenden Bruchdehnungswerte zu stark absinken . Dies ist wichtig für nachfolgende Umformprozesse der Bauteile und beim Einsatz des späteren Bauteils . Dieser Effekt wird dazu genutzt, um Bereiche mit besonders hoher Zugfestigkeit und Streckgrenze bereitzustellen.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die zuvor hergeleitete Aufgabe auch durch eine Platine
hergestellt aus einem erfindungsgemäßen Metallband gelöst , wobei die Platine eine konstante Dicke aufweist , aus einem einzigen Stahlwerkstoff besteht und abschnittsweise Bereiche mit variierenden mechanischen Eigenschaften aufweist . Die Platine ist demnach aus dem erfindungsgemäßen Metallband derart ausgeschnitten, dass Bereiche mit variierenden
mechanischen Eigenschaften in einer Platine aus einem
einzigen Werkstoff unmittelbar nach dem Kaltwalzen
bereitgestellt werden können. Durch die gezielte Auswahl und Einstellung der mechanischen Eigenschaften über das
Kaltwalzen kann die Platine so belastungsgerecht ausgelegt und an ihren Verwendungszweck optimal angepasst werden. Das Ganze geschieht ohne andere zusätzliche Werkstoffe, welche prinzipiell die Recyclingfähigkeit der Platine und daraus hergestellten Bauteile verschlechtem würde . Dies ist insbesondere beim Recycling von hochlegierten Stählen von Bedeutung . Die Platine kann mehrere Bereiche aufweisen, welche variierende mechanische Eigenschaften zeigen, um belastungsgerecht ausgelegt zu sein .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Platine wird dadurch erreicht, dass die Platine zwischen den Bereichen mit variierenden mechanischen Eigenschaften
Übergangsbereiche aufweist , in welchen sich die mechanischen Eigenschaften zumindest teilweise kontinuierlich ändern . Die Übergänge beispielsweise zwischen Bereichen mit
unterschiedlicher Zugfestigkeit sind also nicht abrupt, sondern ändern sich kontinuierlich, so dass das entstehende Bauteil im Hinblick auf mögliche Lastaufnahmen,
beispielsweise beim Umformen aber auch beim Einsatz als Strukturbautei 1 , vortei Ihafte Eigenscha ften aufweisen und beispielsweise weniger zur Rissbildung neigen . Bevorzugt weisen die Bereiche mit variierenden mechanischen Eigenschaften der Platine unterschied! iche Zugfestigkeiten , Streckgrenzen und/oder Bruchdehnungen auf . Diese
Eigenschaften lassen sich auf einfache Weise durch den
Abwalzgrad beim Kaltwalzen und die dadurch entstehenden Verfestigungen einstellen, so dass die Platine auf einfache Weise durch Zuschneiden aus dem kaltgewaltzen Metallband hergestellt werden kann . Zusätzliche Verfahrensschritte werden hierzu nicht mehr benötigt . Selbstverständlich kann die Platine auch organisch und/oder anorganisch beschichtet sein. Schließlich wird die oben aufgezeigte Aufgabe gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung des Metallbandes aus Stahl gelöst, bei welchem aus einer Bramme aus Stahl durch flexibles
Warmwalzen, durch flexibles Gießen oder durch flexibles
Kaltwalzen mit einer nachfolgenden Glühung ein Metallband mit Bereichen mitvariierender Metallbanddicke bereitgestellt wird und das Metallband auf eine konstante Enddicke kaltgewalzt wird. Wie bereits ausgeführt , können durch die alternativen Herstellverfahren Metallbänder aus Stahl mit vari ierender Metallbanddicke für das Kaltwalzen auf Enddicke
bereitgestellt werden , so dass kostengünstig Platinen mit belastungsgerecht ausgelegten mechanischen Eigenschaften hergestellt v/erden können .
Bei diesem Verfahren wird beispielsweise gemäß einer
Alternative im letzten Warmwalzstich der Walzspalt während des Walzvorganges geändert , um ein Warmband mit Bereichen variierender Warmbanddicke zu erzeugen . Während des
Kaltwalzens werden die Bereiche mit höherer Dicke stärker abgewalzt und erfahren damit eine stärkere Verfestigung als Bereiche mit geringerem Abwai zgrad . Die Verfestigung führt zur Änderung der mechanischen Eigenschaften insbesondere der Zugfestigkeit, der Streckgrenze und/oder der Bruchdehnung . Wie bereits ausgeführt , sind die Änderungen dieser
mechanischen Eigenschaften Werkstoffabhängig und können stark variieren .
Es hat sich gezeigt , dass gemäß einer weiteren
erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens der Äbwal zgrad beim Kaltwalzen in den Bereichen des Warmbandes mit größerer Dicke vorzugsweise maximal 50 % , bzw. maximal 20 % beträgt. Se lbstverständlich müssen die Bereiche mit größerer
Warmbanddicke einen Abwalzgrad von mehr alss 0 % aufweisen, um eine konstante Enddicke des Metallbandes zu ergeben . Es hat sich aber herausgestellt, dass Abwalzgrade von mehr als 50 % eine schwierigere Weiterverarbeitung des Metallbandes
erfordern und nur bei sehr weichen Stahlgüten möglich sind .
Vorzugsweise beträgt der Abwalzgrad in den Bereichen mit geringerer Warmbanddicke nach dem Kai twal zen 0 % bis 10 % . Bei einem Abwalzgrad von 0 % verbleiben diese Bereiche des Metallbandes ungewalzt und erfahren keine zusätzliche
Verfestigung . Darüber hinaus kann ein moderater Anstieg beispielsweise der Zugfestigkeit dadurch erreicht werden, dass der Abwalzgrad dieser Bereiche beim Kaltwal zen auf maximal 10 % eingestellt wird. Über den Abwal zgrad lässt sich damit die gewünschte Zugfestigkeit , Streckgrenze und/oder Bruchdehnung je nach Werkstoff einstellen .
Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weiterverbessert werden, dass aus dem Metallband nach dem Kaltwalzen und einer optionalen organischen und/oder
anorganischen Beschichtung des fertig gewalzten Metallbandes Platinen zugeschnitten werden . Das Zuschneiden der Platinen kann unmittelbar im Anschluss an das Kaltwalzen bzw . an eventuell vorgesehene BeschichtungsVorgänge erfolgen . Darüber ist aber vorstellbar das Metallband zunächst auf einem Coil aufzuwickeln, es später optional zu beschichten und
anschließend aus dem Metallband Platinen zuzuschneiden . Letztlich wird die oben genannte Aufgabe auch durch die
Verwendung einer erfindungsgemäßen Platine im E'ahrzeugbau, Kraftfahrzeugbau und Schienenfahrzeugbau, vorzugsweise als umgeformtes Strukturbauteil , gelöst . Aufgrund der Möglichkeit , die Platine belastungsgerecht auszulegen, einen einheitlichen Werkstoff zu verwenden und dennoch variierende Festigkeiten bei gleichbleibender Wanddicke zur Verfügung zu stellen, kann die Platine an die Verwendung im Fahrzeugbau bzw. an das Strukturbauteil besonders gut angepasst werden. Die Verwendung ermöglicht auch eine besonders kostengünstige Herstellung belastungsgerecht ausgelegter Bauteile ,
respektive Strukturbauteile . Darüber hinaus wird das
Recycling durch die Verwendung einer Platine aus einem einzigen Werkstoff deutlich verbessert .
Im Weiteren wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und der Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert . In der Zeichnung zeigt
Fig . 1 in einem Längsschnitt die Querschnittsform eines
Warmbandes nach dem flexiblen Warmwalzen sowie schematisch die entsprechende Verwendung
Arbeitswalzen beim Warmwalzen,
Fig . 2 in einem Längsschnitt ein erstes
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Metallbandes nach dem Kaltwalzen,
Fig. 3 in einem Diagramm die zugehörige Zugfestigkeit ,
Streckgrenze und Bruchdehnung des Metallbandes des ersten Aus führungsbei spiel s , Fig. 4 in einer Draufsicht eine Platine hergestellt aus dem Metallband des ersten Ausführungsbeispiels , Fig. 5 in einein Längsschnitt ein weiteres Warmband, welches zur Herstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Metallbandes verwendet wird,
Fig. 6 in einem Längsschnitt ein zweites
Aus führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Metallbands hergestellt aus dem Warmband aus Fig. 5,
Fig . 7 in einem Diagramm die zugehörigen Zugfestigkeit,
Streckgrenze und Bruchdehnung des zweiten Ausführungsbeispiels und Fig . 8 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Platine hergestellt aus dem Metallband gemäß Fig. 6.
In Fig . 1 ist. ein Warmband 1 dargestellt , welches über die Arbeitswalzen 7a, 7b durch Veränderung des Walzspaltes während des Walzens warmgewalzt worden ist, so dass Bereiche 2 , 3 , 4, 5 , 6 hergestellt werden, welche verschiedene Dicken aufweisen . In den Übergangsbereichen 3 , 5 zwischen den
Bereichen 2 , 4 , 6 verändert sich die Dicke des Metallbandes 1 kontinuierlich . Wie in Fig . 1 zu erkennen ist , kann
beispielsweise die DickenVeränderung lediglich durch die Änderung der Position einer Arbeitswal ze erfolgen .
Vorstellbar ist aber auch das beide Arbeitswal zen 7a, 7b in ihrer Position verschiebbar sind . Für das Warmband ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Werkstoff „X-IP1000" gewählt worden, welcher als
Hauptlegierungskomponenten neben Eisen einen Kohlenstoffgehalt von 0,6 Gew. -%, einen Mangangehalt von 22 Gew.-% und einen Siliziumgehalt von 0,2 Gew . -% aufweist. Dieser Stahl gehört damit zu den hochmanganhaltigen Stählen . Prinzipiell sind aber, wie bereits ausgeführt. , alle
Stahlgüten geeignet , um durch Verfestigung beim Kaltwalzen vari ierende Zugfestigkeiten , Streckgrenzen und/oder
Bruchdehnungen bereitzustellen .
Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Übergangsbereiche 3 , 5 mit einer Länge von 50 mm gewählt worden, wobei die Bereiche 2 , 6 mit verringerter Warmbanddicke eine Länge von jeweils 200 mm und der Bereich 4 mit erhöhter Wanddicke eine Länge von etwa 800 mm aufweist . Als Wanddicken sind beispielsweise 1 , 8 mm in den Bereichen mit verringerter Wanddicke und 2 mm in den Bereichen mit größerer Wanddicke vorgesehen .
Selbstverständlich können, wie auch das zweite
Ausführungsbeispiel zeigt , andere Längenverhältnisse gewählt werden . Fig. 2 zeigt das Warmband aus Fig. 1 nach dem Kaltwalzen. Die Dicke des Metallbandes 1 nach dem Kaltwalzen beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einheitlich 1 , 8 mm, so dass der Bereich mit erhöhter Warmbanddicke 4 einen Abwalzgrad von etwa 10 % aufweist . Alle übrigen Bereiche weisen einen
Abwalzgrad von weniger als 10 % bzw . 0 % auf . Aufgrund der in den Übergangsbereichen 3 , 5 kontinuierlich ansteigenden Wanddicke zum Bereich 4 des Metallbandes 1 hin, ändern sich nach dem Kaltwal zen auch in diesen Bereichen kontinuierlich der Abwalzgrad und damit die mechanischen Eigenschaften, beispielsweise die Zugfestigkeit, die Streckgrenze und/oder die Bruchdehnung . Dies kann an dem Diagramm in Fig . 3 abgelesen werden . Im Bereich 2 beträgt die Zugfestigkeit zunächst über 1000 MPa, was dem Ausgangszustand bei einem Abwalzgrad von 0 %
entspricht und wächst im Übergangsbereich 3 auf etwa 1200 MPa an . Im Bereich 4 mit maximalem Abwalzgrad verbleibt die
Zugfestigkeit bei mehr als 1200 MPa und fällt erst im Bereich 5 auf den ursprünglichen Wert , welcher im Bereich 6 erreicht wird, ab . Ein ähnliches Verhalten zeigt auch die
Streckgrenze , wobei die Änderung der St reckgrenze bei einem Abwalzgrad von 10 % noch deutlicher ausfällt , da in dem
Bereich mit höherem Abwalzgrad, eine Steigerung der
Streckgrenze von 500 MPa auf etwa mehr als 800 MPa erfolgt . Die Änderungen, welche durch die Verfestigung hervorgerufen werden, hängen stark vom Werkstoff ab, so dass die gezeigten Werte spezifisch für diesen Werkstoff „X-IP1000" anzusehen sind .
Durch das flexible Walzen werden also Übergangsbereiche geschaffen, in welchen sich die mechanischen Eigenschaften, wie Fig. 3 auch zeigt, die Bruchdehnung, kontinuierlich ändern . D e relativen Änderungen sind dabei abhängig von dem Werkstoff, welcher für die Hersteilung des erfindungsgemäßen Metallbandes 1 verwendet wird. In dem erfindungsgemäßen Metallband 1 wechseln sich also dann Abschnitte mit erhöhter Zugfestigkeit und Streckgrenze bei verringerter Bruchdehnung mit Bereichen höherer Bruchdehnung und verringerter
Zugfestigkeit sowie verringerter Streckgrenze ab . Bevorzugt ist eine periodische Anordnung dieser Bereiche vorgesehen, so dass auf einfache Weise identische Platinen aus dem
Metallband hergestellt werden können . Eine solche Platine zeigt be ispielswei se Fig . 4 in einer Draufsicht . Die Platine kann beispielsweise eine Breite von 400 mm und eine Länge von 1300 mm aufweisen . Die Bereiche 2 und 6 mit verringerter Zugfestigkeit und Streckgrenze sowie erhöhter Bruchdehnung sind 200 mm lang , wohingegen die
Übergangsbereiche 3 , 5, welche zwischen den Bereichen 2 und 4 bzw. 4 und 6 der Platine angeordnet sind, eine Länge von nur 50 mm aufweisen . Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird in den Fig . 5 bis 8 erläutert . Zunächst ist in Fig . 5 ein flexibel gegossenes Warmband 8 aus einem Rostfrei-Edel stahl der Güte 1.4318 dargestellt, welches Bereiche 9 , 10 , 11 mit unterschiedlichen Dicken bereitstellt . Die Dicke des Warmbandes 8 beträgt beispielsweise im Bereich 9 1,7 mm und in dem Bereich 11
1 , 9 mm. Nach dem Kaltwalzen auf eine Enddicke von 1 , 62 mm ist der Bereich 9 des Metallbandes 8 mit einem Abwalzgrad von 5 % abgewalzt, wie Fig . 6 zeigt. Im Übergangsbereich 10 steigert sich der Abwalzgrad dann auf 15 % , wie er beispielswei se im Bereich 11 erreicht wird . Aufgrund dieser unterschiedlichen Abwal zgrade , die einerseits 5 % und mehr betragen, erreicht das so hergestellte Kaltband einerseits deutlich geänderte Eigenschaften im Vergleich zum Ausgangsprodukt vor dem
Kaltwalzschritt (Rp0,2 = 340 MPa, Rm = 730 MPa und A80 = 48 %) und andererseits deutlich variierende Eigenschaften zwischen den einzelnen Bereichen mit unterschiedlichen Abwalzgraden . Dies kann wiederum an dem Diagramm in Fig . 7 abgelesen werden, in welchem die Streckgrenze , die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung des Materials in den verschiedenen Bereichen dargestellt ist . In Fig. 8 ist nun die Platine in einer Draufsicht dargestellt . Die Platine 8a weist einen etwas mehr als 400 mm langen Bereich auf , in welchem der Abwalzgrad relativ gering ist und die geringeren Zugfestigkeiten und Streckgrenzen bei verbesserter Bruchdehnung erzielt werden . Der mindestens
100 mm betragende Übergangsbereich 10 der Platine weist eine sich kontinuierlich vergrößernde Zugfestigkeit bzw .
Streckgrenze auf, welche letztlich in den Werten für den stärker abgewalzten Bereich 11 der Platine münden . Der
Bereich mit möglichst hohem Abwalzgrad kann beispielsweise etwa 900 mm lang sein .
Die erfindungsgemäßen Platinen aus Fig . 4 und Fig . 8 können zu Bauteilen für den Fahrzeugbau, insbesondere zu
Strukturbauteilen (nicht dargestellt ) verarbeitet werden , wobei sie auf die spezifischen Belastungen optimal angepasst sind . Beispielsweise aus Gründen des Korrosionsschutzes können die Platinen vor oder nach der Umformung zu einem Bauteil noch mit einer organischen und/oder anorganischen Beschichtung (nicht dargestellt) , beispie1sweise einer
Verzinkung, versehen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Metallband (1, 8) hergestellt aus Stahl durch Erzeugen eines Warmbandes (1, 8 ) durch Warmwalzen und Kaltwalzen des Metallbandes ( 1 , 8),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Metallband (1, 8) nach dem Kaltwalzen eine konstante Metallbanddicke und abschnittsweise Bereiche (2, 3, 4 , 5, 6, 9, 10 , 11 ) mit variierenden mechanischen Eigenschaften aufweist .
2. Metallband nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Bereiche (2 , 3 , 4, 5 , 6 , 9 , 10 , 11 ) mit variierenden mechanischen Eigenschaften verschiedene Zugfest igkeiten, Streckgrenzen und/oder Bruchdehnungen aufweisen.
3. Metallband nach Anspruch 1 oder 2 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s kalt zu walzende Metallband (1, 8) durch flexibles
Warmwalzen, durch flexibles Gießen oder durch flexibles Kaltwalzen mit nachfolgender Glühung hergestellt ist, so dass das Metallband vor dem Kaltwalzen Bereiche (2 , 3, 4, 5 , 6, 9 , 10, 11 ) mit variierenden Dicken aufweist , die Bereiche ( 2 , 3 , 4 , 5 , 6, 9 , 10 , 11 ) variierender Dicke nach dem Kaltwalzen variierende Abwalzgrade aufweisen und optional periodisch angeordnet sind .
4. Metallband nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zwischen den Bereichen (2, 4, 6, 9, 11) des Metallbandes mit variierenden mechanischen Eigenschaften
Übergangsbereiche ( 3 , 5, 10 ) angeordnet sind, in welchen sich die mechanischen Eigenschaften, insbesondere
Zugfestigkeiten, Streckgrenzen und/oder Bruchdehnungen zumindest teilweise kontinuierlich verändern . 5. Metallband nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dicke des Metallbandes (1, 8 ) 0,
5 mm bis 3 mm
beträgt .
6. Metallband nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Metallband (1, 8 ) aus hochmanganhaltigen Stählen , Rostfrei-Edelstählen, Restaustenit- oder
Dualphasenstählen besteht und optional eine organische und/oder anorganische Beschichtung aufweist.
7. Platine hergestellt aus einem Metallband nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Platine ( la, 8a) eine konstante Dicke aufweist, aus einem einzigen StahlWerkstoff besteht und abschnittsweise Bereiche (2 , 3 , 4, 5 , 6, 9, 10, 11 ) mit variierenden mechanischen Eigenschaften aufweist . 8. Plat ine nach Anspruch 7 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Platine zwischen den Bereichen (2, 4, 6, 11 ) mit variierenden mechanischen Eigenschaften Übergangsbereiche ( 3 , 5, 10 ) aufweist , in welchen sich die mechanischen Eigenschaften zumindest teilweise kontinuierlich ändern .
Platine nach Anspruch 7 oder 8 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Bereiche (2, 3, 4, 5, 6, 9, 10 , 11 ) mit variierenden mechanischen Eigenschaften unterschiedliche
Zugfestigkeiten, Streckgrenzen und/oder Bruchdehnungen aufweisen .
Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes aus Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem aus einer Bramme aus Stahl durch flexibles Warmwalzen, durch flexibles Gießen oder durch flexibles Kaltwalzen mit einer nachfolgenden Glühung ein Metallband mit Bereichen mitvari ierender Metallbanddicke bereitgestellt wird und das Metallband auf eine konstante Enddicke kaltgewalzt wird .
Verfahren nach Anspruch 10 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Abwalzgrad beim Kaltwal zen in den Bereichen des Metallbandes mit größerer Metallbanddicke bis zu 50 % , vorzugsweise bis zu 20 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Abwalzgrad des Metallbandes in den Bereichen mit geringerer Metallbanddicke beim Kaltwalzen 0 % bis 10 % beträgt .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s aus dem Metallband nach dem Kaltwalzen und einer
optionalen organischen und/oder anorganischen
Beschichtung des fertig gewalzten Metallbandes Platinen aus dem Metallband zugeschnitten werden .
14. Verwendung einer Platine nach einem der Ansprüche 7 bis 9 im Fahrzeugbau, Kraftfahrzeugbau und Schienenfahrzeugbau, vorzugsweise als umgeformtes Strukturbauteil .
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