EP3030365A1 - Method for producing strips made of steel, in particular for producing cutting and machining tools having improved service life - Google Patents

Method for producing strips made of steel, in particular for producing cutting and machining tools having improved service life

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Publication number
EP3030365A1
EP3030365A1 EP14750683.6A EP14750683A EP3030365A1 EP 3030365 A1 EP3030365 A1 EP 3030365A1 EP 14750683 A EP14750683 A EP 14750683A EP 3030365 A1 EP3030365 A1 EP 3030365A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip
rolled
steel
hot
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14750683.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Evertz
Alexander Redenius
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.)
Salzgitter Flachstahl GmbH
Original Assignee
Salzgitter Flachstahl GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Salzgitter Flachstahl GmbH filed Critical Salzgitter Flachstahl GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon

Definitions

  • the invention relates to a method for producing strips of steel, in particular for the production of cutting and Zerspanwerkmaschineen with improved service life, according to the preamble of claim 1.
  • Such cutting and cutting tools may e.g. Knife blades or saw blades that are used in industrial or in the private sector.
  • a sheet of carbon-rich, martensitic steel is used for cutting and cutting tools, which is characterized by a high hardness and abrasion resistance.
  • chromium is added to the steel to further increase the hardness, with chromium acts as a carbide.
  • Usual for this application is e.g. for a steel 100Cr6 steel iron material sheet has a chromium content of 1, 5 wt .-%. If the steel is additionally to be stainless, according to DE 11 2010 004 925 T5 chromium contents of 11 to 16% by weight are added.
  • the hardness of the cutting or cutting tool results from a tempering process in which the tool is heated, quenched, and tempered to austenitizing temperature
  • the alloying element chromium causes a reduction in the critical cooling rate and a significant increase in the hardness due to carbide formation.
  • Typical production processes for steels for cutting or cutting tools are the ingot casting and continuous casting process.
  • Strip casting should have the advantage over the block casting, that in the
  • Edge breakouts on the cutting edge is significantly reduced.
  • the production of such steels by means of continuous casting is also known.
  • the cast strip is then hot rolled, annealed and then cold rolled to the required final thickness.
  • Solidification structure with large precipitates (sulfides, carbides) occur.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing strips of steel, in particular for the production of cutting and Zerspanwerkzeügen, soft avoids the disadvantages of the known methods and the solidification structure in the production of the steel strip so influenced that in comparison to the known Method a significant increase in service life of the cutting and cutting tools produced therefrom is achieved.
  • a method of making tapes in which a pre-strip is formed from a melt of a hardenable steel by casting and then rolled into a hot strip and, if necessary, subsequently subjected to an annealing and cold-waving process characterized in that the pre-strip is produced in a horizontal strip casting plant, wherein the
  • the horizontal strip casting method according to the invention is unusual for the production of strips for the production of cutting or cutting tools and has the advantage over the hitherto known production methods for steel strips from which cutting tools are produced, that on the one hand, the line of Resterstarrung the cast strip no longer is centered in the strip plane, but off-center, so that the area for the cutting edge is outside the Resterstarrung and thus the
  • the high achievable cooling rate of the strip during horizontal strip casting means that the precipitates, eg carbides, are distributed very finely and homogeneously, which has an advantageous effect on the cutting edge strength and fatigue strength of the cutting edges. or cutting tools. If necessary, this can also reduce the proportion of carbide formers, such as chromium, which has a favorable effect on the production costs.
  • carbide formers such as chromium
  • the finer structure and the finely divided precipitates may increase the strength if necessary, so that compared to the billet casting process, alloying elements such as chromium, molybdenum etc. can be saved and with regard to continuous casting the risk of failure due to cracking can be significantly reduced.
  • a degree of deformation during hot rolling of the pre-strip of at least 50% is required in order to produce a fine-grained, homogeneous microstructure.
  • the degree of deformation can also be more than 70%.
  • the method according to the invention is therefore also particularly suitable for the production of hardenable steel grades for cutting tools which have carbon contents above 0.80%, in particular in combination with carbide-forming alloying elements (eg chromium and molybdenum with the non-carbide-forming element silicon in total above 1.5%). not faultless as slab strangvergi edible.
  • carbide-forming alloying elements eg chromium and molybdenum with the non-carbide-forming element silicon in total above 1.5%). not faultless as slab strangvergi edible.
  • the position of the level of Resterstarrung the Vorbandes is easily controlled by different cooling conditions at the top and bottom of the pre-band, one of the band sides, for example, accelerated by water and the other example, is cooled to still air.
  • the underside of the Vorbandes indirectly via an intensive
  • Water cooling of the underside of the conveyor belt also called Casterband, can be achieved while the top of the pre-strip cools in air.
  • Table 1a shows a steel 125Cr1 having a C content of 1.25% by weight and a Cr content of 0.35% by weight.
  • the steel has in particular a proportion of chromium which is higher by 1.50% by weight, whereas the steel in Table 1c with 2.70% by weight has a markedly increased Si content compared to the other steels.
  • the inventive method has different cooling strategies for the top and bottom of the pre-strip, which are cooled differently.
  • the underside of the pre-strip is accelerated cooled by a water-cooled conveyor belt (also called Caster band), while the top surface of the belt cools more slowly under a protective gas atmosphere.
  • a water-cooled conveyor belt also called Caster band
  • the area of residual solidification shifts upward from the "geometric center” and is located approximately in a position 1/3 from the upper side of the strip ( Figure 1, left) .
  • a further advantage results from the high cooling rates in the case of the invention Close-to-dimensional casting methods, which lead to a finer structure while avoiding coarse carbides and voids, which can occur in the conventional production route on the continuous casting or ingot casting ( Figure 1, right) .
  • the claim of steel consumers voids, coarse precipitates, eg coarse carbides, especially in the area of the cutting edge, can thus with the
  • Horizontal strip casting according to the invention can be better met by implementing different cooling strategies at the top and bottom of the tape.
  • the cutting edge can be directly in the middle or at a
  • Asymmetrical blade are made accordingly on the opposite side, so that the cutting edge is not in the range of the Resterstarrung line ( Figure 2).
  • the eccentric solidification of the cast strip makes it possible at the same time central position of the cutting area of knives with respect to the
  • FIG. 3 schematically shows a device for producing a pre-strip with off-center solidification and subsequent hot-rolling process for producing the required strip thickness.
  • Strip casting machine 1 consisting of a circulating conveyor belt 2 and two deflection rollers 3, 3 ", can also be seen a side seal 4, which prevents the discontinued melt 5 from flowing down to the right and left of the conveyor belt 2.
  • the melt 5 is conveyed by means of a pan 6 transported to the strip caster 1 and flows through a in the ground the pan provided opening 7 in a feed vessel 8.
  • This feed vessel 8 is formed as an overflow vessel.
  • the cooling device K can be purposefully influenced by the cooling device K in comparison to the top side of the pre-strip 9 so that an off-center solidification (metallurgical center) of the pre-strip 9 is achieved.
  • a homogenization zone 10 at. This consists of the thermally insulated housing 11 and a roller table, not shown here.
  • the then following first stand 12 is formed either only as a pure drive unit, possibly with a small puncture or as a roll unit with a predetermined puncture.
  • Subsequent frame scale 14 instead, wherein the first three frames 15, 15 ', 5 "effect the actual stitch reduction, while the last frame 16 is formed as a smoothing mill.
  • Reel temperature is cooled down.
  • a pair of scissors 20 is arranged between the end of the cooling section 17 and reel 19, 19 '.
  • This scissors 20 has the task of dividing the hot strip 18 transversely as soon as one of the two reels 19, 19 'is fully wound.
  • the beginning of the subsequent hot strip 18 is then on the. second freed reel 19, 19 'passed. This ensures that the tape tension is maintained over the entire tape length. This is particularly important in the production of thin hot strips.
  • the system parts for optional annealing and cold rolling of the hot strip are not shown in the figure.

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Abstract

The invention relates to a method for producing strips made of steel, in particular for producing cutting and machining tools having improved service life, wherein a preliminary strip is produced from a melt of a hardenable steel in a casting process and then rolled out into a hot-rolled strip and then, if necessary, annealed and cold rolled. The preliminary strip is produced in a horizontal strip casting system, wherein the melt is discharged from a feed vessel onto a cooled conveyor belt circulating over two deflecting rollers and is cast, with a killed flow and without bending, into a preliminary strip in the range between 6 and 40 mm, then rolled into hot-rolled strip having a degree of deformation of at least 50%, wherein the cooling rate on the top side and the bottom side of the preliminary strip is set differently for the purpose of residual solidification outside of the centre of the strip.

Description

Verfahren zur Herstellung von Bändern aus Stahl, insbesondere zur Herstellung von Schneid- und Zerspanwerkzeugen mit verbesserter Standzeit  Method for producing strips of steel, in particular for the production of cutting and cutting tools with improved service life
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bändern aus Stahl, insbesondere zur Herstellung von Schneid- und Zerspanwerkzeugen mit verbesserter Standzeit, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a method for producing strips of steel, in particular for the production of cutting and Zerspanwerkzeugen with improved service life, according to the preamble of claim 1.
Derartige Schneid- und Zerspanwerkzeuge können z.B. Messerklingen oder Sägeblätter sein, die im industriellen oder im privaten Bereich eingesetzt werden. Such cutting and cutting tools may e.g. Knife blades or saw blades that are used in industrial or in the private sector.
Üblicherweise wird für Schneid- und Zerspanwerkzeuge ein Blech aus kohlenstoffreichem, martensitischem Stahl eingesetzt, der sich durch eine hohe Härte und Abriebfestigkeit auszeichnet. Neben einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,4 bis zu 1 ,25 Gew.-% wird dem Stahl zur weiteren Steigerung der Härte oftmals Chrom hinzugefügt, wobei Chrom als Karbidbildner fungiert. Üblich für diesen Anwendungsbereich ist z.B. für einen Stahl 100Cr6 nach Stahl-Eisen-Werkstoffblatt ein Chromgehalt von 1 ,5 Gew.-%. Soll der Stahl zusätzlich rostfrei sein, werden gemäß DE 11 2010 004 925 T5 Chromgehalte von 11 bis 16 Gew.-% hinzugegeben. Usually, a sheet of carbon-rich, martensitic steel is used for cutting and cutting tools, which is characterized by a high hardness and abrasion resistance. In addition to a relatively high carbon content of about 0.4 to 1, 25 wt .-% chromium is added to the steel to further increase the hardness, with chromium acts as a carbide. Usual for this application is e.g. for a steel 100Cr6 steel iron material sheet has a chromium content of 1, 5 wt .-%. If the steel is additionally to be stainless, according to DE 11 2010 004 925 T5 chromium contents of 11 to 16% by weight are added.
Die Härte des Schneid-oder Zerspanwerkzeugs resultiert aus einem Vergütungsvorgang, bei dem das Werkzeug auf Austenitisierungstemperatur erwärmt, abgeschreckt und The hardness of the cutting or cutting tool results from a tempering process in which the tool is heated, quenched, and tempered to austenitizing temperature
anschließend angelassen wird. Neben einem erhöhten Kohlenstoffgehalt bewirkt das Legierungselement Chrom eine Verringerung der kritischen Abkühlgeschwindigkeit und eine erhebliche Steigerung der Härte infolge einer Karbidbildung. is then started. In addition to an increased carbon content, the alloying element chromium causes a reduction in the critical cooling rate and a significant increase in the hardness due to carbide formation.
Typische Herstellverfahren für Stähle für Schneid- oder Zerspanwerkzeuge sind das Blockguss- und Stranggießverfahren. Die beim Blockguss bekannten groben Typical production processes for steels for cutting or cutting tools are the ingot casting and continuous casting process. The coarse known in block casting
Karbidausscheidungen führen allerdings im Vergleich zu fein dispers ausgeschiedene Karbiden zu einer verringerten festigkeitssteigernden Wirkung, so dass ein höherer Cr-Anteil erforderlich ist. Ein höherer Cr-Gehalt verringert dann jedoch auch wieder die Carbide precipitations, however, lead to a reduced strength-increasing effect in comparison to finely precipitated carbides, so that a higher Cr content is required. However, a higher Cr content then again reduces the
Kerbschlagzähigkeit. Allgemein ist zudem bekannt, dass besonders hochkohlenstoffhaltige Stähle deutlich über 0,80% C sowie hochkohlenstoffhaltige Stähle mit karbidbildenden Legierungselementen (z.B. Cr und Mo sowie das nicht karbidbildende Element Si in Summe über 1 ,5%) konventionell als Bramme nicht sicher und fehlerfrei mittels der konventionellen Strangießtechnik zu erzeugen sind. Das Ausfallrisiko dieser Stahlsorten ist unverhältnismäßig hoch. Ursache hierfür ist die ungenügende Duktilität des Werkstoffs beim Biegen und Rückbiegen des Strangs unmittelbar nach dem Gießen, was zu Rissbildungen führen kann. Dies trifft grundsätzlich auch auf Stahlsorten mit hohem Massenanteil an Kohlenstoff von mehr als 0,8 % zu. Impact strength. In general, it is also known that particularly high carbon steels significantly above 0.80% C and high carbon steels with carbide-forming alloy elements (eg Cr and Mo and the non-carbide-forming element Si in total about 1, 5%) conventional slab not safe and error-free by means of Conventional Strangießtechnik are to produce. The default risk of these steel grades is disproportionately high. The reason for this is the insufficient ductility of the material during bending and bending back of the strand immediately after casting, which can lead to cracking. In principle, this also applies to steel grades with a high mass fraction of carbon of more than 0.8%.
Zur Herstellung von Schneidwerkzeugen ist es aus der DE 11 2010 004 925 T5 bekannt, Stähle zu verwenden, welche durch vertikales Bandgießen zwischen sich gegenläufig drehenden Walzen hergestellt und anschließend ausgewalzt werden. Das vertikale For the production of cutting tools, it is known from DE 11 2010 004 925 T5 to use steels which are produced by vertical strip casting between counter-rotating rolls and are subsequently rolled out. The vertical one
Bandgießen soll gegenüber dem Blockguss den Vorteil aufweisen, dass die bei der Strip casting should have the advantage over the block casting, that in the
Erstarrung des Stahls entstehenden Primärkarbide wesentlich kleiner sind als beim Solidification of the steel resulting primary carbides are much smaller than the
Blockguss, so dass beim Schärfen von Messer- oder Rasierklingen die Gefahr von Block casting, so that when sharpening knife or razor blades the risk of
Kantenausbrüchen an der Schneide deutlich verringert wird. Auch die Herstellung derartiger Stähle mittels Stranggießen ist bekannt. Das gegossene Band wird anschließend warmgewalzt, geglüht und dann auf die geforderte Enddicke kaltgewalzt. Edge breakouts on the cutting edge is significantly reduced. The production of such steels by means of continuous casting is also known. The cast strip is then hot rolled, annealed and then cold rolled to the required final thickness.
Nachteil bei den bekannten Herstellverfahren für Stahlbänder zur Herstellung von Schneidoder Zerspanwerkzeugen ist, dass erstarrungsbedingt die Resterstarrung beim Blockguss, Strangguss und beim vertikalen Bandgießen mittig genau im Bereich der späteren Schneide erfolgt. Das Problem liegt darin, dass Klingen für die Industrie und den Haushalt Disadvantage of the known production method for steel strips for the production of cutting or Zerspanwerkzeugen is that solidification due to the solidification in ingot casting, continuous casting and vertical strip casting centered exactly in the area of the later cutting edge. The problem is that blades for the industry and the household
überwiegend symmetrische Formen aufweisen und sich der Bereich für die Schneiden folglich im Kernbereich also in der Mitte der daraus hergestellten Stahlbänder befindet. have predominantly symmetrical shapes and thus the area for the cutting is therefore in the core area in the middle of the steel strips produced therefrom.
Untersuchungen haben ergeben, dass üblicherweise in diesem Bereich während der Erstarrung sowohl vermehrt Schwindungshohlräume (Lunker), als auch ein grobes Investigations have shown that usually in this area during solidification both shrinkage cavities (voids), as well as a coarse
Erstarrungsgefüge mit großen Ausscheidungen (Sulfide, Karbide) auftreten. Solidification structure with large precipitates (sulfides, carbides) occur.
Die Untersuchungen belegen außerdem das Vorhandensein von Seigerungsbereichen und auch einer zellenförmigen Anordnung der Ausscheidungen bei diesen Herstellverfahren, die bei statischen Zug-/Scher- und zyklischen Belastungen, wie sie auch bei Klingen und Sägekanten auftreten, Startpunkt für Risse sein können. Durch die mittige Anordnung dieser Resterstarrungszone und dem damit verbundenen frühzeitig auftretenden Verschleiß durch Ausbrüche, Risse und dergleichen, wird die Standzeit der Werkzeuge herabgesetzt und der frühzeitige Austausch mit entsprechendem Kostenaufwand erforderlich. The investigations also demonstrate the presence of segregation areas as well as a cellular arrangement of the precipitates in these manufacturing processes, which may be the starting point for cracks in static tensile / shear and cyclic loads such as those encountered with blades and saw edges. Due to the central arrangement of this Resterstarrungszone and the associated premature wear due to eruptions, cracks and the like, the service life of the tools is reduced and the early replacement required with corresponding cost.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Bändern aus Stahl, insbesondere zur Herstellung von Schneid- und Zerspanwerkzeügen anzugeben, weiches die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und das Erstarrungsgefüge bei der Herstellung des Stahlbandes so beeinflusst, dass im Vergleich zu den bekannten Verfahren eine deutliche Standzeiterhöhung der daraus hergestellten Schneid- und Zerspanwerkzeuge erreicht wird. The object of the invention is therefore to provide a method for producing strips of steel, in particular for the production of cutting and Zerspanwerkzeügen, soft avoids the disadvantages of the known methods and the solidification structure in the production of the steel strip so influenced that in comparison to the known Method a significant increase in service life of the cutting and cutting tools produced therefrom is achieved.
Nach der Lehre der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Bändern bereitgestellt, bei dem ein Vorband aus einer Schmelze eines härtbaren Stahls im Gießverfahren erzeugt und anschließend zu einem Warmband ausgewalzt und erforderlichenfalls anschließend einem Glüh- und Kaltwaizvorgang unterzogen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Vorband in einer horizontalen Bandgießanlage hergestellt wird, wobei die According to the teachings of the invention, there is provided a method of making tapes in which a pre-strip is formed from a melt of a hardenable steel by casting and then rolled into a hot strip and, if necessary, subsequently subjected to an annealing and cold-waving process characterized in that the pre-strip is produced in a horizontal strip casting plant, wherein the
Schmelze aus einem Zulaufgefäß auf ein über zwei Umlenkrollen umlaufendes gekühltes Förderband aufgegeben und strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 40 mm vergossen, anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50% gewalzt wird und wobei die Abkühigeschwindigkeit an Ober- und Unterseite des Vorbandes im Hinblick auf eine außermittige Lage der Resterstarrung des Vorbandes unterschiedlich eingestellt wird. Melt fed from a feed vessel to a cooled conveyor belt circulating over two pulleys and flow-smoothed and bended to a pre-strip in the range between 6 and 40 mm, then rolled to hot strip with a degree of deformation of at least 50% and the Abkühigeschwindigkeit on top and bottom of the pre-strip is adjusted differently with regard to an eccentric position of the Resterstarrung the Vorbandes.
Das erfindungsgemäße horizontale Bandgießverfahren ist für die Erzeugung von Bändern für die Herstellung von Schneid- oder Zerspanwerkzeuge unüblich und weist gegenüber den bislang bekannten Herstellverfahren für Stahlbänder, aus denen Schneidwerkzeuge hergestellt werden, den Vorteil auf, dass einerseits die Linie der Resterstarrung des gegossenen Bandes nicht mehr mittig in der Bandebene liegt, sondern außermittig, so dass der Bereich für die Schneide außerhalb der Resterstarrung liegt und damit die The horizontal strip casting method according to the invention is unusual for the production of strips for the production of cutting or cutting tools and has the advantage over the hitherto known production methods for steel strips from which cutting tools are produced, that on the one hand, the line of Resterstarrung the cast strip no longer is centered in the strip plane, but off-center, so that the area for the cutting edge is outside the Resterstarrung and thus the
beschriebenen Nachteile eines mittig liegenden Erstarrungsbereiches der bekannten Verfahren vermeidet. Die Standzeit und Schnitthaltigkeit des Schneidwerkzeugs wird damit deutlich verbessert. described disadvantages of a central solidification range of the known methods avoids. The service life and edge retention of the cutting tool is thus significantly improved.
Gleichzeitig bewirkt die hohe erreichbare Abkühlgeschwindigkeit des Bandes beim horizontalen Bandgießen, dass die Ausscheidungen, z.B. Karbide, sehr fein und homogen verteilt sind, was sich vorteilhaft auf die Schneidhaltigkeit und Dauerfestigkeit der Schneid- oder Zerspanwerkzeuge auswirkt. Gegegebenenfalls lässt sich dadurch auch der Anteil an Karbidbildnern, wie z.B. Chrom reduzieren, was sich günstig auf die Herstellkosten auswirkt. At the same time, the high achievable cooling rate of the strip during horizontal strip casting means that the precipitates, eg carbides, are distributed very finely and homogeneously, which has an advantageous effect on the cutting edge strength and fatigue strength of the cutting edges. or cutting tools. If necessary, this can also reduce the proportion of carbide formers, such as chromium, which has a favorable effect on the production costs.
Durch das feinere Gefüge und die fein verteilten Ausscheidungen kann die Festigkeit gegebenenfalls, erheblich gesteigert werden, so dass gegenüber dem Blockgussverfahren Legierungselemente wie Chrom, Molybdän etc. eingespart werden und im Hinblick auf das Stranggießen das Ausfallrisiko durch Rissbildung deutlich reduziert werden kann. The finer structure and the finely divided precipitates may increase the strength if necessary, so that compared to the billet casting process, alloying elements such as chromium, molybdenum etc. can be saved and with regard to continuous casting the risk of failure due to cracking can be significantly reduced.
Ein Umformgrad beim Warmwalzen des Vorbandes von mindestens 50% ist erforderlich, um ein möglichst feinkörniges, homogenes Gefüge zu erzeugen. Je nach zu erzeugenderA degree of deformation during hot rolling of the pre-strip of at least 50% is required in order to produce a fine-grained, homogeneous microstructure. Depending on which to produce
Warmbanddicke und Legierungszusammensetzung kann der Umformgrad auch mehr als 70 % betragen. Hot strip thickness and alloy composition, the degree of deformation can also be more than 70%.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich deshalb insbesondere auch für die Erzeugung von härtbaren Stahlsorten für Schneidwerkzeuge, die mit Kohlenstoffgehalten über 0,80% insbesondere in Kombination mit karbidbildenenden Legierungselementen (z.B. Chrom und Molybdän mit dem nicht karbidbildenden Element Silizium in Summe über 1 ,5%) nicht fehlerfrei als Bramme strangvergi eßbar sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zudem vorteilhaft, dass die Lage der Ebene der Resterstarrung des Vorbandes durch unterschiedliche Abkühlbedingungen an Ober- und Unterseite des Vorbandes leicht steuerbar ist, wobei eine der Bandseiten beispielsweise beschleunigt mittels Wasser und die andere beispielweise an ruhender Luft abgekühlt wird. Beispielsweise kann die Unterseite des Vorbandes indirekt über eine intensive The method according to the invention is therefore also particularly suitable for the production of hardenable steel grades for cutting tools which have carbon contents above 0.80%, in particular in combination with carbide-forming alloying elements (eg chromium and molybdenum with the non-carbide-forming element silicon in total above 1.5%). not faultless as slab strangvergi edible. In the method according to the invention is also advantageous that the position of the level of Resterstarrung the Vorbandes is easily controlled by different cooling conditions at the top and bottom of the pre-band, one of the band sides, for example, accelerated by water and the other example, is cooled to still air. For example, the underside of the Vorbandes indirectly via an intensive
Wasserkühlung der Unterseite des Förderbandes, auch Casterband genannt, erreicht werden, während die Oberseite des Vorbandes an Luft abkühlt. Water cooling of the underside of the conveyor belt, also called Casterband, can be achieved while the top of the pre-strip cools in air.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Warmbänder wurden mit Hot strips produced by the method according to the invention were used with
unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen gemäß der nachstehenden Tabelle 1 untersucht. different alloy compositions according to the following Table 1 examined.
Tabelle 1a Legierungszusammensetzung 125Cr1 Table 1a Alloy Composition 125Cr1
c Si Mn Cr c Si Mn Cr
1,25 % 0,25 % 0,35 % 0,35 % Tabelle 1b Legierungszusammensetzung 100Cr6 nach Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 200 1.25% 0.25% 0.35% 0.35% Table 1b Alloy composition 100Cr6 according to Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 200
Tabelle 1a zeigt einen Stahl 125Cr1 , der einen C-Gehalt von 1 ,25 Gew.% und einen Cr- Gehalt von 0,35 Gew.% aufweist. Table 1a shows a steel 125Cr1 having a C content of 1.25% by weight and a Cr content of 0.35% by weight.
In Tabelle 1b weist der Stahl insbesondere einen mit 1 ,50 Gew.% höheren Anteil an Chrom aus, wohingegen der Stahl in Tabelle 1c mit 2,70 Gew.% einen deutlich erhöhten Si-Anteil gegenüber den anderen Stählen aufweist.  In Table 1b, the steel has in particular a proportion of chromium which is higher by 1.50% by weight, whereas the steel in Table 1c with 2.70% by weight has a markedly increased Si content compared to the other steels.
Bei allen Legierungsvarianten konnte ein sehr feinkörniges gleichmäßiges Gefüge erzeugt werden, wobei die Lage der Resterstarrung in Bandebene gezielt außerhalb der Bandmitte, also außerhalb der Lage der späteren Schneide eingestellt werden konnte. In all alloy variants, a very fine-grained uniform microstructure could be produced, wherein the position of the solidification in strip level could be adjusted specifically outside the center of the strip, ie outside the position of the subsequent cutting edge.
Das erfindungsgemäße Verfahren verfügt über unterschiedliche Kühlstrategien für die Ober- und Unterseite des Vorbandes, wobei diese unterschiedlich gekühlt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Unterseite des Vorbandes durch ein wassergekühltes Förderband (auch Casterband genannt) beschleunigt abgekühlt, während die Bandoberseite unter Schutzgasatmosphäre langsamer abkühlt. In der Folge verschiebt sich der Bereich der Resterstarrung aus der„geometrischen Mitte" nach oben und befindet sich in etwa in einer Position 1/3 von der Bandoberseite (Figur 1, links). Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus den hohen Abkühlraten bei dem erfindungsgemäßen endabmessungsnahen Gießverfahren, die zu einem feineren Gefüge unter Vermeidung von groben Karbiden und Lunkern führen, die bei der konventionellen Herstellroute über die Stranggießanlage oder beim Blockguss auftreten können (Figur 1, rechts). Der Anspruch von Stahlverbrauchern Lunker, grobe Ausscheidungen, z.B. grobe Karbide, insbesondere im Bereich der Schneide zu vermeiden, kann somit mit dem The inventive method has different cooling strategies for the top and bottom of the pre-strip, which are cooled differently. In a preferred embodiment, the underside of the pre-strip is accelerated cooled by a water-cooled conveyor belt (also called Caster band), while the top surface of the belt cools more slowly under a protective gas atmosphere. As a result, the area of residual solidification shifts upward from the "geometric center" and is located approximately in a position 1/3 from the upper side of the strip (Figure 1, left) .A further advantage results from the high cooling rates in the case of the invention Close-to-dimensional casting methods, which lead to a finer structure while avoiding coarse carbides and voids, which can occur in the conventional production route on the continuous casting or ingot casting (Figure 1, right) .. The claim of steel consumers voids, coarse precipitates, eg coarse carbides, especially in the area of the cutting edge, can thus with the
erfindungsgemäßen horizontalen Bandgießen, durch Realisierung unterschiedlicher Kühlstrategien an Bandober- und Unterseite besser erfüllt werden. Bei einer symmetrischen Klinge kann die Schneide direkt mittig bzw. bei einer Horizontal strip casting according to the invention, can be better met by implementing different cooling strategies at the top and bottom of the tape. In a symmetrical blade, the cutting edge can be directly in the middle or at a
asymmetrischen Klinge entsprechend auf der gegenüberliegenden Seite gefertigt werden, damit die Schneide nicht im Bereich der Linie der Resterstarrung liegt (Figur 2). Insbesondere die außermittige Erstarrung des gegossenen Bandes ermöglicht es bei gleichzeitig mittiger Lage des Schneidebereiches von Messern in Bezug auf die  Asymmetrical blade are made accordingly on the opposite side, so that the cutting edge is not in the range of the Resterstarrung line (Figure 2). In particular, the eccentric solidification of the cast strip makes it possible at the same time central position of the cutting area of knives with respect to the
geometrische Bandmitte (Kern), Bereiche der Resterstarrung mit allen Nachteilen (grobe Karbide, Lunker) zu vermeiden. Bei Messern mit außermittiger Lage des Schneidebereiches hingegen kann die Lage der Ober- und Unterseite des gegossenen Bandes gezielt berücksichtigt werden, um den Schneidenbereich außerhalb des Bereichs der geometric center of band (core), to avoid areas of residual solidification with all the disadvantages (coarse carbides, voids). For knives with eccentric position of the cutting area, however, the position of the top and bottom of the cast strip can be deliberately taken into account to the cutting area outside the range of
Resterstarrung zu legen Die Lage der Schneide in Bezug auf die Zone der Resterstarrung verändert sich auch durch Nachschleifen nicht. Die Bearbeitbarkeit der Schneide wird ebenfalls verbessert und die Gefahr des Ausbrechens der Schneide durch Lunker oder grobe Ausscheidungen wird vermieden.  Rester solidification The position of the cutting edge in relation to the zone of residual solidification does not change by regrinding. The machinability of the cutting edge is also improved and the risk of breaking out of the cutting edge due to voids or coarse precipitations is avoided.
Insbesondere grobe Chromkarbide bewirken bei schlagartiger Beanspruchung von Messern, eine lokale Zerstörung der Klinge und erfordern häufigeres Nachschleifen oder einen kompletten Ersatz, was bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird. Neben dem Einsatz für Industriemesser ist darüber hinaus der Einsatz als Sägeblätter für das Zerspanen von Holz- und Kunststoff möglich. Die über das Bandgießen möglichen hohen Kohlenstoff- und Silizium-Masseanteile ermöglichen gegebenenfalls im Randbereich bei der Sägeverzahnung auf den Einsatz von Hartmetallschneiden zu verzichten, da der Grundwerkstoff aufgrund seiner Analyse bereits das Aufbringen einer harten und verschleißfesten Schicht ermöglicht. Das homogene Gefüge insbesondere mit fein dispers verteilten Karbiden erreicht erheblich höhere Standzeiten verbunden mit geringeren Wechselzeiten. In particular, coarse chromium carbides cause sudden damage to blades, a local destruction of the blade and require more frequent regrinding or a complete replacement, which is avoided in the inventive method. In addition to the use for industrial knives beyond the use as saw blades for the cutting of wood and plastic is possible. The high carbon and silicon mass fractions possible via strip casting may make it possible to dispense with the use of carbide cutters in the edge area of the saw toothing, since the base material, based on its analysis, already enables the application of a hard and wear-resistant layer. The homogeneous structure, in particular with finely dispersed carbides, achieves considerably longer service lives, combined with shorter changeover times.
In der Figur 3 ist schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vorbandes mit außermittiger Erstarrung und anschließendem Warmwalzvorgang zur Herstellung der geforderten Banddicke dargestellt. FIG. 3 schematically shows a device for producing a pre-strip with off-center solidification and subsequent hot-rolling process for producing the required strip thickness.
Dem Warmwalzprozess vorgeschaltet ist das Gießverfahren mit einer horizontalen  Upstream of the hot rolling process is the casting process with a horizontal
Bandgießanlage 1 , bestehend aus einem umlaufenden Förderband 2 und zwei Umlenkrollen 3, 3". Zu erkennen ist auch eine Seitenabdichtung 4, die verhindert, dass die aufgegebene Schmelze 5 rechts und links vom Förderband 2 herunterfließen kann. Die Schmelze 5 wird mittels einer Pfanne 6 an die Bandgießanlage 1 transportiert und fließt durch eine im Boden der Pfanne vorgesehene Öffnung 7 in ein Zulaufgefäß 8. Dieses Zulaufgefäß 8 ist wie ein Überlaufgefäß ausgebildet. Strip casting machine 1, consisting of a circulating conveyor belt 2 and two deflection rollers 3, 3 ", can also be seen a side seal 4, which prevents the discontinued melt 5 from flowing down to the right and left of the conveyor belt 2. The melt 5 is conveyed by means of a pan 6 transported to the strip caster 1 and flows through a in the ground the pan provided opening 7 in a feed vessel 8. This feed vessel 8 is formed as an overflow vessel.
Dargestellt sind ebenfalls die Einrichtung K zur intensiven Kühlung der Unterseite des Obertrums des Förderbandes 2 sowie die vollständige Einhausung 11 der Bandgießanlage 1 mit entsprechender Schutzgasatmosphäre. Shown are also the means K for intensive cooling of the underside of the upper run of the conveyor belt 2 and the complete enclosure 11 of the strip casting machine 1 with a corresponding protective gas atmosphere.
Nach Aufgabe der Schmelze 5 auf das umlaufende Förderband 2 kommt es infolge der intensiven Kühlung zur Erstarrung und zur Bildung eines Vorbandes 9, das am Ende des Förderbandes 2 weitestgehend durcherstarrt ist. Durch die Kühleinrichtung K kann erfindungsgemäß die Kühlung im Vergleich zur Oberseite des Vorbandes 9 gezielt so beeinflusst werden, dass eine außermittige Erstarrung (metallurgische Mitte) des Vorbandes 9 erreicht wird. After abandonment of the melt 5 on the rotating conveyor belt 2, it comes as a result of intensive cooling to solidification and the formation of a pre-strip 9, which is largely solidified at the end of the conveyor belt 2. According to the invention, the cooling device K can be purposefully influenced by the cooling device K in comparison to the top side of the pre-strip 9 so that an off-center solidification (metallurgical center) of the pre-strip 9 is achieved.
Zum Temperaturausgleich und Spannungsabbau schließt sich an die Bandgießanlage 1 eine Homogenisierungszone 10 an. Diese besteht aus der wärmegedämmten Einhausung 11 und einem hier nicht dargestellten Rollgang. For temperature compensation and stress relief is followed by the strip casting 1 a homogenization zone 10 at. This consists of the thermally insulated housing 11 and a roller table, not shown here.
Das dann nachfolgende erste Gerüst 12 ist entweder nur als reines Treiberaggregat ggf. mit einem geringen Anstich oder als Walzenaggregat mit einem vorgegebenen Anstich ausgebildet. The then following first stand 12 is formed either only as a pure drive unit, possibly with a small puncture or as a roll unit with a predetermined puncture.
Es folgt eine Zwischenerwärmung, vorteilhafterweise hier als induktive Erwärmung z. B. in Form einer Spule 13 ausgebildet. Die eigentliche Warmumformung findet in der This is followed by an intermediate heating, advantageously here as inductive heating z. B. in the form of a coil 13 is formed. The actual hot forming takes place in the
nachfolgenden Gerüststaffel 14 statt, wobei die ersten drei Gerüste 15, 15', 5" die eigentliche Stichabnahme bewirken, während das letzte Gerüst 16 als Glättwalzwerk ausgebildet ist. Subsequent frame scale 14 instead, wherein the first three frames 15, 15 ', 5 "effect the actual stitch reduction, while the last frame 16 is formed as a smoothing mill.
Nach dem letzten Stich folgt eine Kühlzone 17, in der das fertige Warmband bis auf After the last stitch follows a cooling zone 17, in which the finished hot strip up to
Haspeltemperatur heruntergekühlt wird. Reel temperature is cooled down.
Zwischen Ende der Kühlstrecke 17 und Haspel 19, 19' ist eine Schere 20 angeordnet. Diese Schere 20 hat die Aufgabe, das Warmband 18 quer zu teilen, sobald einer der beiden Haspel 19, 19' vollgewickelt ist. Der Anfang des nachfolgenden Warmbandes 18 wird dann auf der. zweiten frei gewordenen Haspel 19, 19' geleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Bandzug über die gesamte Bandlänge aufrecht erhalten bleibt. Dies ist insbesondere bei der Erzeugung dünner Warmbänder von Bedeutung. Nicht dargestellt sind in der Figur die Anlagenteile zum optionalen Glühen und Kaltwalzen des Warmbandes. Between the end of the cooling section 17 and reel 19, 19 ', a pair of scissors 20 is arranged. This scissors 20 has the task of dividing the hot strip 18 transversely as soon as one of the two reels 19, 19 'is fully wound. The beginning of the subsequent hot strip 18 is then on the. second freed reel 19, 19 'passed. This ensures that the tape tension is maintained over the entire tape length. This is particularly important in the production of thin hot strips. Not shown in the figure, the system parts for optional annealing and cold rolling of the hot strip.
Bezugszeic enliste Reference list
Hr. BezeichnungMr. description
1 Bandgießanlage1 strip casting plant
2 Förderband 2 conveyor belt
3, 3" Umlenkrolle  3, 3 "pulley
4 Seitenabdichtung 4 side sealing
5 Schmelze 5 melt
6 Pfanne  6 pan
7 Öffnung  7 opening
8 Zulaufgefäß  8 feed vessel
9 Vorband  9 opening act
10 Homogenisierungszone 10 homogenization zone
11 Einhausung 11 enclosure
12 erstes Gerüst  12 first scaffolding
13 Induktionsspule 13 induction coil
14 Gerüststaffel 14 Scaffolding
15, 15', 15" Walzgerüst  15, 15 ', 15 "rolling stand
1 6 Glättgerüst  1 6 screed
17 Kühlstrecke  17 cooling section
18 fertiges Warmband 18 finished hot strip
19, 19' Haspel 19, 19 'reel
20 Schere  20 scissors
K Kühleinrichtung  K cooling device

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Bändern aus Stahl, insbesondere zur Herstellung von Schneid- oder Zerspanwerkzeugen mit verbesserter Standzeit, bei dem ein Vorband aus einer Schmelze eines härtbaren Stahls im Gießverfahren erzeugt und anschließend zu einem Warmband ausgewalzt und erforderlichenfalls anschließend geglüht und kaltgewalzt wird 1. A process for the production of strips of steel, in particular for the production of cutting or Zerspanwerkzeugen with improved life, in which a Vorband of a melt of a hardenable steel produced by casting and then rolled into a hot strip and, if necessary, then annealed and cold rolled
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Vorband in einer horizontalen Bandgießanlage hergestellt wird, wobei die that the pre-strip is produced in a horizontal strip casting plant, wherein the
Schmelze aus einem Zulaufgefäß auf ein über zwei Umlenkrollen umlaufendes gekühltes Förderband aufgegeben und strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 40 mm vergossen, anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50% gewalzt wird, wobei die Abkühlgeschwindigkeit an Ober- und Unterseite des Vorbandes im Hinblick auf eine außermittige Resterstarrung unterschiedlich eingestellt wird.  Melt fed from a feed vessel to a cooled conveyor belt circulating over two pulleys and flow-smoothed and bended to a pre-strip in the range between 6 and 40 mm, then rolled to hot strip with a degree of deformation of at least 50%, the cooling rate at the top and bottom of the pre-strip is adjusted differently with regard to off-center solidification.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Unterseite des Vorbandes stärker gekühlt wird, als die Oberseite des Vorbandes. that the underside of the Vorbandes is cooled more than the top of the Vorbandes.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kühlung der Unterseite des Vorbandes mittels einer Kühlung der Unterseite des darauf aufliegenden Förderbandes indirekt erfolgt. that the cooling of the underside of the pre-strip is effected indirectly by means of a cooling of the underside of the conveyor belt resting thereon.
4. Verfahren nach Anspruch 3, 4. The method according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kühlung der Unterseite des Förderbandes mittels Wasser gekühlt und die Oberseite des Vorbandes an ruhender Luft oder in einer Schutzgasatmosphäre abkühlt. the cooling of the underside of the conveyor belt is cooled by means of water and the upper side of the pre-strip is cooled in still air or in a protective gas atmosphere.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass nach der Durcherstarrung und vor Beginn der Weiterbehandlung das Vorband eine Homogenisierungszone durchläuft. that after the solidification and before the start of the further treatment, the pre-strip passes through a homogenization zone.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterbehandlung ein Abtafeln des Vorbandes ist. characterized, that the further treatment is a tabling of the opening band.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass nach dem Abtafeln die Tafeln auf Walztemperatur erwärmt und anschließend gewalzt werden. after tableting, the panels are heated to rolling temperature and then rolled.
8. Verfahren nach Anspruch 5, 8. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Weiterbehandlung ein Aufcoilen des Vorbandes ist. that the further treatment is a Aufcoilen the Vorbandes.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Vorband nach dem Aufcoilen entcoilt wird, auf Walztemperatur erwärmt und anschließend gewalzt wird. that the pre-strip is uncoiled after coiling, heated to rolling temperature and then rolled.
10. Verfahren nach Anspruch 8, 10. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Vorband vor dem Entcoilen wiedererwärmt wird. that the opening band is reheated before de-coiling.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. The method according to at least one of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Vorband in-line dem Walzprozess unterworfen und danach aufgecoilt wird. that the sub-band is subjected to the rolling process in-line and then recharged.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. The method according to at least one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Umformgrad beim Warmwalzen >70 % ist. that the degree of hot rolling is> 70%.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. The method according to at least one of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Warmband nach der Abkühlung kaltgewalzt wird. that the hot strip is cold rolled after cooling.
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