EP2948572A1 - Methods for creating a flat steel product with an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure and flat steel product of such a type - Google Patents

Methods for creating a flat steel product with an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure and flat steel product of such a type

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Publication number
EP2948572A1
EP2948572A1 EP14701377.5A EP14701377A EP2948572A1 EP 2948572 A1 EP2948572 A1 EP 2948572A1 EP 14701377 A EP14701377 A EP 14701377A EP 2948572 A1 EP2948572 A1 EP 2948572A1
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EP
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casting
amorphous
steel
cooled
cast
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14701377.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dorothée DORNER
Christian Höckling
Harald Hofmann
Matthias Schirmer
Markus DAAMEN
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21D2201/00Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/03Amorphous or microcrystalline structure

Definitions

  • the invention relates to methods for producing a
  • Flat steel product having an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure, the fine-crystalline structure having particle sizes in the range from 10 to 10000 nm, and a flat steel product having an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure of this type.
  • a molten steel in a casting device becomes a
  • Casting device whose casting area on at least one of its longitudinal sides by a during the
  • Casting in the casting direction moving and cooled wall is formed, poured into a cast strip.
  • the region of the casting device in which the cast strip is formed is referred to as the "casting region”.
  • Steel flat products of the type mentioned above can be produced by strip casting.
  • the molten steel is cast with a casting device in which the casting region or solidification region in which the cast strip is formed is delimited on at least one of its longitudinal sides by a wall that is continuously moving during the casting process.
  • the direction of rotation of the casting rolls is chosen such that the melt and with it the shells formed from it on the casting rolls are transported into the casting gap.
  • the trays entering the casting gap are compressed to the cast strip under the effect of sufficient banding force.
  • Another pouring device for strip casting is based on the principle of "belt casting” technology.
  • liquid steel is introduced via a feed system poured round casting tape.
  • the direction of the tape is chosen so that the melt is conveyed away from the feed system.
  • Above the lower first casting belt may be arranged a second casting belt, the
  • Process at least one casting belt the mold through which the cast strip is formed.
  • the respective casting belt is cooled intensively, so that with the
  • relevant casting tape in contact melt is solidified at the turning away from the feed system reversal point of the casting belt to form a band, which from the casting belt
  • the cast strip emerging from the respective casting device is drawn off, cooled and the
  • This further processing may include a heat treatment and a hot rolling.
  • the particular advantage of strip casting here is that the steps following the tape casting can be completed in a continuous, uninterrupted sequence.
  • Steel strips with an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure are suitable, alloys based on iron and one or more elements from the group "B, C, Si, P, Ga” may be, in addition to these elements in addition contents of Cr, Mo, W, Ta, V, Nb, Mn, Cu, Al, Co and rare earths may be present. From alloys composed in this way, tapes cast by strip casting are to be produced, which are fine-grained, nanocrystalline or nearly
  • nanocrystalline structure in which more than 90% of the grains are 5 .mu.m to 1 m in size, the melting point of the steel making up the cast strip being in the range of 800-1500.degree. C., the critical one
  • Cooling rate of the steel is less than 10 5 K / s and the cast strip contains ⁇ -Fe and / or ⁇ -Fe phases.
  • P contains and should have optimized magnetic properties.
  • Thin bands will be a suitably compound
  • Chromium content of more than 15 wt .-% is known in which a molten steel is poured in a horizontal strip caster, which comprises a melting furnace, a ladle and a conveyor belt for receiving and cooling of flowing out of the ladle liquid steel strip.
  • the thickness of the steel strips produced in this way is 8 - 25 mm. What cooling rates can be achieved in such a system and if they would be suitable, for example one of the above explained steel flat products remains open.
  • the object of the invention was to provide practical methods for the production of flat steel products which have an amorphous
  • a flat steel product should be specified, which can be produced inexpensively in a practical way.
  • a flat steel product is understood a cast or rolled steel strip or sheet and derived therefrom blanks, blanks or the like.
  • fine crystalline microstructure provides that the molten steel next to iron and production-related unavoidable
  • Composite steel alloys are particularly suitable for amorphous or teilamorphe solidification.
  • the said alloy pairs are supplemented by one or two other alloying elements of the group "Si, B, C, P".
  • the alloying elements of the group "Si, B, C, P" which are not within the specifications according to the invention, although present in measurable levels, where they may have an effect, but in which they at most subordinate contribute to the formation of the invention sought after structure.
  • two elements from the group "Si, B, C, P" must be present in the levels specified in accordance with the invention in a product for the production of flat steel product according to the invention, which is not
  • composition of a steel according to the invention thus comprises as obligatory constituents at least two of the elements boron, silicon, carbon and phosphorus as well as the remainder iron and unavoidable impurities.
  • a flat steel product produced according to the invention has a finely crystalline microstructure with particle sizes in the range from 10 to 10,000 nm, it being possible in practice to regularly produce flat steel products whose grain sizes are limited to a maximum of 1000 nm.
  • the C content can be set to at least 1.0% by weight, especially 1.5% by weight.
  • Si content% Si is 2.0% by weight ⁇ % Si ⁇ 6.0% by weight, in particular 3, 0 wt .-% ⁇ % Si ⁇ 5.5 wt .-%, if for the B content% B is 1.0 wt .-% ⁇ % B ⁇ 3.0 wt .-%, in particular
  • each one or more of the elements Si, B, C and P are added in the specified narrow confined levels, while the other elements of the group "Si, B, C, P" are added within the maximum allowable according to the invention. Similarly, it may be appropriate to each of each in
  • the invention in addition to Fe and unavoidable impurities, it may be limited to Si, B, C and P for certain properties of the resulting steel
  • Salary ranges are (in% by weight):
  • AI up to 10.0%, especially up to 5.0 o
  • N up to 0.5%, in particular up to 0.2 o
  • V up to 2.0%.
  • N can be considered as a possible substituent for C.
  • the molten steel can in each case optionally (in% by weight) at least 0.1% Cu, at least 0.5% Cr, at least 1.0% AI and at least 0.005% N included.
  • the steel alloy according to the invention can be used in the steel industry and comparatively
  • alloyed flat steel product with an amorphous, partially amorphous or fine crystalline structure are in the range of 100 - 1100 K / s.
  • a variant of the method according to the invention for producing a steel strip with an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure is based on the fact that a
  • composite molten steel is poured in a casting device into a cast strip whose casting region, in which the cast strip is formed, is formed on at least one of its longitudinal sides by a moving during the casting operation and cooled wall.
  • moving in the casting operation wall may be formed in particular by two counter-rotating casting rolls or a moving during the casting operation in the casting direction band.
  • the molten steel is cooled by contact with the moving wall with at least 200 K / s.
  • composition of the steel according to the invention for all the inventive methods presented here as well as for a flat steel product according to the invention.
  • Crystallization temperature T x by the resulting nucleation and crystallization a fine crystalline structure are produced.
  • the procedure has the advantage that the fine granularity can be set very precisely, with a very homogeneous particle size distribution with very little due to the large number of crystallization nuclei forming
  • an additional cooling device can be provided which directly adjoins the casting area of the casting device used for casting the cast strip
  • the molten steel can safely with the cooling rate according to the invention predetermined to below the glass transition temperature T G. be cooled to an amorphous or partially amorphous
  • the additional cooling device ensures that in cases where it is in the casting of the
  • Cooling of the band is continued after the casting area so quickly that the microstructure state to be generated according to the invention is reliably achieved.
  • Another advantage of the additional, subsequent to the casting device cooling is that with such a cooling a special
  • the cooling can be carried out so that the glass transition temperature T G accelerates, but is not cooled in a sufficient for the expression of a fully amorphous structure speed.
  • the cast strip may indeed be cooled accelerated according to the specifications of the invention, but this cooling before reaching the
  • Another way to produce a flat steel product according to the invention with a fine-crystalline structure is to first produce a ribbon with an amorphous or partially amorphous microstructure, which is then melted by an annealing process and crystallization caused thereby
  • Crystallization takes place at a plurality of crystal nuclei and therefore the forming crystal grains are distributed very uniformly in the material.
  • the crystallization temperature T x which is important for the expression of the finely crystalline microstructure, is in the
  • the inventively required if necessary additional cooling device can be designed so that a cooling medium is added directly to the cast strip becomes.
  • This cooling medium may be water, liquid nitrogen or another equivalent
  • cooling gases such as gaseous
  • Nitrogen, hydrogen, a gas mixture or water mist, are applied.
  • Suitable cooling devices for this purpose are known from the prior art (KR2008 / 0057755A).
  • Cooling speed depends, among other things, on the particular composition of the molten steel. Thus, it may be appropriate to provide the cooling rates of more than 250 K / s, more than 450 K / s or even more than 800 K / s.
  • a particular aspect of finely crystalline steels of the type produced according to the invention is their ability to undergo structural superplasticity. Consequently, based on flat steel products according to the invention, the most complex component geometries can be achieved by grain boundary sliding operations at elevated temperatures (thermal activation).
  • Composition typically annealing times of 2 s - 2 h sufficient.
  • the strip thicknesses with which the cast and cooled strip according to the invention leaves the casting gap are typically in the range from 0.8 to 4.5 mm, in particular 0.8 to 3.0 mm.
  • the cast strip may be subjected to hot rolling in which the hot rolling start temperature should be 500-1000 ° C.
  • Microstructure can be optimized by, for example, in poured state still existing cavities are closed.
  • the hot rolling may take place at a temperature in the range between the glass transition temperature T G and the crystallization temperature T x
  • hot rolling start temperature are hot rolled to the hot strip.
  • the method according to the invention is suitable, for example, for a two-roller casting device whose revolving axes rotate relative to one another about axes parallel to one another and which form a continuously moving cooled longitudinal wall of the casting area in the casting direction in which the strip is formed.
  • the methods of the invention require only minor changes to existing methods and devices for the continuous production of close-to-scale flat steel products.
  • FIG. 1 shows schematically a device for producing cast strip in FIG. 1
  • the plant 1 for producing a cast strip B comprises a casting device 2, which is constructed as a conventional two-roller casting device and
  • rollers 3,4 are arranged with a thickness defining the thickness D of the cast strip B to be produced, and thus delimit on their longitudinal sides a casting area 5 in the form of a casting gap, in which the cast strip B is formed.
  • the casting area 5 is sealed in a likewise known manner by side plates (not visible here), which are pressed against the end faces of the rollers 3, 4.
  • the intensively cooled rollers 3, 4 rotate and in this way form longitudinal walls of a casting mold formed by the rollers 3, 4 and the side plates, which move continuously in the casting operation.
  • the direction of rotation of the rollers 3,4 is in the direction of gravity R in the casting area 5 inside
  • melt S solidifies when it touches the peripheral surface of the rollers 3,4, due to the there taking place intense heat dissipation to one shell.
  • the adhering to the rollers 3.4 shells are by the rotation of the rollers 3,4 in the
  • Cooling power and the band forming force K are coordinated so that the continuously emerging from the casting area 5 cast strip B is largely completely solidified.
  • the cast strip B following the casting area 5, enters a cooling device 7, which applies a cooling medium to the cast strip B, so that it cools further.
  • the cooling by the cooling device 7 sets in the immediate connection to the casting area 5 and takes place so strong that the temperature T of the cast strip B decreases steadily until they are below the glass transition temperature T G of each potted
  • Crystallization temperature Tx of each potted molten steel S lying annealing temperature T G i üh over a glow time t G iu h is heated.
  • Heat treatment is the controlled formation of a fine crystalline microstructure with grain sizes ranging from 10 to 10,000 nm in the cast strip B.
  • the cast strip B thus heat treated is then hot rolled in a hot rolling mill 9 to hot strip WB.
  • a cast strip B has been produced in each case from three steel melts S with the compositions Z1, Z2, Z3 given in Table 1.
  • Composition Z1, Z2, Z3 is the thickness D of the strips B cast from the respective molten steel S, the cooling rate AR achieved in each case during the cooling of the melt S in the casting region 5, which in each case occurs during the cooling of the cast strip B in FIG the additional cooling device 7 scored cooling rate ARZ and the target temperature T z of the additional cooling specified. Furthermore, in Table 2 of
  • the invention thus provides methods for producing a steel strip B having an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure with grain sizes in the range from 10 to 10000 nm and a correspondingly procured
  • a molten steel in a casting device (2) is cast into a cast strip (B) and cooled down at an accelerated rate.
  • the melt contains besides Fe and
  • At least two further elements which belong to the group "Si, B, C, P" due to production-related unavoidable impurities.
  • the contents of these elements (in% by weight) Si: 1.2 to 7.0%, B: 0.4 to 4.0%, C: 0.5 to 4.0% , P: 1.5-8.0%.
  • Casting device (2) whose casting region (5) is formed on at least one of its longitudinal sides by a wall which moves and cools in the casting direction (G) during the casting operation, to form a cast strip (B)
  • molten steel (S) is cooled by contact with the moving cooled wall at a cooling rate of at least 200 K / s.

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Abstract

The invention provides methods for creating a 0.8 - 4.5 mm thick steel strip with an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure with grain sizes in the range from 10 - 10 000 nm and also a flat steel product of a corresponding type. According to the invention, for this purpose molten steel is cast in a casting device (2) to form a cast strip (B) and cooled at an accelerated rate. Apart from Fe and contaminants that are unavoidable for production reasons, the molten material contains at least two further elements from the group "Si, B, C, P". The following applies for the contents of these elements (in % by weight): Si: 1.2 - 7.0%, B: 0.4 - 4.0%, C: 0.5 - 4.0%, P: 1.5 - 8.0%. With a corresponding composition and a structure of a corresponding type, a flat steel product according to the invention has a hardness HV0.5 of 760 - 900.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines Stahlflachprodukts mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge und derart beschaffenes Stahlf achprodukt Process for producing a flat steel product with an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline microstructure and steel fiber product obtained in this way
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Erzeugen eines The invention relates to methods for producing a
Stahlflachprodukts mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge, wobei das feinkristalline Gefüge Korngrößen im Bereich von 10 - 10000 nm aufweist, sowie ein Stahlflachprodukt mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge dieser Art. Flat steel product having an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure, the fine-crystalline structure having particle sizes in the range from 10 to 10000 nm, and a flat steel product having an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure of this type.
Gemäß einer ersten Verfahrensvariante wird dabei eine Stahlschmelze in einer Gießeinrichtung zu einem According to a first variant of the method, a molten steel in a casting device becomes a
gegossenen Band vergossen und beschleunigt abgekühlt. poured cast tape and cooled accelerated.
Gemäß einer anderen Verfahrensvariante wird zum Erzeugen eines Stahlflachprodukts mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge, eine neben Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen mindestens zwei weitere Elemente aus der Gruppe "Si, B, C und P" enthaltende Stahlschmelze in einer According to another variant of the method, to produce a flat steel product having an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure, a steel melt containing at least two further elements from the group "Si, B, C and P" in addition to iron and impurities which are unavoidable in terms of production
Gießeinrichtung, deren Gießbereich an mindestens einer seiner Längsseiten durch eine sich während des Casting device whose casting area on at least one of its longitudinal sides by a during the
Gießbetriebs in Gießrichtung bewegende und gekühlte Wand gebildet ist, zu einem gegossenen Band vergossen. Als "Gießbereich" wird dabei der Bereich der Gießeinrichtung bezeichnet, in dem das gegossene Band geformt wird. Aus der WO 2008/049069 A2 ist es bekannt, dass sich Casting in the casting direction moving and cooled wall is formed, poured into a cast strip. In this case, the region of the casting device in which the cast strip is formed is referred to as the "casting region". From WO 2008/049069 A2 it is known that
Stahlflachprodukte der voranstehend genannten Art durch Bandgussverfahren erzeugen lassen. Beim Bandgießen wird die Stahlschmelze mit einer Gießeinrichtung vergossen, bei der der Gießbereich bzw. Erstarrungsbereich, in dem das gegossene Band geformt wird, an mindestens einer seiner Längsseiten durch eine während des Gießvorgangs kontinuierlich fortbewegte Wand begrenzt ist. Steel flat products of the type mentioned above can be produced by strip casting. In strip casting, the molten steel is cast with a casting device in which the casting region or solidification region in which the cast strip is formed is delimited on at least one of its longitudinal sides by a wall that is continuously moving during the casting process.
Ein Beispiel für ein solches endabmessungsnahes, An example of such a close-to-the-ground,
kontinuierliches Gießverfahren bzw. eine Gießeinrichtung zur Erzeugung eines Stahlflachprodukts ist die so continuous casting process or a casting device for producing a flat steel product is the like
genannte "Zwei-Rollen-Gießeinrichtung", in der called "two-roller caster", in the
Fachsprache auch als "Twin-Roller-Gießmaschine" Technical language also as "twin roller casting machine"
bezeichnet. Bei einer Zwei-Rollen-Gießvorrichtung designated. In a two-roller casting machine
rotieren im Gießbetrieb zwei achsparallel zueinander ausgerichtete Gießwalzen bzw. Gießrollen gegenläufig und begrenzen im Bereich ihres engsten Abstands einen den Gießbereich definierenden Gießspalt. Die Gießrollen sind dabei stark gekühlt, so dass die auf sie treffende rotate in the casting operation two parallel to each other aligned casting rolls or casting rolls in opposite directions and limit in the region of their closest distance a casting gap defining pouring gap. The casting rolls are strongly cooled, so that the hitting them
Schmelze zu jeweils einer Schale erstarrt. Die Melt solidified to one shell. The
Drehrichtung der Gießrollen ist dabei so gewählt, dass die Schmelze und mit ihr die aus ihr auf den Gießrollen gebildeten Schalen in den Gießspalt transportiert werden. Die in den Gießspalt gelangenden Schalen werden unter Wirkung einer ausreichenden Bandformungskraft zu dem gegossenen Band zusammengedrückt. The direction of rotation of the casting rolls is chosen such that the melt and with it the shells formed from it on the casting rolls are transported into the casting gap. The trays entering the casting gap are compressed to the cast strip under the effect of sufficient banding force.
Eine andere Gießeinrichtung zum Bandgießen basiert auf dem Prinzip der "Belt-Casting"- Technologie. Bei einer für das Belt-Casting-Verfahren bestimmten Gießeinrichtung wird flüssiger Stahl über ein Zuführsystem auf ein umlaufendes Gießband gegossen. Die Laufrichtung des Bands ist dabei so gewählt, dass die Schmelze vom Zuführsystem weggefördert wird. Oberhalb des unteren ersten Gießbands kann ein zweites Gießband angeordnet sein, das Another pouring device for strip casting is based on the principle of "belt casting" technology. In a casting casting casting machine, liquid steel is introduced via a feed system poured round casting tape. The direction of the tape is chosen so that the melt is conveyed away from the feed system. Above the lower first casting belt may be arranged a second casting belt, the
gegenläufig zum ersten Gießband umläuft . runs counter to the first casting belt.
Unabhängig davon, ob ein oder zwei Gießbänder vorgesehen sind, begrenzt auch bei den voranstehend genannten Regardless of whether one or two casting tapes are provided, limited even in the above
Verfahren mindestens ein Gießband die Kokille, durch die das gegossene Band gebildet wird. Das jeweilige Gießband wird dabei intensiv gekühlt, so dass die mit dem Process at least one casting belt the mold through which the cast strip is formed. The respective casting belt is cooled intensively, so that with the
betreffenden Gießband in Kontakt kommende Schmelze am vom Zufuhrsystem abgewandten Umkehrpunkt des Gießbands zu einem Band verfestigt ist, das von dem Gießband relevant casting tape in contact melt is solidified at the turning away from the feed system reversal point of the casting belt to form a band, which from the casting belt
abgenommen werden kann. can be removed.
Das aus der jeweiligen Gießeinrichtung austretende gegossene Band wird abgezogen, abgekühlt und der The cast strip emerging from the respective casting device is drawn off, cooled and the
Weiterverarbeitung zugeleitet. Diese Weiterverarbeitung kann eine Wärmebehandlung und ein Warmwalzen umfassen. Der besondere Vorteil des Bandgießens besteht hier darin, dass die auf das Bandgießen folgenden Ärbeitsschritte in einer kontinuierlichen, unterbrechungsfreien Abfolge absolviert werden können. Forward processing forwarded. This further processing may include a heat treatment and a hot rolling. The particular advantage of strip casting here is that the steps following the tape casting can be completed in a continuous, uninterrupted sequence.
In der oben bereits erwähnten WO 2008/049069 A2 ist erwähnt, dass Stähle, die zur Herstellung von In the above-mentioned WO 2008/049069 A2 it is mentioned that steels used for the production of
Stahlbändern mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge geeignet sind, Legierungen auf Basis von Eisen und einem oder mehreren Elementen aus der Gruppe "B, C, Si, P, Ga" sein können, wobei neben diesen Elementen zusätzlich Gehalte an Cr, Mo, W, Ta, V, Nb, Mn, Cu, AI, Co und Seltene Erden vorhanden sein können. Aus derart zusammengesetzten Legierungen sollen sich durch Bandgießen gegossene Bänder erzeugen lassen, die ein feinkörniges, nanokristallines oder nahezu Steel strips with an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure are suitable, alloys based on iron and one or more elements from the group "B, C, Si, P, Ga" may be, in addition to these elements in addition contents of Cr, Mo, W, Ta, V, Nb, Mn, Cu, Al, Co and rare earths may be present. From alloys composed in this way, tapes cast by strip casting are to be produced, which are fine-grained, nanocrystalline or nearly
nanokristallines Gefüge aufweisen, bei dem mehr als 90 % der Körner 5 Ä - 1 m groß sind, wobei der Schmelzpunkt des Stahls, aus dem die gegossenen Bänder bestehen, im Bereich von 800 - 1500 °C liegt, die kritische have nanocrystalline structure in which more than 90% of the grains are 5 .mu.m to 1 m in size, the melting point of the steel making up the cast strip being in the range of 800-1500.degree. C., the critical one
Abkühlgeschwindigkeit des Stahls weniger als 105 K/s beträgt und die gegossenen Bänder α-Fe- und / oder γ-Fe- Phasen enthalten. Cooling rate of the steel is less than 10 5 K / s and the cast strip contains α-Fe and / or γ-Fe phases.
Die in der WO 2008/049069 A2 wiedergegebenen Überlegungen beschränken sich auf eine Erörterung der für die The considerations reproduced in WO 2008/049069 A2 are limited to a discussion of those for the
Erzeugung von gegossenem Band mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge zweckmäßigen Arbeitsschritte . Production of cast strip with an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline microstructure expedient steps.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der US 6,416,879 Bl ein Fe-basiertes amorphes In addition to the prior art explained above, US Pat. No. 6,416,879 B1 discloses an Fe-based amorphous material
Dünnband mit einer Dicke von 10 - 100 μιη bekannt, das in Atom-% 78 - 90 % Fe, 2 - 4,5 % Si, 5 - 16 B %, 0,02 - 4 % C und 0,2 - 12 % P enthält und optimierte magnetische Eigenschaften besitzen soll. Zur Herstellung des Thin strip with a thickness of 10-100 μm, which is available in atomic% 78-90% Fe, 2-4.5% Si, 5-16% B, 0.02-4% C and 0.2-12%. P contains and should have optimized magnetic properties. For the production of
Dünnbands wird eine entsprechend zusammengesetzte Thin bands will be a suitably compound
Schmelze unter Laborbedingungen auf eine schnell Melt under laboratory conditions on a fast
rotierende Kühlwalze gegossen, erstarrt dort und wird dann von der Walze abgezogen. Auf diese Weise werden Gießgeschwindigkeiten erreicht, die im Bereich von ca. 25 m/s liegen. Weiter wird erwähnt, dass die Herstellung eines solchen Dünnbands auch in einer Zwei-Walzen- Gießmaschine gelingen soll. Jedoch fehlen hierzu weitere Erläuterungen. Auch geht aus diesem Stand der Technik nicht hervor, wie die bekannte Vorgehensweise in der großtechnischen Praxis, in der größere Blechdicken und andere Eigenschaften des erhaltenen Bands gewünscht werden, umgesetzt werden könnte. cast rotating cooling roller, solidifies there and is then removed from the roller. In this way, casting speeds are achieved, which are in the range of about 25 m / s. It is also mentioned that the production of such a thin strip should also succeed in a two-roll casting machine. However, more are missing Explanations. Also, it is not apparent from this prior art, as the known approach in the industrial practice, in the larger sheet thicknesses and other properties of the resulting tape are desired, could be implemented.
Ein dem voranstehend beschriebenen Stand der Technik ähnlicher Stand der Technik ist aus der US 4,219,355 bekannt. Dort besteht ebenfalls die Zielrichtung, ein dünnes, folienartiges Band mit einer Dicke von 30 - 100 μιη herzustellen, das optimierte magnetische Eigenschaften besitzt. Zu diesem Zweck wird auch in diesem Fall eine geeignet zusammengesetzte Schmelze auf eine rotierende Walze gegossen, auf der es mit einer Geschwindigkeit von 105 - 106 °C/s abgekühlt wird, um ein amorphes Gefüge zu erzeugen. Dabei bleibt ebenso offen, wie dies in der Praxis großtechnisch umgesetzt werden soll, wenn A prior art similar to the prior art described above is known from US 4,219,355. There is also the goal of producing a thin, film-like tape with a thickness of 30 - 100 μιη, which has optimized magnetic properties. For this purpose, also in this case, a suitably composed melt is poured onto a rotating roll, where it is cooled at a rate of 10 5 - 10 6 ° C / s to produce an amorphous structure. It remains just as open as this should be implemented on a large scale in practice, if
Flachprodukte größerer Dicke und mit einem anderen Flat products of greater thickness and with another
Anforderungsprofil erzeugt werden sollen. Requirement profile should be generated.
Aus der DE 10 2009 048 165 AI ist schließlich ein From DE 10 2009 048 165 AI is finally a
Verfahren zum Bandgießen eines Stahls mit einem Method for strip casting a steel with a
Chromgehalt von mehr als 15 Gew.-% bekannt, bei dem eine Stahlschmelze in einer horizontalen Bandgießanlage vergossen wird, die einen Schmelzofen, eine Gießpfanne und ein Transportband zur Aufnahme und zum Abkühlen eines aus der Gießpfanne herausfließenden flüssigen Stahlbands umfasst. Die Dicke der so hergestellten Stahlbänder beträgt 8 - 25 mm. Welche Abkühlgeschwindigkeiten bei einer solchen Anlage erzielt werden können und ob sie geeignet wären, beispielsweise eines der voranstehend erläuterten Stahlflachprodukte herzustellen, bleibt dabei offen . Chromium content of more than 15 wt .-% is known in which a molten steel is poured in a horizontal strip caster, which comprises a melting furnace, a ladle and a conveyor belt for receiving and cooling of flowing out of the ladle liquid steel strip. The thickness of the steel strips produced in this way is 8 - 25 mm. What cooling rates can be achieved in such a system and if they would be suitable, for example one of the above explained steel flat products remains open.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand daher die Aufgabe der Erfindung darin, praxisgerechte Verfahren zur Herstellung von Stahlflachprodukten anzugeben, die ein amorphes, Against the background of the prior art explained above, therefore, the object of the invention was to provide practical methods for the production of flat steel products which have an amorphous,
teilamorphes oder feinkörniges Gefüge besitzen. have teilamorphes or fine-grained structure.
Darüber hinaus sollte ein Stahlflachprodukt angegeben werden, das sich auf praxisgerechte Weise kostengünstig herstellen lässt. Als Stahlflachprodukt wird dabei ein gegossenes oder gewalztes Stahlband oder -blech sowie daraus gewonnene Platinen, Zuschnitte oder desgleichen verstanden . In addition, a flat steel product should be specified, which can be produced inexpensively in a practical way. As a flat steel product is understood a cast or rolled steel strip or sheet and derived therefrom blanks, blanks or the like.
Ein gemäß der Erfindung diese Aufgabe lösendes Verfahren ist in Anspruch 1 angegeben. A according to the invention this object solving method is given in claim 1.
In Bezug auf das Stahlflachprodukt besteht die With regard to the flat steel product, the
erfindungsgemäße Lösung der voranstehend angegebenen Aufgabe darin, dass ein solches Stahlflachprodukt die in Anspruch 15 genannten Merkmale besitzt. inventive solution of the above-stated object is that such a flat steel product has the features mentioned in claim 15.
Den verschiedenen hier genannten Verkörperungen der Erfindung liegt der gemeinsame Gedanke zu Grunde, dass sich durch endabmessungsnahe Gießverfahren The various embodiments of the invention mentioned here are based on the common idea that by casting methods close to the final dimensions
Stahlflachprodukte erzeugen lassen, die aus amorph, teilamorph oder nanokristallin bzw. feinkristallin erstarrenden Stählen bestehen. Dabei sind die Produce flat steel products, which consist of amorphous, teilamorph or nanocrystalline or fine crystalline solidifying steels. Here are the
erfindungsgemäß jeweils verarbeiteten Stähle so According to the invention respectively processed steels so
zusammengesetzt, dass sich der gewünschte Gefügezustand sicher einstellt. Wenn hier im Zusammenhang mit composed, that the desired structure state safely set. If related here with
Stahllegierungen "%"-Angaben gemacht werden, sind diese immer als "Gew.-%" zu verstehen, sofern nichts anderes ausdrücklich angegeben ist. Steel alloys "%" statements are always to be understood as "% by weight", unless otherwise stated.
Gleichzeitig nennt die Erfindung Betriebsbedingungen, mit denen sich mit für die Praxis hinreichender At the same time, the invention mentions operating conditions which are more adequate for practical use
Reproduzierbarkeit aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen mindestens zwei weitere Elemente aus der Gruppe "Si,B,Cu,P" enthält, gegossene Bänder mit amorpher, teilamorpher oder feinkristalliner Struktur erzeugen lassen. Reproducibility from a steel containing, in addition to iron and unavoidable impurities, at least two further elements from the group "Si, B, Cu, P", cast cast strips of amorphous, partially amorphous or fine crystalline structure.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen eines The inventive method for generating a
Stahlbands mit einem amorphen, teilamorphen oder Steel bands with an amorphous, partially amorphous or
feinkristallinen Gefüge sieht vor, dass die Stahlschmelze neben Eisen und herstellungsbedingt unvermeidbaren fine crystalline microstructure provides that the molten steel next to iron and production-related unavoidable
Verunreinigungen mindestens zwei weitere Elemente aus der Gruppe "Si, B, C, P" enthält. Dabei liegen gemäß der Erfindung die Gehalte der jeweils mindestens vorhandenen beiden Elemente aus der Gruppe "Si, B, C, P" jeweils in folgenden Bereichen (in Gew.-%): Contains at least two other elements from the group "Si, B, C, P". In this case, according to the invention, the contents of the respectively at least two elements from the group "Si, B, C, P" are in each case in the following ranges (in% by weight):
Si : 1,2 - 7,0 o, Si: 1.2 - 7.0 o,
o /  o /
B: 0,4 - 4,0 o.  B: 0.4 - 4.0 o.
o  O
C: 0,5 - 4,0 o,  C: 0.5 - 4.0 o,
o  O
P: 1,5 - 8,0 0,  P: 1.5-8.0 0,
Ό  Ό
Grundsätzlich werden erfindungsgemäß solche Legierungen bevorzugt, bei denen neben den jeweils In principle, such alloys are preferred according to the invention, in which, in addition to the respective
herstellungsbedingt unvermeidbaren, jedoch hinsichtlich der Eigenschaften der erfindungsgemäß erzeugten Stahlflachprodukte unwirksamen Bestandteilen neben Eisen nur zwei weitere Elemente der Gruppe "Si, B, C, P" in den erfindungsgemäß vorgegebenen Gehalten vorhanden sind. Bei solchen Legierungen sind dann im Stahl neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen jeweils nur die production-related unavoidable, but with respect to the properties of the invention produced Steel flat products ineffective constituents in addition to iron only two other elements of the group "Si, B, C, P" are present in the inventively given levels. In such alloys are then in steel next to Fe and unavoidable impurities only the
Legierungselementepaare Si und B, Si und C, Si und P, B und C, B und P oder C und P anwesend. Derart Alloy element pairs Si and B, Si and C, Si and P, B and C, B and P or C and P are present. so
zusammengesetzte Stahllegierungen sind insbesondere für eine amorphe oder teilamorphe Erstarrung geeignet. Composite steel alloys are particularly suitable for amorphous or teilamorphe solidification.
Erforderlichenfalls können dabei innerhalb der If necessary, you can do this within the
erfindungsgemäßen Vorgaben die genannten Legierungspaare um jeweils ein oder zwei andere Legierungselemente der Gruppe "Si, B, C, P" ergänzt werden. Dabei ist es genauso möglich, dass die Legierungselemente der Gruppe "Si, B, C, P", die jeweils nicht innerhalb der erfindungsgemäßen Vorgaben liegen, zwar in messbaren Gehalten vorhanden sind, bei denen sie zwar eine Wirkung haben mögen, bei denen sie jedoch allenfalls untergeordnet zur Ausbildung des erfindungsgemäß angestrebten Gefüges beitragen. D.h., erfindungsgemäß müssen in einem für die Erzeugung von erfindungsgemäßem Stahlflachprodukt jeweils zwei Elemente aus der Gruppe "Si, B, C, P" in den erfindungsgemäß vorgegebenen Gehalten vorhanden sein, was nicht According to the invention specifications the said alloy pairs are supplemented by one or two other alloying elements of the group "Si, B, C, P". It is equally possible that the alloying elements of the group "Si, B, C, P", which are not within the specifications according to the invention, although present in measurable levels, where they may have an effect, but in which they at most subordinate contribute to the formation of the invention sought after structure. In other words, according to the invention, in each case two elements from the group "Si, B, C, P" must be present in the levels specified in accordance with the invention in a product for the production of flat steel product according to the invention, which is not
ausschließt, dass die jeweils anderen Elemente der Gruppe "Si, B, C, P" in Gehalten vorhanden sind, die außerhalb der erfindungsgemäßen Vorgaben liegen. Eine Anwesenheit eines jeweils außerhalb der erfindungsgemäßen Vorgaben enthaltenen Legierungselements der Gruppe "Si, B, C, P" ist insbesondere dann möglich, wenn sein Gehalt unterhalb der erfindungsgemäß für den Gehalt an dem betreffenden Element vorgeschriebenen Untergrenze liegt. Die breiteste Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Stahls umfasst als Pflichtbestandteile somit wenigstens zwei der Elemente Bor, Silizium, Kohlenstoff und Phosphor sowie als Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen. Diese Elemente erweisen sich als besonders vorteilhaft, weil sie zu relativ geringen Kosten beschafft werden können. Mit den in den Ansprüchen genannten Gehalten an diesen Elementen ermöglicht das erfindungsgemäße excludes that the other elements of the group "Si, B, C, P" are present in levels that are outside the specifications of the invention. A presence of an alloying element of the group "Si, B, C, P" which is in each case outside the specifications according to the invention is possible in particular if its content is below the lower limit prescribed according to the invention for the content of the relevant element. The widest composition of a steel according to the invention thus comprises as obligatory constituents at least two of the elements boron, silicon, carbon and phosphorus as well as the remainder iron and unavoidable impurities. These elements prove to be particularly advantageous because they can be procured at relatively low cost. With the contents of these elements mentioned in the claims, the inventive
Herstellungsverfahren eine reproduzierbare Herstellung eines Stahlprodukts mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge. Ein erfindungsgemäß erzeugtes Stahlflachprodukt weist ein feinkristallines Gefüge mit Korngrößen im Bereich von 10 - 10000 nm auf, wobei sich in der Praxis regelmäßig Stahlflachprodukte erzeugen lassen, deren Korngrößen auf maximale 1000 nm beschränkt sind . Production method reproducible production of a steel product with an amorphous, partially amorphous or fine crystalline structure. A flat steel product produced according to the invention has a finely crystalline microstructure with particle sizes in the range from 10 to 10,000 nm, it being possible in practice to regularly produce flat steel products whose grain sizes are limited to a maximum of 1000 nm.
C in Gehalten von bis zu 4,0 Gew.-% fördert in C in contents of up to 4.0 wt .-% promotes in
erfindungsgemäß erzeugten Stahlflachprodukten die Steel flat products produced according to the invention
Ämorphisierung des Werkstoffs. Um diesen Effekt sicher zu erreichen, kann der C-Gehalt auf mindestens 1,0 Gew.-%, insbesondere 1,5 Gew.-%, gesetzt werden. Ämorphisierung of the material. In order to surely achieve this effect, the C content can be set to at least 1.0% by weight, especially 1.5% by weight.
Für die Praxis zweckmäßige Einstellungen der Gehalte an Si, B, C und P ergeben sich dann, wenn für den Si-Gehalt %Si gilt 2,0 Gew.-% < %Si < 6,0 Gew.-%, insbesondere 3,0 Gew.-% < %Si < 5,5 Gew.-%, wenn für den B-Gehalt %B gilt 1,0 Gew.-% < %B ^ 3,0 Gew.-%, insbesondere Practical adjustments of the contents of Si, B, C and P result for the practice if the Si content% Si is 2.0% by weight <% Si <6.0% by weight, in particular 3, 0 wt .-% <% Si <5.5 wt .-%, if for the B content% B is 1.0 wt .-% <% B ^ 3.0 wt .-%, in particular
1,5 Ge .-% < %B < 3,0 Gew.-%, wenn für den C-Gehalt %C gilt 1,5 Gew.-% ^ %C ^ 3,0 Gew.-% oder wenn für den P- Gehalt %P gilt 2,0 Gew.-% ^ %P ^ 6,0 Gew. %. Dabei kann es günstig sein, jeweils eines oder mehrere der Elemente Si, B, C und P in den angegebenen enger eingegrenzten Gehalten zuzugeben, während die anderen Elemente der Gruppe "Si, B, C, P" innerhalb der erfindungsgemäß erlaubten maximalen Vorgaben zugegeben werden. Genauso kann es zweckmäßig sein, jedes der jeweils in 1.5 Ge .-% <% B <3.0 wt .-%, if for the C content% C is 1.5 wt .-% ^% C ^ 3.0 wt .-% or if for the P content% P is 2.0% by weight P% 6.0% by weight. It may be convenient, each one or more of the elements Si, B, C and P are added in the specified narrow confined levels, while the other elements of the group "Si, B, C, P" are added within the maximum allowable according to the invention. Similarly, it may be appropriate to each of each in
erfindungsgemäßen Gehalten vorhandenen Elemente in den hier angegebenen engeren Grenzen zuzugeben. contents present according to the invention admit existing elements in the narrower limits specified here.
Auch wenn es erfindungsgemäß als vorteilhaft angesehen wird, die Gruppe der Legierungselemente eines Although it is considered advantageous according to the invention, the group of alloying elements of a
erfindungsgemäßen Stahls neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen auf Si, B, C und P zu beschränken, kann es unter bestimmten Umständen für die Einstellung bestimmter Eigenschaften der erhaltenen According to the invention, in addition to Fe and unavoidable impurities, it may be limited to Si, B, C and P for certain properties of the resulting steel
Stahlflachprodukte zweckmäßig sein, dem Stahl optional eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe "Cu, Cr, AI, N, Nb, Mn, Ti, V" zuzugeben. Die hierzu Flat steel products be useful to the steel optionally one or more of the elements from the group "Cu, Cr, Al, N, Nb, Mn, Ti, V" admit. The purpose
erfindungsgemäß jeweils in Frage kommenden according to the invention in each case
Gehaltsbereiche lauten (in Gew.-%): Salary ranges are (in% by weight):
Cu: bis zu 5, 0 %, insbesondere bis zu 2,0 Q, Cu: up to 5, 0%, in particular up to 2.0 Q,
Cr: bis zu 10, 0 %, insbesondere bis zu 5,0 o  Cr: up to 10, 0%, in particular up to 5.0 o
AI: bis zu 10,0 %, insbesondere bis zu 5,0 o  AI: up to 10.0%, especially up to 5.0 o
o /  o /
N: bis zu 0,5 % , , insbesondere bis zu 0,2 o  N: up to 0.5%, in particular up to 0.2 o
Nb: bis zu 2,0 %,  Nb: up to 2.0%,
Mn: bis zu 3,0 %,  Mn: up to 3.0%,
Ti: bis zu 2,0 %,  Ti: up to 2.0%,
V: bis zu 2,0 %.  V: up to 2.0%.
Durch die Zugabe von Cu kann die Duktilität des The addition of Cu can increase the ductility of the
Werkstoffs erhöht werden, wohingegen die Wirkung von Cr hauptsächlich in einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit liegt. Auch die Zugabe von AI steigert die Korrosionsbeständigkeit, wirkt aber auch unterstützend auf die Bildung eines amorphen Gefüges. N kann als möglicher Substituent für C angesehen werden. So unterstützt die Anwesenheit von N genauso wie höhere C- Gehalte die verstärkte Bildung eines amorphen Gefüges. Material to be increased, whereas the effect of Cr mainly in an improvement of Corrosion resistance is. Also, the addition of Al increases the corrosion resistance, but also has a supporting effect on the formation of an amorphous structure. N can be considered as a possible substituent for C. Thus, the presence of N, as well as higher C contents, promotes the enhanced formation of an amorphous structure.
Um die positiven Einflüsse der optional zugegebenen Legierungselemente Cu, Cr, AI und N nutzen zu können, kann die Stahlschmelze jeweils optional (in Gew.-%) mindestens 0,1 % Cu, mindestens 0,5 % Cr, mindestens 1,0 % AI und mindestens 0,005 % N enthalten. In order to be able to use the positive influences of the optionally added alloying elements Cu, Cr, Al and N, the molten steel can in each case optionally (in% by weight) at least 0.1% Cu, at least 0.5% Cr, at least 1.0% AI and at least 0.005% N included.
Die erfindungsgemäße Stahllegierung kann mit in der Stahlindustrie gängigen und vergleichsweise The steel alloy according to the invention can be used in the steel industry and comparatively
kostengünstigen Legierungselementen als inexpensive alloying elements as
Pflichtbestandteile hergestellt werden. Compulsory components are produced.
Aufgrund der hohen Gehalte an "leichten" Elementen sind aufgrund reduzierter Dichte sowie der hohen Festigkeit erhebliche Leichtbauvorteile gegenüber konventionellen Stählen denkbar. Due to the high content of "light" elements, considerable lightweight advantages over conventional steels are conceivable due to their reduced density and high strength.
Typische Abkühlraten, mit denen es gelingt, ein Typical cooling rates with which it succeeds
erfindungsgemäß legiertes Stahlflachprodukt mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge zu erzeugen, liegen im Bereich von 100 - 1100 K/s. According to the invention to produce alloyed flat steel product with an amorphous, partially amorphous or fine crystalline structure, are in the range of 100 - 1100 K / s.
Überraschend hat sich hier gezeigt, dass es mit solchen auch im großtechnischen Umfang realisierbaren Surprisingly, it has been shown that it can be realized with such even on an industrial scale
Abkühlgeschwindigkeiten möglich ist, Bänder mit größeren Dicken, als sie beim voranstehend erläuterten Stand der Technik vorgesehen sind, mit dem gewünschten Gefüge betriebssicher zu erzeugen. Cooling rates is possible, bands with larger thicknesses, as in the above-mentioned state of Technique are provided to produce reliable with the desired structure.
Entsprechend den voranstehenden Erläuterungen beruht eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines Stahlbands mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge darauf, dass eine in In accordance with the above explanations, a variant of the method according to the invention for producing a steel strip with an amorphous, partially amorphous or finely crystalline structure is based on the fact that a
erfindungsgemäßer Weise zusammengesetzte Stahlschmelze in einer Gießeinrichtung zu einem gegossenen Band vergossen wird, deren Gießbereich, in dem das gegossene Band geformt wird, an mindestens einer seiner Längsseiten durch eine sich während des Gießbetriebs bewegende und gekühlte Wand gebildet ist. Die den Gießbereich According to the invention composite molten steel is poured in a casting device into a cast strip whose casting region, in which the cast strip is formed, is formed on at least one of its longitudinal sides by a moving during the casting operation and cooled wall. The casting area
begrenzende, sich im Gießbetrieb bewegende Wand kann insbesondere durch zwei gegenläufig rotierende Gießrollen oder ein sich während des Gießbetriebs in Gießrichtung bewegendes Band gebildet sein. Erfindungsgemäß wird die Stahlschmelze über den Kontakt mit der sich bewegenden Wand mit mindestens 200 K/s abgekühlt. limiting, moving in the casting operation wall may be formed in particular by two counter-rotating casting rolls or a moving during the casting operation in the casting direction band. According to the invention, the molten steel is cooled by contact with the moving wall with at least 200 K / s.
Dabei gelten die hier gegebenen Erläuterungen zur The explanations given here apply to
Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls für alle hier vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren genauso wie für ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt. Composition of the steel according to the invention for all the inventive methods presented here as well as for a flat steel product according to the invention.
Die Ausbildung des angestrebten Gefüges des The formation of the desired structure of the
Stahlflachprodukts kann dadurch gesichert werden, dass das schnelle Abkühlen in der Praxis bis unterhalb der Glasübergangstemperatur TG des jeweiligen Stahls Flat steel product can be ensured by the fact that the rapid cooling in practice to below the glass transition temperature T G of the respective steel
durchgeführt wird. Auf diese Weise wird zunächst ein amorphes oder teilamorphes Gefüge gebildet. Auf der Grundlage dieses Gefüges kann dann mittels einer nachfolgenden Wärmebehandlung oberhalb der is carried out. In this way, an amorphous or partially amorphous microstructure is first formed. On the basis of this structure can then by means of a subsequent heat treatment above the
Kristallisationstemperatur Tx durch die sich dadurch einstellende Kristallkeimbildung und Auskristallisation ein feinkristallines Gefüge erzeugt werden. Diese Crystallization temperature T x by the resulting nucleation and crystallization a fine crystalline structure are produced. These
Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Feinkörnigkeit sehr präzise einstellbar ist, wobei sich aufgrund der Vielzahl sich bildender Kristallisationskeime eine sehr homogene Korngrößenverteilung mit sehr geringer The procedure has the advantage that the fine granularity can be set very precisely, with a very homogeneous particle size distribution with very little due to the large number of crystallization nuclei forming
Schwankungsbreite einstellt. Fluctuation range sets.
Um sicherzustellen, dass das gegossene Band auch nach dem Austritt aus dem jeweiligen Gießbereich in einer für die Ausbildung eines amorphen oder teilamorphen Gefüges ausreichenden Geschwindigkeit bis zur hierfür kritischen Glasbildungstemperatur des jeweils verarbeiteten Stahls abgekühlt wird, kann die im Gießbereich einsetzende schnelle Abkühlung des gegossenen Bands nach Austritt aus dem Gießbereich fortgesetzt werden. Die fortgesetzte Abkühlung setzt dabei vorteilhafter Weise im In order to ensure that the cast strip is cooled even after leaving the respective casting area in a sufficient for the formation of an amorphous or partially amorphous structure speed to the critical glass forming temperature of each processed steel, the rapid cooling of the cast strip starting in the casting area after Exit from the casting area will continue. The continued cooling is advantageously in the
unmittelbaren Anschluss an den Austritt aus dem Immediate connection to the exit from the
Gießbereich ein, so dass eine weitestgehend Casting area, so as far as possible
kontinuierliche beschleunigte Temperaturabnahme im continuous accelerated temperature decrease in the
gegossenen Band gewährleistet ist, bis der jeweils angestrebte Gefügezustand erreicht ist. is guaranteed cast tape until the desired structure state is reached.
Hierzu kann eine zusätzliche Kühleinrichtung vorgesehen sein, die unmittelbar an den Gießbereich der zum Gießen des gegossenen Bands eingesetzten Gießeinrichtung For this purpose, an additional cooling device can be provided which directly adjoins the casting area of the casting device used for casting the cast strip
angeschlossen ist. Mit einer solchen Kühleinrichtung kann die Stahlschmelze mit der erfindungsgemäß vorgegebenen Abkühlrate sicher bis unter die Glasübergangstemperatur TG abgekühlt werden, um ein amorphes oder teilamorphes connected. With such a cooling device, the molten steel can safely with the cooling rate according to the invention predetermined to below the glass transition temperature T G. be cooled to an amorphous or partially amorphous
Gefüge im gegossenen Stahlflachprodukt zu erzeugen. Dabei gewährleistet die zusätzliche Kühleinrichtung sicher, dass in Fällen, in denen es im Gießbereich der To produce microstructures in the cast steel flat product. In this case, the additional cooling device ensures that in cases where it is in the casting of the
Gießeinrichtung selber durch den Kontakt mit der sich bewegenden und gekühlten Wand des Gießbereichs nur zu einer unzureichenden Wärmeabfuhr gekommen ist, die Casting itself has come through the contact with the moving and cooled wall of the casting only to an insufficient heat dissipation, the
Abkühlung des Bands im Anschluss an den Gießbereich so schnell fortgesetzt wird, dass der erfindungsgemäß zu erzeugende Gefügezustand sicher erreicht wird. Cooling of the band is continued after the casting area so quickly that the microstructure state to be generated according to the invention is reliably achieved.
Ein weiterer Vorteil der zusätzlichen, im Anschluss an die Gießeinrichtung erfolgenden Kühlung besteht darin, dass sich mit einer solchen Kühlung eine speziell Another advantage of the additional, subsequent to the casting device cooling is that with such a cooling a special
angepasste Abkühlkurve kontrolliert variieren lässt. Dies kann zweckmäßig sein, wenn gezielt gegossene Bänder mit einem teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge als adjusted cooling curve controlled varies. This can be useful when deliberately cast strips with a teilamorphen or fine crystalline structure as
Ergebnis des Gieß- und Abkühlprozesses erhalten werden sollen. So kann die Abkühlung so vorgenommen werden, dass die Glasübergangstemperatur TG zwar beschleunigt, jedoch nicht in einer für die Ausprägung eines vollständig amorphen Gefüges ausreichenden Geschwindigkeit abgekühlt wird . Result of the casting and cooling process to be obtained. Thus, the cooling can be carried out so that the glass transition temperature T G accelerates, but is not cooled in a sufficient for the expression of a fully amorphous structure speed.
Alternativ kann das gegossene Band zwar entsprechend den erfindungsgemäßen Vorgaben beschleunigt abgekühlt werden, diese Abkühlung jedoch vor Erreichen der Alternatively, the cast strip may indeed be cooled accelerated according to the specifications of the invention, but this cooling before reaching the
Glasübergangstemperatur TG des jeweils verarbeiteten Stahls abgebrochen werden. Dieser Weg stellt eine erste Möglichkeit dar, ein vorbestimmtes, feinkristallines Gefüge im erhaltenen Stahlflachprodukt zu erzeugen. Das feinkristalline Gefüge wird hier unmittelbar aus der Schmelze gebildet, indem eine über die zusätzliche Glass transition temperature T G of each processed steel are terminated. This way represents a first possibility to produce a predetermined, fine-crystalline structure in the resulting flat steel product. The fine crystalline structure is here directly from the Melt formed by one over the additional melt
Kühlung gesteuerte Kristallisation zugelassen wird. Cooling controlled crystallization is allowed.
Ein anderer Weg, ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt mit feinkristallinem Gefüge zu erzeugen, besteht darin, zunächst ein Band mit amorphem oder teilamorphem Gefüge herzustellen, das erst danach durch einen Glühprozess und eine dadurch bewirkte Auskristallisation in einen Another way to produce a flat steel product according to the invention with a fine-crystalline structure is to first produce a ribbon with an amorphous or partially amorphous microstructure, which is then melted by an annealing process and crystallization caused thereby
feinkristallinen Zustand überführt wird. Die Besonderheit dieser Vorgehensweise liegt darin, dass die fine crystalline state is transferred. The peculiarity of this procedure is that the
Kristallisation an einer Vielzahl von Kristallkeimen erfolgt und daher die sich bildenden Kristallkörner sehr gleichmäßig im Werkstoff verteilt sind. Crystallization takes place at a plurality of crystal nuclei and therefore the forming crystal grains are distributed very uniformly in the material.
Die für die Ausprägung des feinkristallinen Gefüges wichtige Kristallisationstemperatur Tx liegt im The crystallization temperature T x, which is important for the expression of the finely crystalline microstructure, is in the
Durchschnitt etwa 30 - 50 K oberhalb der Average about 30 - 50 K above the
Glasübergangstemperatur TG des jeweils verarbeiteten Glass transition temperature T G of each processed
Stahls. Für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Steel. For the preparation of an inventive
Stahlflachprodukts mit amorphem oder teilamorphem Gefüge ist es daher erforderlich, beim Abkühlen der Schmelze die Temperatur TG möglichst schnell mit einer Flat steel product with amorphous or teilamorphem microstructure, it is therefore necessary when cooling the melt, the temperature T G as fast as possible with a
Abkühlgeschwindigkeit v > vkrit zu unterschreiten, wobei Vkrit erfindungsgemäß 200 K/s ist. Auf diese Weise wird der amorphe Zustand des Stahls "eingefroren", wohingegen beim Aufheizen auf eine oberhalb der Temperatur Tx liegende Wärmebehandlungstemperatur die Kristallisation des Stahls einsetzt . Cooling v> v crit to go below, where Vkrit s is inventively 200 K /. In this way, the amorphous state of the steel is "frozen", whereas when heated to a temperature above the temperature T x heat treatment temperature uses the crystallization of the steel.
Die erfindungsgemäß erforderlichenfalls vorgesehene zusätzliche Kühlvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass ein Kühlmedium direkt auf das gegossene Band gegeben wird. Bei diesem Kühlmedium kann es sich um Wasser, flüssigen Stickstoff oder eine andere entsprechend The inventively required if necessary additional cooling device can be designed so that a cooling medium is added directly to the cast strip becomes. This cooling medium may be water, liquid nitrogen or another equivalent
wirksame Kühlflüssigkeit handeln. Alternativ oder act effective coolant. Alternatively or
ergänzend können auch Kühlgase, wie gasförmiger In addition, cooling gases, such as gaseous
Stickstoff, Wasserstoff, ein Gasgemisch oder Wassernebel, aufgebracht werden. Hierzu geeignete Kühlvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt (KR2008/0057755A) . Nitrogen, hydrogen, a gas mixture or water mist, are applied. Suitable cooling devices for this purpose are known from the prior art (KR2008 / 0057755A).
Die zur Erreichung eines amorphen Gefüges kritische The critical to the achievement of an amorphous structure
Abkühlgeschwindigkeit hängt unter anderem von der jeweils eingestellten Zusammensetzung der Stahlschmelze ab. So kann es zweckmäßig sein, die Abkühlgeschwindigkeiten von mehr als 250 K/s, mehr als 450 K/s oder sogar mehr als 800 K/s vorzusehen. Cooling speed depends, among other things, on the particular composition of the molten steel. Thus, it may be appropriate to provide the cooling rates of more than 250 K / s, more than 450 K / s or even more than 800 K / s.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich somit gezielt ein in der erfindungsgemäßen Weise legiertes Band mit amorphem oder teilamorphem Gefüge erzeugen. By means of the method according to the invention, it is thus possible to selectively produce a band with an amorphous or partially amorphous microstructure alloyed in the manner according to the invention.
Ein besonderer Aspekt von feinkristallinen Stählen der erfindungsgemäß erzeugten Art ist ihre Fähigkeit zur strukturellen Superplastizität . Demzufolge können auf Basis von erfindungsgemäßen Stahlflachprodukten komplexeste Bauteilgeometrien durch Korngrenzgleitvorgänge bei angehobenen Temperaturen (thermische Aktivierung) A particular aspect of finely crystalline steels of the type produced according to the invention is their ability to undergo structural superplasticity. Consequently, based on flat steel products according to the invention, the most complex component geometries can be achieved by grain boundary sliding operations at elevated temperatures (thermal activation).
dargestellt werden. being represented.
Wie oben bereits erwähnt, sieht eine besonders As mentioned above, one looks especially
prozesssichere Möglichkeit der Erzeugung eines reliable process of generating a
Stahlflachprodukts mit feinkristallinem Gefüge vor, dass das aus dem Gießspalt der Gießeinrichtung austretende und optional im Anschluss daran zusätzlich abgekühlte gegossene Band ein amorphes oder teilamorphes Gefüge aufweist und dass das gegossene und derart beschaffene Band anschließend bei einer mindestens der Steel flat product with fine crystalline structure before that emerging from the casting gap of the pouring device and optionally additionally cooled afterwards cast strip has an amorphous or teilamorphes structure and that the cast and thus created band then at least one of the
Kristallisationstemperatur Tx des jeweiligen Stahls entsprechenden Glühtemperatur TGiüh geglüht wird, bis der gewünschte Gefügezustand erreicht ist. Bei innerhalb der erfindungsgemäßen Vorgaben liegenden Crystallization temperature Tx of the respective steel corresponding annealing temperature T G i üh annealed until the desired structural state is reached. Within lying within the specifications of the invention
Stahlzusammensetzungen betragen die hierzu geeigneten Glühtemperaturen Giü 500 - 1000 °C. Um ein rein Steel compositions are suitable for this purpose annealing temperatures G i ü 500 - 1000 ° C. To get in
feinkristallines Gefüge zu erreichen, sind dabei, to achieve finely crystalline microstructure, are there,
abhängig von der jeweils konkret gewählten depending on the particular concretely chosen
Zusammensetzung typischerweise Glühzeiten von 2 s - 2 h ausreichend . Composition typically annealing times of 2 s - 2 h sufficient.
Die Bandgeschwindigkeiten, mit denen das gegossene Band aus dem Gießspalt austritt, liegen in der Praxis The belt speeds with which the cast strip emerges from the casting gap are in practice
typischerweise im Bereich von 0,3 - 1,7 m/s. typically in the range of 0.3-1.7 m / s.
Die Banddicken, mit denen das erfindungsgemäß gegossene und abgekühlte Band den Gießspalt verlässt, liegen typischerweise im Bereich von 0,8 - 4,5 mm, insbesondere 0,8 - 3,0 mm. The strip thicknesses with which the cast and cooled strip according to the invention leaves the casting gap are typically in the range from 0.8 to 4.5 mm, in particular 0.8 to 3.0 mm.
Nach dem Gießen des Bandes und dem optional zusätzlich im Anschluss daran durchgeführten Kühlen kann das gegossene Band einem Warmwalzen unterzogen werden, bei dem die Warmwalzanfangstemperatur 500 - 1000 °C betragen sollte. Durch die inline auf den Gieß- und Äbkühlvorgang After casting the strip and optionally additionally cooling thereafter, the cast strip may be subjected to hot rolling in which the hot rolling start temperature should be 500-1000 ° C. By inline on the casting and Äbkühlvorgang
folgenden Warmwalzschritte kann einerseits die gewünschte Enddicke des Bands und andererseits die Following hot rolling steps can on the one hand the desired final thickness of the tape and on the other hand
Oberflächenbeschaffenheit eingestellt sowie die Surface texture set as well as the
Mikrostruktur optimiert werden, indem beispielsweise im gegossenen Zustand noch vorhandene Kavitäten geschlossen werden. Um einen amorphen oder teilamorphen Zustand des gegossenen Bands beizubehalten, kann das Warmwalzen zudem bei einer im Bereich zwischen der Glasübergangstemperatur TG und der Kristallisationstemperatur Tx liegendenMicrostructure can be optimized by, for example, in poured state still existing cavities are closed. In addition, in order to maintain an amorphous or partially amorphous state of the cast strip, the hot rolling may take place at a temperature in the range between the glass transition temperature T G and the crystallization temperature T x
armwalzanfangstemperatur zu dem Warmband warmgewalzt werden .  hot rolling start temperature are hot rolled to the hot strip.
Als Gießeinrichtung für die Durchführung der As pouring device for the implementation of
erfindungsgemäßen Verfahren eignet sich beispielsweise eine Zwei-Rollen-Gießeinrichtung, deren gegeneinander um achsparallel zueinander ausgerichtete Achsen rotierende Rollen jeweils eine sich im Gießbetrieb in Gießrichtung kontinuierlich fortbewegende gekühlte Längswand des Gießbereichs bilden, in dem das Band geformt wird. The method according to the invention is suitable, for example, for a two-roller casting device whose revolving axes rotate relative to one another about axes parallel to one another and which form a continuously moving cooled longitudinal wall of the casting area in the casting direction in which the strip is formed.
Die erfindungsgemäßen Verfahren erfordern nur geringe Veränderungen an bestehenden Verfahren bzw. Einrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung von endabmessungsnahen Flachstahlprodukten . The methods of the invention require only minor changes to existing methods and devices for the continuous production of close-to-scale flat steel products.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Hereinafter, the invention with reference to a
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erzeugen von gegossenem Band in Embodiment illustrative drawing explained in more detail. The single figure shows schematically a device for producing cast strip in FIG
seitlicher Ansicht. lateral view.
Die Anlage 1 zum Erzeugen eines gegossenen Bands B umfasst eine Gießeinrichtung 2, die als konventionelle Zwei-Rollen-Gießeinrichtung aufgebaut ist und The plant 1 for producing a cast strip B comprises a casting device 2, which is constructed as a conventional two-roller casting device and
dementsprechend zwei gegeneinander um achsparallel zueinander und auf gleicher Höhe ausgerichtete Achsen XI, X2 rotierende Rollen 3,4 umfasst. Die Rollen 3,4 sind mit einem die Dicke D des zu produzierenden gegossenen Bands B festlegenden Abstand angeordnet und begrenzen so an dessen Längsseiten einen als Gießspalt ausgebildeten Gießbereich 5, in dem das gegossene Band B geformt wird. An seinen Schmalseiten ist der Gießbereich 5 in ebenso bekannter Weise durch hier nicht sichtbare Seitenplatten abgedichtet, die gegen die Stirnseiten der Rollen 3,4 gedrückt werden. Accordingly, two against each other about axially parallel to each other and aligned at the same height axes XI, X2 comprises rotating rollers 3,4. The rollers 3, 4 are arranged with a thickness defining the thickness D of the cast strip B to be produced, and thus delimit on their longitudinal sides a casting area 5 in the form of a casting gap, in which the cast strip B is formed. On its narrow sides, the casting area 5 is sealed in a likewise known manner by side plates (not visible here), which are pressed against the end faces of the rollers 3, 4.
Während des Gießbetriebs rotieren die intensiv gekühlten Rollen 3,4 und bilden auf diese Weise Längswände einer durch die Rollen 3,4 und die Seitenplatten gebildeten Gießkokille, die sich im Gießbetrieb kontinuierlich fortbewegen. Die Drehrichtung der Rollen 3,4 ist dabei in Schwerkraftrichtung R in den Gießbereich 5 hinein During the casting operation, the intensively cooled rollers 3, 4 rotate and in this way form longitudinal walls of a casting mold formed by the rollers 3, 4 and the side plates, which move continuously in the casting operation. The direction of rotation of the rollers 3,4 is in the direction of gravity R in the casting area 5 inside
gerichtet, so dass in Folge der Rotation Schmelze S aus einem im Raum oberhalb des Gießbereichs 5 zwischen den Rollen 3,4 anstehenden Schmelzenpool in den Gießbereich 5 gefördert wird. Dabei erstarrt die Schmelze S, wenn sie die Umfangsflache der Rollen 3,4 berührt, aufgrund der dort stattfindenden intensiven Wärmeabfuhr zu jeweils einer Schale. Die auf den Rollen 3,4 haftenden Schalen werden durch die Rotation der Rollen 3,4 in den directed, so that as a result of the rotation melt S is conveyed from a in the space above the casting area 5 between the rollers 3,4 pending melt pool in the casting area 5. In this case, the melt S solidifies when it touches the peripheral surface of the rollers 3,4, due to the there taking place intense heat dissipation to one shell. The adhering to the rollers 3.4 shells are by the rotation of the rollers 3,4 in the
Gießbereich 5 gefördert und dort unter Wirkung einer Bandformungs kraft K zu dem gegossenen Band B Gießbereich 5 promoted and there under the action of a band-forming force K to the cast strip B
zusammengepresst . Die im Gießbereich 5 wirksame compressed. The effective in the casting area 5
Kühlleistung und die Bandformungskraft K sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass das kontinuierlich aus dem Gießbereich 5 austretende gegossene Band B weitestgehend vollständig erstarrt ist. Um Kristallisationseffekte zu unterdrücken, läuft das gegossene Band B im Anschluss an den Gießbereich 5 in eine Kühleinrichtung 7 ein, die das gegossene Band B mit einem Kühlmedium beaufschlagt, so dass es weiter abkühlt. Die Abkühlung durch die Kühleinrichtung 7 setzt dabei im unmittelbaren Anschluss an den Gießbereich 5 ein und erfolgt dabei derart stark, dass die Temperatur T des gegossenen Bands B stetig abnimmt, bis sie unterhalb der Glasübergangstemperatur TG der jeweils vergossenen Cooling power and the band forming force K are coordinated so that the continuously emerging from the casting area 5 cast strip B is largely completely solidified. In order to suppress crystallization effects, the cast strip B, following the casting area 5, enters a cooling device 7, which applies a cooling medium to the cast strip B, so that it cools further. The cooling by the cooling device 7 sets in the immediate connection to the casting area 5 and takes place so strong that the temperature T of the cast strip B decreases steadily until they are below the glass transition temperature T G of each potted
Schmelze S liegt. Jegliche Kristallisation des Gefüges des gegossenen Bands B wird so unterdrückt, so dass es sich bei Erreichen der Förderstrecke 6 nach wie vor in einem amorphen Zustand befindet. Melt S is located. Any crystallization of the structure of the cast strip B is thus suppressed, so that it is still in an amorphous state on reaching the conveying path 6.
Das aus dem Gießbereich' 5 austretende Band B wird The emerging from the casting area ' 5 band B is
zunächst in Schwerkraftrichtung R vertikal abgefördert und anschließend in bekannter Weise in einem initially discharged vertically in the direction of gravity R and then in a known manner in a
kontinuierlich gekrümmten Bogen in eine horizontal ausgerichtete Förderstrecke 6 umgelenkt. continuously curved arc deflected in a horizontally oriented conveying path 6.
Auf der Förderstrecke 6 kann das gegossene Band B On the conveyor line 6, the cast strip B
anschließend eine Erwärmungseinrichtung 8 durchlaufen, in der das Band B bei einer oberhalb der then pass through a heating device 8, in which the band B at one above the
Kristallisationstemperatur Tx der jeweils vergossenen Stahlschmelze S liegenden Glühtemperatur TGiüh über eine Glühzeit tGiuh durcherwärmt wird. Ziel dieser Crystallization temperature Tx of each potted molten steel S lying annealing temperature T G i üh over a glow time t G iu h is heated. Goal of this
Wärmebehandlung ist die kontrollierte Bildung eines feinkristallinen Gefüges mit im Bereich von 10 - 10000 nm liegenden Korngrößen im gegossenen Band B. Das derart wärmebehandelte gegossene Band B wird anschließend in einem Warmwalzgerüst 9 zu Warmband WB warmgewalzt. In der Anlage 1 ist aus drei Stahlschmelzen S mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen Zl,Z2,Z3 jeweils ein gegossenes Band B erzeugt worden. Für jede Heat treatment is the controlled formation of a fine crystalline microstructure with grain sizes ranging from 10 to 10,000 nm in the cast strip B. The cast strip B thus heat treated is then hot rolled in a hot rolling mill 9 to hot strip WB. In plant 1, a cast strip B has been produced in each case from three steel melts S with the compositions Z1, Z2, Z3 given in Table 1. For every
Zusammensetzung Z1,Z2,Z3 ist die Dicke D der aus der jeweiligen Stahlschmelze S gegossenen Bänder B, die jeweils bei der Abkühlung der Schmelze S im Gießbereich 5 erzielte Abkühlrate AR, die jeweils bei der Abkühlung des aus dem Gießbereich 5 austretenden gegossenen Bands B in der zusätzlichen Kühleinrichtung 7 erzielte Abkühlrate ARZ sowie die Zieltemperatur Tz der zusätzlichen Abkühlung angegeben. Des Weiteren sind in Tabelle 2 der Composition Z1, Z2, Z3 is the thickness D of the strips B cast from the respective molten steel S, the cooling rate AR achieved in each case during the cooling of the melt S in the casting region 5, which in each case occurs during the cooling of the cast strip B in FIG the additional cooling device 7 scored cooling rate ARZ and the target temperature T z of the additional cooling specified. Furthermore, in Table 2 of
Gefügezustand und die ggf. vorhandenen Gefügebestandteile des erhaltenen Bands aufgeführt. Structure state and the possibly existing structural components of the resulting band listed.
An zwei Proben des in der voranstehend erläuterten Weise aus der Stahlschmelze S mit der Zusammensetzung ZI erzeugten gegossenen Bands B sind unterschiedliche On two samples of the cast strip B produced as described above from the molten steel S having the composition ZI are different
Wärmebehandlungen in der Erwärmungseinrichtung 8 Heat treatments in the heating device 8
durchgeführt worden. Die dabei jeweils eingestellte Have been carried out. The respectively set
Glühtemperatur TGiüh und die Glühzeit tGiüh der Annealing temperature T G i üh and the annealing time t G i üh the
Wärmebehandlung sind in Tabelle 3 gegenübergestellt. Heat treatment are compared in Table 3.
Es zeigte sich, dass das gegossene Band B vor der It turned out that the cast band B before the
Wärmebehandlung bereits ein feinkristallines Gefüge aus α-Fe, Fe2B, Fe3B und Fe3Si bei einer Härte HV0,5 von 840 - 900 aufwies. Auch nach der Wärmebehandlung bestand das Gefüge aus α-Fe, Fe2B, Fe3B und Fe3Si, jedoch betrug nun die Härte HV0,5 760 - 810. Heat treatment already had a fine crystalline structure of α-Fe, Fe 2 B, Fe 3 B and Fe 3 Si at a hardness HV0.5 of 840-900 had. Even after the heat treatment, the microstructure consisted of α-Fe, Fe 2 B, Fe 3 B and Fe 3 Si, but the hardness was now HV0.5 760-810.
Es versteht sich, dass die beschriebene Wärmebehandlung mittels der Erwärmungseinrichtung 8 sowie das Warmwalzen mit dem Warmwalzgerüst 9 nur optionale Verfahrensschritte sind . It is understood that the described heat treatment by means of the heating device 8 and the hot rolling with the hot rolling stand 9 are only optional process steps.
Die Erfindung stellt somit Verfahren zum Erzeugen eines Stahlbands B mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge mit Korngrößen im Bereich von 10 - 10000 nm sowie ein entsprechend beschaffenes The invention thus provides methods for producing a steel strip B having an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline structure with grain sizes in the range from 10 to 10000 nm and a correspondingly procured
Stahlflachprodukt zur Verfügung. Gemäß der Erfindung wird dazu eine Stahlschmelze in einer Gießeinrichtung (2) zu einem gegossenen Band (B) vergossen und beschleunigt abgekühlt. Die Schmelze enthält neben Fe und Flat steel product available. According to the invention, a molten steel in a casting device (2) is cast into a cast strip (B) and cooled down at an accelerated rate. The melt contains besides Fe and
herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen mindestens zwei weitere Elemente, die der Gruppe "Si, B,C,P" angehören. Gemäß einer ersten Verfahrensvariante gilt für die Gehalte an diesen Elementen (in Gew.-%) Si: 1,2 - 7,0 % , B: 0,4 - 4,0 % , C: 0,5 - 4,0 % , P: 1,5 - 8,0 %. Gemäß einer zweiten Verfahrensvariante wird die Si, B, C und P enthaltende Stahlschmelze in einer At least two further elements which belong to the group "Si, B, C, P" due to production-related unavoidable impurities. According to a first process variant, the contents of these elements (in% by weight) Si: 1.2 to 7.0%, B: 0.4 to 4.0%, C: 0.5 to 4.0% , P: 1.5-8.0%. According to a second process variant, the molten steel containing Si, B, C and P in a
Gießeinrichtung (2), deren Gießbereich (5) an mindestens einer seiner Längsseiten durch eine sich während des Gießbetriebs in Gießrichtung (G) bewegende und gekühlte Wand gebildet ist, zu einem gegossenen Band (B) Casting device (2) whose casting region (5) is formed on at least one of its longitudinal sides by a wall which moves and cools in the casting direction (G) during the casting operation, to form a cast strip (B)
vergossen, wobei die Stahlschmelze (S) durch Kontakt mit der sich bewegenden gekühlten Wand mit einer Abkühlrate von mindestens 200 K/s abgekühlt wird. wherein the molten steel (S) is cooled by contact with the moving cooled wall at a cooling rate of at least 200 K / s.
BEZUGSZEICHEN REFERENCE NUMBERS
1 Anlage zum Erzeugen eines gegossenen Bands B1 system for producing a cast strip B
2 Gießeinrichtung 2 casting device
3,4 Rollen der Gießeinrichtung 2  3.4 rolls of the casting device 2
5 Gießbereich  5 casting area
6 horizontal ausgerichtete Förderstrecke 6 horizontally aligned conveyor line
7 Kühleinrichtung 7 cooling device
8 Erwärmungseinrichtung  8 heating device
9 Warmwalzgerüst  9 hot rolling stand
B gegossenes Band B cast tape
D Dicke des gegossenen Bands B  D Thickness of the cast strip B
R Schwerkraftrichtung  R gravity direction
S Schmelze  S melt
K Bandformungskraft  K banding force
XlrX2 Rotationsachsen der Rollen 3,4 Xl r X2 axes of rotation of the rollers 3,4
Angaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen  Data in wt .-%, balance iron and unavoidable impurities
Tabelle 1  Table 1
Tabelle 2  Table 2
Tabelle 3  Table 3

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E P A T E N T A N S P R E C H E
1. Verfahren zum Erzeugen eines Stahlflachprodukts mit einem amorphen, teilamorphen oder feinkristallinen Gefüge, wobei das feinkristalline Gefüge Korngrößen im Bereich von 10 - 10000 nm aufweist, bei dem eine Stahlschmelze in einer Gießeinrichtung (2) zu einem gegossenen Band (B) vergossen und dabei beschleunigt abgekühlt wird, d a d u r c h 1. A method for producing a flat steel product having an amorphous, teilamorphen or finely crystalline microstructure, wherein the finely crystalline structure has particle sizes in the range of 10 - 10000 nm, in which a molten steel in a casting device (2) cast into a cast strip (B) and thereby accelerated is cooled, thereby
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dicke des gegossenen Bands (B) 0,8 - 4,5 mm beträgt und d a s s die Stahlschmelze neben Eisen und  The thickness of the cast strip (B) is 0.8-4.5 mm and the molten steel is adjacent to iron and steel
herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen mindestens zwei weitere Elemente, die der Gruppe "Si,B,C,P" angehören, mit der Maßgabe (in Gew.-%) at least two further elements belonging to the group "Si, B, C, P", with the proviso (in% by weight)
Si: 1,2 - 7,0 %, Si: 1.2 - 7.0%,
B : 0,4 - 4,0 %,  B: 0.4 - 4.0%,
C: 0,5 - 4,0 %,  C: 0.5-4.0%,
P: 1,5 - 8,0 %  P: 1.5 - 8.0%
sowie optional eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe "Cu, Cr, AI, , Nb, Mn, Ti, V" enthält mit der Maßgabe (in Ge .-%) :  and optionally one or more of the elements from the group "Cu, Cr, Al, Nb, Mn, Ti, V" contains, with the proviso (in Ge .-%):
Cu: bis zu 5,0 o.  Cu: up to 5.0 o.
Cr: bis zu 10, 0 o  Cr: up to 10, 0 o
AI: bis zu 10, 0 g.  AI: up to 10, 0 g.
0  0
N: bis zu 0, 5 o.  N: up to 0, 5 o.
o ,  o,
Nb: bis zu 2,0 g,  Nb: up to 2.0 g,
° /  ° /
Mn: bis zu 3,0 g.  Mn: up to 3.0 g.
Ti : bis zu 2,0 g,  Ti: up to 2.0 g,
o  O
V: bis zu 2,0 0,  V: up to 2.0 0,
0 . Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h 0. Method according to claim 1, characterized
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die e n c ia n, the s
Stahlschmelze mit einer Abkühlrate von 100 - 1100 K/s abgekühlt wird. Molten steel is cooled at a cooling rate of 100 - 1100 K / s.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 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 Stahlschmelze mit einer Abkühlrate von Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molten steel at a cooling rate of
mindestens 200 K/s bis unterhalb der at least 200 K / s below the
Glasübergangstemperatur TG abgekühlt wird. Glass transition temperature T G is cooled.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 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 Stahlschmelze in einer Gießeinrichtung (2) , deren Gießbereich (5) an mindestens einer seiner Längsseiten durch eine sich während des Gießbetriebs in Gießrichtung (G) bewegende und gekühlte Wand gebildet ist, zu dem gegossenen Band (B) vergossen wird, und d a s s die Stahlschmelze (S) durch Kontakt mit der sich bewegenden gekühlten Wand mit einer Abkühlrate von mindestens 200 K/s abgekühlt wird . Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molten steel in a casting device (2) whose casting region (5) is formed on at least one of its longitudinal sides by a moving and cooled wall in the casting direction (G) during the casting operation, to the cast Band (B) is poured, and that the molten steel (S) is cooled by contact with the moving cooled wall at a cooling rate of at least 200 K / s.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 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 das gegossene Band (B) nach Austritt aus dem Method according to one of the preceding claims 4, characterized in that the cast strip (B) after leaving the
Gießbereich (5) fortgesetzt mit einer Abkühlrate von mindestens 200 K/s abgekühlt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 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 das aus dem Gießbereich (5) austretende gegossene Band (B) kontinuierlich abgekühlt wird, bis die Glasübergangstemperatur TG des jeweiligen Stahls unterschritten ist. Casting area (5) continues to be cooled at a cooling rate of at least 200 K / s. Method according to one of claims 4 or 5, characterized in that the cast strip (B) emerging from the casting area (5) is cooled continuously until the glass transition temperature T G of the respective steel has been reached.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Method according to one of claims 4 to 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 das gegossene Band (B) bei einer 500 - 1000 °C betragenden Warmwalzanfangstemperatur zu einem Warmband warmgewalzt wird. The cast strip (B) is hot rolled to a hot strip at a hot rolling start temperature of 500-1000 ° C, using a hot strip tempering mill.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s das amorph oder teilamorph gegossene Band (B) bei einer im Bereich zwischen der Method according to one of the preceding claims, characterized in that the band (B) cast in amorphous or partially amorphous form at a position in the region between the
Glasübergangstemperatur TG und der Glass transition temperature T G and the
Kristallisationstemperatur Tx liegenden Crystallization temperature T x lying
Warmwalzanfangstemperatur zu dem Warmband Hot rolling start temperature to the hot strip
warmgewalzt wird is hot rolled
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 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 das aus dem Gießbereich (5) der Gießeinrichtung (2) austretende und optional zusätzlich abgekühlte gegossene Band (B) ein amorphes oder teilamorphes Gefüge aufweist und d a s s das so beschaffene gegossene Band (B) bei einer mindestens der Kristallisationstemperatur Tx des jeweiligen Stahls entsprechenden Glühtemperatur TGiuh geglüht wird. Method according to one of Claims 3 to 7, characterized in that the cast strip (B) emerging from the casting area (5) of the casting device (2) and optionally additionally cooled has an amorphous or partially amorphous structure and in that the cast strip (B) thus obtained at least one of Crystallization temperature T x of the respective steel corresponding annealing temperature T G iu h annealed.
10. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h 10. The method of claim 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  e n c ia n, the s
Glühtemperatur TGiüh im Bereich von 500 - 1000 °C liegt . Annealing temperature T G i üh in the range of 500 - 1000 ° C.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, 11. The method according to any one of claims 3 to 9,
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 Stahlschmelze (S) neben den mindestens zwei Elementen aus der Gruppe von Si, B, C und P  The steel melt (S) next to the at least two elements from the group of Si, B, C and P is d a d u r c h e c e n e s
mindestens ein Element aus der Gruppe von Cu, Cr, AI, N, Nb, Mn, Ti und V enthält.  contains at least one element from the group of Cu, Cr, Al, N, Nb, Mn, Ti and V.
12. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h 12. The method of claim 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 die  e n c ia n, the s
Stahlschmelze (S) neben Eisen und  Molten steel (S) next to iron and
herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%)  unavoidable impurities due to production (in% by weight)
Si: 1,2 - 7, 0 %,  Si: 1.2 - 7, 0%,
B: 0,4 - 4, 0 %,  B: 0.4 - 4, 0%,
C: 0,5 - - 4,0 o.  C: 0.5 - - 4.0 o.
O ,  O,
P: 1,5 - - 8,0 g_  P: 1.5 - - 8.0 g_
0  0
sowie optional eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe von Cu, Cr, AI, N, Nb, Mn, Ti und V enthält mit der Maßgabe  and optionally one or more of the group of Cu, Cr, Al, N, Nb, Mn, Ti, and V, with the proviso
Cu: bis zu 5,0 %,  Cu: up to 5.0%,
Cr: bis zu 10,0 %, AI: bis zu 10,0 %, Cr: up to 10.0%, AI: up to 10.0%,
N: bis zu 0,5 %,  N: up to 0.5%,
Nb: bis zu 2,0 %,  Nb: up to 2.0%,
Mn: bis zu 3,0 %,  Mn: up to 3.0%,
Ti: bis zu 2,0 %,  Ti: up to 2.0%,
V: bis zu 2,0 % .  V: up to 2.0%.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 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 für mindestens eines der Elemente aus der Gruppe "Si, B, C, P" jeweils eine der folgenden Maßgaben gilt (in Gew. -% ) : 13. Method according to one of the preceding claims, wherein in each case one of the following provisos applies (in% by weight) to at least one of the elements from the group "Si, B, C, P":
Si: 2,0 - 6,0 %,  Si: 2.0-6.0%,
B: 0,4 - 3,0 %,  B: 0.4 - 3.0%,
C: 0,5 - 3,0 %  C: 0.5 - 3.0%
oder  or
P: 2,0 - 6,0 % .  P: 2.0 - 6.0%.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 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 Stahlschmelze jeweils optional (in Gew.-%) mindestens 0,1 % Cu, mindestens 0,5 % Cr, mindestens 1,0 % AI und mindestens 0,005 % N enthält. Method according to one of the preceding claims, wherein the molten steel each optionally (in wt .-%) at least 0.1% Cu, at least 0.5% Cr, at least 1.0% AI and at least 0.005% N contains.
Stahlflachprodukt mit einer Dicke von 0,8 - 4,5 mm und bestehend aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen mindestens zwei weitere Elemente aus der Gruppe von Si, B, C und P mit der Maßgabe enthält (in Gew.-%): Si: 1,2 - 7,0 %, Steel flat product with a thickness of 0.8-4.5 mm and consisting of a steel which, in addition to iron and unavoidable impurities, contains at least two further elements from the group of Si, B, C and P with the proviso (in% by weight ): Si: 1.2 - 7.0%,
B: 0,4 - 4,0 %,  B: 0.4 - 4.0%,
C: 0,5 - 4,0 %,  C: 0.5-4.0%,
P: 1,5 - 8,0 %,  P: 1.5-8.0%,
sowie optional eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe "Cu, Cr, AI , , b, Mn, Ti , V" mit der Maßgabe enthält (in Gew.-%): and optionally one or more of the elements from the group "Cu, Cr, Al,, b, Mn, Ti, V" with the proviso contains (in wt .-%):
Cu: bis zu 5,0 %,  Cu: up to 5.0%,
Cr: bis zu 10,0 %  Cr: up to 10.0%
AI: bis zu 10,0 %  AI: up to 10.0%
N: bis zu 0,5 %,  N: up to 0.5%,
Nb: bis zu 2,0 %,  Nb: up to 2.0%,
Mn: bis zu 3,0 %,  Mn: up to 3.0%,
Ti : bis zu 2,0 %,  Ti: up to 2.0%,
V: bis zu 2,0 %.  V: up to 2.0%.
und ein amorphes, teilamorphes oder feinkristallines Gefüge mit Korngrößen aufweist, die im Bereich von 10 - 10000 nm liegen, wobei die Härte HVO , 5 des Stahlflachprodukts 760 - 900 beträgt. and an amorphous, partially-amorphous or fine-crystalline microstructure having particle sizes ranging from 10 to 10,000 nm, the hardness HVO, 5 of the flat steel product being 760 to 900.
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