EP4433617A1 - Verfahren zum herstellen eines warmbandes aus einem feinkornstahlwerkstoff - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines warmbandes aus einem feinkornstahlwerkstoff

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EP4433617A1
EP4433617A1 EP22818653.2A EP22818653A EP4433617A1 EP 4433617 A1 EP4433617 A1 EP 4433617A1 EP 22818653 A EP22818653 A EP 22818653A EP 4433617 A1 EP4433617 A1 EP 4433617A1
Authority
EP
European Patent Office
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hot strip
hot
temperature
mpa
cooling
Prior art date
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Pending
Application number
EP22818653.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Hassel
Christian Klinkenberg
Georg Padberg
Matthias Peters
August Sprock
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4433617A1 publication Critical patent/EP4433617A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C21D8/02—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
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    • C21D8/0226—Hot rolling
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hot strip from a fine-grain steel material with a thickness dwB 1.75 mm and an average ferrite grain size of g s ⁇ 5 pm.
  • Steel strips and fine-grain steel materials are usually manufactured in a multi-step process.
  • a hot strip is first produced from a slab by means of several hot forming operations and then wound up into a coil.
  • the hot strip produced in this way is then heat-treated and/or cold-rolled, thereby adjusting the thickness, the structure and the desired mechanical properties of the steel strip.
  • known multi-step methods be designed more cost-effectively and simply.
  • One possibility is to adjust the thickness of the steel strip as well as the structure after hot rolling for the possible end use.
  • the rolling of a slab, in particular a thin slab, into a hot strip with a thickness dwB ⁇ 1.5 mm is known from the prior art.
  • the slab or thin slab is heated to a material-specific forming temperature and rolled into a steel strip in a hot strip mill with a series of acceptance passes.
  • the hot strip is then wound into a coil.
  • the microstructure of the hot strip and the associated mechanical properties are set by the cooling conditions after hot forming and the cooling of the hot strip in the coil.
  • the disadvantage of this known method is that the cooling in the coil is so slow due to the narrow windings of the strip that the usable microstructure is not reached immediately and must first be produced or set by an additional subsequent annealing treatment.
  • the object of the invention is therefore the known method for producing a fine-grain steel material to be further developed in such a way that a hot-rolled steel sheet can be used immediately, both in terms of its thickness and its structure.
  • the object of the invention is achieved by a method with the features of claim 1 and a hot strip with the features of claim 10 or claim 11.
  • a hot strip made of a fine-grain steel material is obtained at least through the work steps:
  • the hot strip is wound into a coil.
  • the hot strip is cooled from the hot rolling temperature Tw to a temperature TH below the transformation temperature of the steel material using rapid cooling, in particular compact cooling.
  • the transformation temperature TH is the temperature at which austenite decomposition begins.
  • An approximate transition temperature TH can be read from the mean chemical analysis and an associated ZTU or ZTA diagram. Alternatively, equilibrium models can also be used to simulate the transition temperature TH.
  • the transformation temperature TH determined in this way may have to be adjusted, since the segregation of the chemical elements during solidification can cause local deviations in the chemical analysis. This then shifts the local decomposition temperature and can thus shift it to higher or lower local transformation temperatures.
  • the transformation temperature TH is to be adjusted in such a way that the core and transition area of the slab are preferably taken into account in the transformation temperature TH.
  • the cooling of the hot strip by rapid cooling takes place at a relative cooling rate 3R of 3R>600 K/(s-mm), more preferably 3R>800 K/(s-mm).
  • the cooling of the hot strip by rapid cooling begins within a period of t ⁇ 0.2 s, more preferably t ⁇ 0.1 s, after the last acceptance pass.
  • the inventive combination of the features cooling rate, thickness of the hot strip and cooling to a temperature TH below the transformation temperature of pearlite, bainite and / or martensite produces a hot strip with the described yield strength of 300 MPa to 400 MPa at a thickness dwB ⁇ 1.5 mm and 400 MPa to 500 MPa with a thickness dwB of 1.5 mm and ⁇ 1.75 mm.
  • the hot strip is preferably cooled from the hot rolling temperature Tw to a temperature below the transformation temperature TH within a distance of ⁇ 6 m, preferably ⁇ 4 m, after the last acceptance pass.
  • the cooling to a temperature below the transformation temperature TH takes place using water as the coolant.
  • Water is a standardized coolant here, easy to transport and to provide in terms of process technology.
  • the cooling water used can also contain additives that modify the cooling properties of the water. Gases, in particular air, are also understood as additives to the cooling water in the sense of the invention. It is irrelevant whether the gases are used to transport the cooling water or to atomize the cooling water after or by means of a spray nozzle, for example.
  • Additives in the sense of the invention can also be chemical substances that are suitable for modifying the boiling point or other physical or chemical properties of the cooling water.
  • a relative water volume flow of V>0.002 m 3 /kg, preferably V>0.004 m 3 /kg, based on the mass flow of the hot strip, is preferably set during the cooling. In this area there is enough water for the desired cooling effect provided without unduly burdening the water management of a hot strip mill.
  • a controller or regulator having at least one process model specifies a target value for the cooling rate before the last acceptance pass and/or adjusts it during the hot forming of the hot strip.
  • the process model simulates, preferably online, the microstructure development during the hot rolling process on the basis of the chemical analysis of the hot strip to be rolled and other process parameters.
  • process parameters are understood to mean all process parameters that are directly or indirectly connected to the production of a hot strip in a hot strip mill.
  • Direct process parameters are, for example, the rolling speed, slab temperature, brazing.
  • Analysis or sample acceptance, indirect process parameters are, for example, roll age, cooling water composition or plant conditions. Simulation models that simulate a structure based on chemical analyzes and known temperature profiles are known from the prior art.
  • the control and regulation of the rolling train determines possible temperature profiles of the hot strip on the basis of existing target specifications or actual values using known temperature models. This preferably takes place cyclically during the ongoing process.
  • the actual structure of the hot strip is also cyclically simulated from these temperature profiles by the structure model. If the actual microstructure deviates from the target microstructure, the target specifications, for example the intensity of the cooling at different points in the rolling train or the pass reduction, are adjusted by the control or regulation.
  • the process model uses an optimization algorithm to determine the target value for the cooling rate to be set, with which the target structure, in particular the ferrite grain size, is reached.
  • Such a control or regulation improves the setting of the mechanical properties of the finished hot strip by the targeted setting of the structure development in the course of the hot rolling process.
  • the controller can better compensate and optimize possible fluctuations with the help of the process model.
  • a microstructure sensor determines the microstructure of the hot strip and the process model the measured actual microstructure at the Target value determination of the cooling rate taken into account.
  • the use of a microstructure sensor at one point within the hot strip mill makes it possible not only to determine possible microstructure developments on the basis of a chemical analysis, but also to take into account an actual state of the microstructure when predicting the microstructure development. This makes the target value determination for the cooling rate more accurate and the deviation smaller.
  • the hot strip consists preferably of a steel material with the analysis
  • N 0.000% to 0.050%, preferably 0.001% to 0.025%
  • Nb 0.00% to 0.10%, preferably 0.01% to 0.06%
  • V 0.00% to 0.10%, preferably 0.01% to 0.06%
  • the hot strip temperature of the hot strip is preferably at least 50° C., more preferably at least 30° C. and at most 100° C., above the Ae3 temperature of the alloy of the hot strip before the last acceptance pass before rapid cooling. This ensures that the formation of ferrite in the hot strip does not take place until rapid cooling begins and that the more easily deformable austenite is present during the forming of the hot strip in the roll stands. Furthermore, the object of the invention is achieved by a hot strip that is produced by a method according to one of claims 1 to 9.
  • FIG. 1 example of a casting-rolling plant
  • FIG. 4 a) conventional structure of a fine-grain steel; b) Microstructure using the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of a casting and rolling plant for the production of a hot strip.
  • the continuous casting plant 1 produces a slab or thin slab from a liquid melt.
  • the slab is heated to the temperature before the first tapping in the roughing train 3.
  • FIG. 2 shows a diagram with the temperature curve a of a hot strip from the first tapping in the roughing stand to winding into a coil in the coiler.
  • the hot strip is rolled in several steps to a thickness of ⁇ 1.6 mm. Without further influences, this occurs Temperature curve, for example, according to curve a.
  • the furnace between the roughing stands and the first pass in the finishing stand is not used to heat up the pre-strip, but to homogenize the temperature between the core and the outer layer of the pre-strip.
  • the finished hot strip is cooled to a temperature of ⁇ 520°C by a compact cooling system. This is followed by cooling to an exemplary coiling temperature of 150° C. by laminar cooling.
  • Table 1 shows an example of an analysis of a fine-grain material.
  • the degrees of deformation that are technically possible in this analysis in the individual acceptance passes and an example of the actual degree of deformation are shown in the diagram in FIG. It can be seen here that the forming work can essentially take place in the first four stands. The possible degrees of deformation then decrease, with this having a positive effect on the tolerances of the finished hot strip. Thereby, this method can adjust and maintain a fine grain from the beginning of the working.
  • FIG. 4 a) and b) each show microsections of a rolled hot strip. Both hot strips consist of the same alloy, ie they are rolled from slabs from a single batch.
  • Figure a) shows the cut of a conventionally produced hot strip.
  • FIG. b) shows the cut of a hot strip produced according to the invention. Both hot strips were each wound into a coil after the hot rolling.
  • a comparison of the microstructures shows that the method according to the invention produces a significantly finer grain directly after the hot rolling.
  • the mean grain boundary is 5.5 ⁇ m in Figure a) and 4.4 ⁇ m in Figure b).
  • the microstructure set in FIG. b) allows the hot strip to be used directly without further subsequent heat treatment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes aus einem Feinkornstahlwerkstoff mit einer Dicke dWB ≤ 1,75 mm und einer mittleren Ferrit- Korngröße von gs ≤ 5 μm. Eine bisher notwendige Wärmebehandlung des Warmbandes zum Einstellen der mechanischen Eigenschaften wird durch eine optimierte Walz- und Kühlstrategie vermieden.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes aus einem Feinkornstahlwerkstoff
Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes aus einem Feinkornstahlwerkstoff mit einer Dicke dwB 1,75 mm und einer mittleren Ferrit- Korngröße von gs < 5 pm.
Stand der Technik:
Üblicherweise werden Stahlbänder uns Feinkornstahlwerkstoffen in einem mehrschrittigen Verfahren hergestellt. Aus einer Bramme wird zunächst mittels mehrerer Warmumformungen ein Warmband hergestellt und dieses dann zu einem Coil aufgewickelt. Anschließend wird das so hergestellte Warmband wärmebehandelt und / oder kaltgewalzt und dadurch die Dicke, das Gefüge und die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Stahlbandes eingestellt. Von Seiten der Verbraucher besteht aber die Anforderung, dass bekannte mehrschrittige Verfahren kostengünstiger und einfacher zu gestalten. Eine Möglichkeit ist es, die Dicke des Stahlbandes sowie das Gefüge schon nach dem Warmwalzen für die mögliche Endverwendung einzustellen.
Das Walzen einer Bramme, insbesondere einer Dünnbramme, zu einem Warmband mit einer Dicke dwB < 1 ,5 mm ist aus dem Stand der Technik bekannt. Dazu wird die Bramme oder die Dünnbramme auf eine werkstoffspezifische Umformtemperatur aufgeheizt und in einer Warmbandstraße mit einer Reihe von Abnahmestichen zu einem Stahlband ausgewalzt. Anschließend wird das Warmband zu einem Coil aufgewickelt. Das Gefüge des Warmbandes und damit bedingt die mechanischen Eigenschaften werden durch die Abkühlbedingungen nach der Warmumformung und dem Abkühlen des Warmbandes im Coil eingestellt.
Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist, dass die Abkühlung im Coil durch die engen Wicklungen des Bandes so langsam ist, dass der verwendungsfähige Gefügezustand nicht sofort erreicht wird und durch eine nachgeschaltete zusätzliche Glühbehandlung erst erzeugt bzw. eingestellt werden muss. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahren zum Herstellen eines Feinkornstahlwerkstoffes dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein warmgewalztes Stahlblech sowohl in Bezug auf seine Dicke als auch sein Gefüge direkt verwendungsfähig ist.
Aufgabe der Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Warmband mit den Merkmalen des Anspruchs 10 oder Anspruchs 11. Ein Warmband aus einem Feinkornstahlwerkstoff wird zumindest durch die Arbeitsschritte:
• Erwärmen eines Vorproduktes, insbesondere einer Bramme oder Dünnbramme, auf die Umformtemperatur;
• Warmwalzen des Vorproduktes in einer Warmbandstraße zu einem Stahlband mit mehr als 2 Abnahmestichen, insbesondere mit mehr als 5 Abnahmestichen;
• Aufwickeln des Warmbandes zu einem Coil hergestellt.
Das Warmband wird nach dem letzten Abnahmestich vor dem Aufwickeln zu einem Coil mit einer Schnellkühlung, insbesondere einer Kompaktkühlung, von der Warmwalztemperatur Tw auf eine Temperatur TH unterhalb der Umwandlungstemperatur des Stahlwerkstoffs abgekühlt. Die Umwandlungstemperatur TH ist die Temperatur, bei der der Austenitzerfall beginnt. Eine näherungsweise Umwandlungstemperatur TH kann aus der mittleren chemischen Analyse und einem zugehörenden ZTU oder ZTA- Diagramm abgelesen werden. Alternativ können auch Gleichgewichtsmodelle für die Simulation der Umwandlungstemperatur TH verwendet werden. Die so ermittelte Umwandlungstemperatur TH muss ggf. noch angepasst werden, da während der Erstarrung die Seigerung der chemischen Elemente lokale Abweichung in der chemischen Analyse herbeiführen kann. Dies verschiebt dann die lokale Zerfallstemperatur und kann somit diese zu höheren oder niedrigeren lokalen Umwandlungstemperaturen verschieben. Die Umwandlungstemperatur TH ist so anzupassen, dass bevorzugt der Kern und Übergangsbereich der Bramme bei der Umwandlungstemperatur TH berücksichtigt werden.
Die Abkühlung des Warmbandes durch die Schnellkühlung erfolgt mit einer relativen Abkühlgeschwindigkeit 3R von 3R > 600 K/(s-mm), mehr bevorzugt 3R > 800 K/(s mm). Zusätzlich beginnt die Abkühlung des Warmbandes durch die Schnellkühlung innerhalb eines Zeitraumes von t < 0,2 s, mehr bevorzugt t < 0,1 s, nach dem letzten Abnahmestich.
Die erfindungsgemäße Kombination der Merkmale Abkühlgeschwindigkeit, Dicke des Warmbandes und Abkühlung auf eine Temperatur TH unterhalb der Umwandlungstemperatur von Perlit, Bainit und / oder Martensit erzeugt ein Warmband mit den beschriebenen Streckgrenzen von 300 MPa bis 400 MPa bei einer Dicke dwB < 1 ,5 mm und 400 MPa bis 500 MPa bei einer Dicke dwB 1,5 mm und < 1 ,75 mm.
Bevorzugte Ausprägungen des Verfahrens sind in dem zum Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 dargestellt. Die Abkühlung des Warmbandes von der Warmwalztemperatur Tw auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur TH erfolgt bevorzugt innerhalb von einer Strecke < 6 m, vorzugsweise < 4 m, nach dem letzten Abnahmestich. Je näher die Schnellkühlung nach dem letzten Abnahmestich beginnt, desto besser kann ein Kornwachstum durch die erfindungsgemäße schnelle Abkühlung reduziert oder verhindert werden. Insbesondere bei Feinkornstahl muss das Augenmerk hierbei auf ein Unterdrücken des unerwünschten Kornwachstums liegen.
Bevorzugt ist es, wenn die Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur TH mit Wasser als Kühlmittel erfolgt. Wasser ist hierbei ein standardisiertes Kühlmittel, einfach zu transportieren und verfahrenstechnisch bereitzustellen. Das verwendete Kühlwasser kann auch Zusätze beinhalten, die die Kühleigenschaften des Wassers modifizieren. Als Zusätze zum Kühlwasser im erfindungsgemäßen Sinne werden auch Gase, insbesondere Luft, verstanden. Dabei ist es unerheblich, ob die Gase zum Transport des Kühlwassers oder zur Zerstäubung des Kühlwassers nach oder mittels beispielsweise einer Sprühdüse verwendet werden. Zusätze im erfindungsgemäßen Sinne können auch chemische Stoffe sein, die geeignet sind, den Siedepunkt oder andere physikalische oder chemische Eigenschaften des Kühlwassers zu modifizieren.
Bevorzugt wird bei der Abkühlung ein auf den Massenstrom des Warmbandes bezogener relativer Wasservolumenstrom von V > 0,002 m3/kg, vorzugsweise V > 0,004 m3/kg, eingestellt. In diesem Bereich wird ausreichend Wasser für die gewünschte Kühlwirkung bereitgestellt, ohne die Wasserwirtschaft einer Warmbandstraße über Gebühr zu belasten.
Eine Steuerung oder Regelung aufweisend zumindest ein Prozessmodell gibt einen Sollwert für die Abkühlgeschwindigkeit vor dem letzten Abnahmestich vor und / oder passt diesen während der Warmumformung des Warmbandes an. Das Prozessmodell simuliert dabei, vorzugsweise online, auf Basis der chemischen Analyse des zu walzenden Warmbandes und weiterer Prozessparameter die Gefügeentwicklung im Laufe des Warmwalzprozesses. Unter Prozessparametern werden im erfindungsgemäßen Sinne alle Prozessparameter verstanden die direkt oder indirekt mit der Herstellung eines Warmbandes in einer Warmbandstrasse verbunden sind. Direkte Prozessparameter sind beispielsweise die Walzgeschwindigkeit, Brammentemperatur, ehern. Analyse oder Stichabnahme, indirekte Prozessparamter sind beispielsweise Walzenalter, Kühlwasserzusammensetzung oder Anlagenzustände. Simulationsmodelle die ein Gefüge auf Basis von chemischen Analysen und bekannten Temperaturverläufen simulieren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Steuerung und Regelung der Walzstraße ermittelt mögliche Temperaturverläufe des Warmbandes auf Basis von bestehenden Sollvorgaben oder Ist-Werten mittels bekannter Temperaturmodelle. Dies erfolgt vorzugsweise zyklisch während des laufenden Prozesses. Ebenfalls zyklisch werden aus diesen Temperaturprofilen durch das Gefügemodell Ist-Gefüge des Warmbandes simuliert. Bei Abweichungen des Ist-Gefüges von dem Ziel-Gefüge werden die Sollvorgaben, beispielsweise die Intensität der Abkühlung an unterschiedlichen Stellen in der Walzstraße oder die Stichabnahme, durch die Steuerung oder Regelung angepasst.
Weiterhin ermittelt das Prozessmodell mittels eines Optimierungsalgorithmus den Soll- Wert für die einzustellende Abkühlgeschwindigkeit, mit der das Zielgefüge, insbesondere die Ferritkorngröße, erreicht wird. Eine derartige Steuerung oder Regelung verbessert das Einstellen der mechanischen Eigenschaften des fertigen Warmbandes durch die gezielte Einstellung der Gefügeentwicklung im Laufe des Warmwalzprozesses. Mögliche Schwankungen kann die Steuerung mit Hilfe des Prozessmodelles besser ausgleichen und optimieren.
Bevorzugt ist es, wenn ein Gefügesensor die Gefügezusammensetzung des Warmbandes ermittelt und das Prozessmodell die gemessene Ist-Gefügezusammensetzung bei der Soll-Wertermittlung der Abkühlgeschwindigkeit berücksichtigt. Die Verwendung eines Gefügesensors an einer Stelle innerhalb der Warmbandstraße ermöglicht es, nicht nur auf Basis einer chemischen Analyse mögliche Gefügeentwicklungen zu bestimmen, sondern einen Ist-Zustand des Gefüges bei der Vorausberechnung der Gefügeentwicklung zu berücksichtigen. Dadurch wird die Soll-Wertermittlung für die Abkühlgeschwindigkeit genauer und die Abweichung geringer.
Das Warmband besteht bevorzugt aus einem Stahl-Werkstoff mit der Analyse
• C: 0,05 % bis 0,20 %, vorzugsweise 0,05 % bis 0,10 %
• Si: 0,01 % bis 0,50 %, vorzugsweise 0,05 % bis 0,20 %
• Mn: 0,30 % bis 2,20 %, vorzugsweise 0,40 % bis 1 ,80 %
• AI: 0,015 % bis 0,075 %, vorzugsweise 0,015 % bis 0,035 %
• N: 0,000 % bis 0,050 %, vorzugsweise 0,001 % bis 0,025 %
• Nb: 0,00 % bis 0,10 %, vorzugsweise 0,01 % bis 0,06 %
• Ti: 0,00 % bis 0,12 %, vorzugsweise 0,01% bis 0,10 %
• V: 0,00 % bis 0,10 %, vorzugsweise 0,01 % bis 0,06 %
• Mo: 0,00 % bis 0,35 %, vorzugsweise 0,01 % bis 0,10 %
• Ca: 0,005 % bis 0,035 %, vorzugsweise 0,005 % bis 0,025 %
• Rest Fe sowie bei der Herstellung nicht vermeidbare Verunreinigungen.
Ein derartiger Stahl-Werkstoff ist durch sein Umwandlungsverhalten und mechanischen Grundeigenschaften besonders geeignet.
Das Al/N-Verhältnis liegt bevorzugt zwischen 1 und 10, mehr bevorzugt zwischen 1 und 8. Ein derartig eingestelltes Al/N-Verhältnis reduziert sowohl die Kantenrisse bei der Erstarrung der Bramme als auch Kantenrissempfindlichkeit in den ersten Umformstichen in der Walzstraße.
Die Warmbandtemperatur des Warmbandes liegt vorzugsweise vor dem letzten Abnahmestich vor der Schnellkühlung mindestens 50°C, mehr bevorzugt mindestens 30°C und maximal 100°C, oberhalb der Ae3-Temperatur der Legierung des Warmbandes. Dadurch ist sichergestellt, dass die Ferritbildung im Warmband erst mit dem Beginn der Schnellkühlung erfolgt und bei der Umformung des Warmbandes in den Walzgerüsten der leichter verformbare Austenit vorliegt. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Warmband, dass durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wird. Das fertige Warmband weist eine Warmbanddicke von dwB < 1 ,5 mm, bevorzugt 1 ,2 mm auf und eine Zugfestigkeit Rm 300 bis 400 mPA sowie eine Streckgrenze Re > 340 mPA auf. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Warmband hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Warmband eine Warmbanddicke von dwB 1 ,75 mm, bevorzugt < 1 ,4 mm aufweist und eine Zugfestigkeit Rm von 400 bis 500 mPA und eine Streckgrenze von Re > 340 mPA aufweist.
Der Beschreibung der Erfindung sind drei Figuren beigefügt.
Figur 1 : Beispiel einer Gießwalzanlage;
Figur 2: Beispielhafter Temperaturverlauf eines Warmbandes aus einem Feinkornwerkstoff im Prozessverlauf; und Figur 3: Umformgrade im Prozessverlauf
Figur 4: a) herkömmliches Gefüge eines Feinkornstahls; b) Gefüge mit erfindungsgemäßem Verfahren.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Figuren detaillierte beschreiben. Gleiche technische Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Gießwalzanlage zur Herstellung eines Warmbandes. Die Stranggießanlage 1 erzeugt aus einer flüssigen Schmelze eine Bramme oder Dünnbramme. Im ersten Ofen 2 wird die Bramme auf die Temperatur vor dem ersten Anstich in der Vorwalzstraße 3 aufgeheizt. Zwischen Vorwalzstraße 3 und den Fertiggerüsten 5 liegt ein weiterer Ausgleichsofen 4. Hinter dem letzten Fertigwalzgerüst 4, 5 ist einer erfindungsgemäße Kompaktkühlung 6 angeordnet. Diese ist in der Lage ausreichend viel Kühlflüssigkeit bereitzustellen, um die gewünschten Abkühlgeschwindigkeiten des Bandes einzustellen. Nach der Abkühlung wird das Band auf der Haspel 6 zu einem Coil aufgerollt.
Figur 2 zeigt ein Diagramm mit dem Temperaturverlauf a eines Warmbandes vom ersten Anstich im Vorwalzgerüst bis zum Aufwickeln zu einem Coil in der Haspel. Ausgehend von einer Anstichtemperatur von beispielsweise 1.120°C wird das Warmband in mehreren Schritten zu einer Dicke < 1 ,6 mm gewalzt. Ohne weitere Einflüsse stellt sich dabei ein Temperaturverlauf beispielsweise gemäß der Kurve a ein. Der Ofen zwischen den Vorwalzgerüsten und dem ersten Anstich im Fertigwalzgerüst dient nicht dazu das Vorband aufzuheizen, sondern homogenisiert die Temperatur zwischen Kern und äußerer Schicht des Vorbandes. Nach dem letzten Umformschritt im letzten Fertigwalzgerüst wird das fertige Warmband auf eine Temperatur < 520°C durch eine Kompaktkühlung abgekühlt. Anschließend erfolgt ein Abkühlen auf eine beispielhafte Haspeltemperatur von 150°C durch eine Laminarkühlung.
Tabelle 1: Analyse Feinkornwerkstoff in Gew.-%
In Tabelle 1 ist beispielhaft eine Analyse eines Feinkornwerkstoffs dargestellt. Die bei dieser Analyse technisch möglichen Umformgrade in den einzelnen Abnahmestichen und ein beispielhafter Ist-Umformgrad sind in dem Diagramm der Figur 3 dargestellt. Hier ist ersichtlich, dass die Umformarbeit im Wesentlichen in den ersten vier Gerüsten erfolgen kann. Dann nehmen die möglichen Umformgrade ab, wobei sich dies positiv auf die Toleranzen des fertigen Warmbandes auswirkt. Dadurch kann dieses Verfahren ein feines Korn von Beginn der Umformung einstellen und erhalten.
Figur 4 a) und b) zeigen Gefügeschliffe jeweils eines gewalzten Warmbandes. Beide Warmbänder bestehen aus derselben Legierung, d.h. sie sind aus Brammen einer einzelnen Charge gewalzt. Figur a) zeigt den Schliff eines herkömmlich erzeugten Warmbandes. Figur b) zeigt den Schliff eines erfindungsgemäß hergestellten Warmbandes. Dabei wurden beide Warmbänder nach dem Warmwalzen jeweils zu einem Coil aufgewickelt. Im Vergleich der Gefügeschliffe ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren ein deutlich feineres Korn direkt nach dem Warmwalzen erzeugt. Die mittlere Korngrenze beträgt in Figura) 5,5 pm und in Figur b) 4,4 pm. Das in Figur b) eingestellte Gefüge erlaubt eine direkte Verwendung des Warmbandes ohne eine weitere nachgeschaltete Wärmebehandlung. Bezugszeichenliste:

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Warmbandes aus einem Feinkornstahlwerkstoff mit einer Dicke dwB und einer mittleren Ferrit-Korngröße von gs < 5 pm, wobei das hergestellte Warmband bei einer Dicke dwB < 1 ,5 mm eine Streckgrenze von 300 MPa bis 400 MPa aufweist und bei einer Dicke dwB 1,5 mm und < 1,75 mm eine Streckgrenze von 400 MPa bis 500 MPa aufweist, bei dem zumindest die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- Erwärmen eines Vorproduktes, insbesondere einer Bramme oder Dünnbramme, auf die Umformtemperatur;
- Warmwalzen des Vorproduktes, in einer Warmbandstraße mit mehr als 2 Abnahmestichen, insbesondere mit mehr als 5 Abnahmestichen zu einem Warmband mit einer Dicke von dwB < 1 ,5 mm oder einer Dicke dwB 1 ,5 mm und < 1,75 mm;
- Aufwickeln des Warmbandes zu einem Coil; dadurch gekennzeichnet, dass
- das Warmband nach dem letzten Abnahmestich vor dem Aufwickeln zu einem Coil mit einer Schnellkühlung, insbesondere einer Kompaktkühlung, von der Warmwalztemperatur Tw auf eine Temperatur TH unterhalb der Umwandlungstemperatur der harten Phasen, insbesondere Perlit, Bainit und / oder Martensit, abgekühlt wird; und
- eine Abkühlung des Warmbandes durch die Schnellkühlung mit einer relativen Abkühlgeschwindigkeit 3R von 3R > 600 K/(s-mm), bevorzugt 3R > 800 K/(s-mm), erfolgt;
- die Abkühlung des Warmbandes durch die Schnellkühlung innerhalb eines Zeitraumes < 0,2 s, bevorzugt < 0,1 s, nach dem letzten Abnahmestich beginnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
9 dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des Warmbandes von der Warmwalztemperatur Tw auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur TH innerhalb einer Strecke von < 6 m, vorzugsweise von < 4 m, nach dem letzten Abnahmestich erfolgt. ahren nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur TH mit Wasser als Kühlmittel erfolgt. ahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abkühlung ein auf den Massenstrom des Warmbands bezogener relativer Wasservolumenstrom V > 0,002 m3/kg, vorzugsweise V > 0,004m3/kg, eingestellt wird. ahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Steuerung oder Regelung, aufweisend ein Prozessmodell, einen Sollwert für die Abkühlgeschwindigkeit vor dem letzten Abnahmestich vorgibt und / oder während der Warmumformung anpasst; und
- das Prozessmodell auf Basis der chemischen Analyse des Warmbandes und weiterer Prozessparameter die Gefügeentwicklung im Laufe des Warmwalzprozesses simuliert; und
- das Prozessmodell mittels eines Optimierungsalgorithmus den Sollwert für die Abkühlgeschwindigkeit ermittelt, mit der das Zielgefüge, insbesondere die Ferritkorngröße, erreicht wird. ahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gefügesensor die Gefügezusammensetzung des Warmbandes ermittelt; und
- das Prozessmodell die gemessene Ist- Gefügezusammensetzung bei der Sollwertermittlung der Abkühlgeschwindigkeit berücksichtigt. ahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmband aus einem Stahl-Werkstoff mit der Analyse
• C: 0,05 % bis 0,20 %, vorzugsweise 0,05 % bis 0,10 %
• Si: 0,01 % bis 0,50 %, vorzugsweise 0,05 % bis 0,20 %
• Mn: 0,30 % bis 2,20 %, vorzugsweise 0,40 % bis 1 ,80 %
• AI: 0,015 % bis 0,075 %, vorzugsweise 0,015 % bis 0,035 %
• N: 0,000 % bis 0,050 %, vorzugsweise 0,001 % bis 0,025 %
• Nb: 0,00 % bis 0,10 %, vorzugsweise 0,01 % bis 0,06 %
• Ti: 0,00 % bis 0,12 %, vorzugsweise 0,01% bis 0,10 %
• V: 0,00 % bis 0,10 %, vorzugsweise 0,01 % bis 0,06 %
• Mo: 0,00 % bis 0,35 %, vorzugsweise 0,01 % bis 0,10 %
• Ca: 0,005 % bis 0,035 %, vorzugsweise 0,005 % bis 0,025 %
• Rest Fe sowie bei der Herstellung nicht vermeidbare Verunreinigungen. besteht. ahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Al/N-Verhältnis zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 8, liegt. ahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmbandtemperatur des Warmbandes vor dem letzten Abnahmestich vor der Schnellkühlung mindestens 50°C, vorzugsweise mindestens 30°C
11 und maximal 100°C, oberhalb der Ae3-Temperatur der Legierung des Warmbandes liegt. rmband, hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Warmband eine Warmbanddicke von dwB < 1 ,5 mm, bevorzugt < 1 ,2 mm, aufweist; und
- eine Zugfestigkeit Rm von 300 MPa bis 400 MPa und eine Streckgrenze Re > 340 MPa aufweist. rmband, hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Warmband eine Warmbanddicke von dwB 1 ,75 mm, bevorzugt < 1 ,4 mm, aufweist; und eine Zugfestigkeit Rm von 400 MPa bis 500 MPa und eine Streckgrenze Re > 340 MPa aufweist.
12
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