EP4592417A1 - Emaillierfähiges stahlblech und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Emaillierfähiges stahlblech und verfahren zur herstellung eines solchen

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EP4592417A1
EP4592417A1 EP24222947.4A EP24222947A EP4592417A1 EP 4592417 A1 EP4592417 A1 EP 4592417A1 EP 24222947 A EP24222947 A EP 24222947A EP 4592417 A1 EP4592417 A1 EP 4592417A1
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EP
European Patent Office
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steel sheet
cold
rolled
annealing
enamelable
Prior art date
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Pending
Application number
EP24222947.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klemens Mraczek
Bernhard HANEDER
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Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
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Filing date
Publication date
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    • C23DENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00Coating with enamels or vitreous layers

Definitions

  • the invention relates to an enamelable, cold-rolled, and finally annealed steel sheet, as well as to a method for producing an enamelable, cold-rolled, and finally annealed steel sheet. Furthermore, the invention relates to a cold-rolled and finally annealed steel sheet that is enameled.
  • Enamelable steels are used, for example, in container construction (boilers, tanks, etc.) because the weight and/or material usage can be reduced through enameling.
  • steels suitable for enamelling usually have rather low strengths and elongation limits (yield strengths), which are further reduced during enamel firing.
  • enamelable steels Another important property of enamelable steels is their fish scale resistance. After the enameling process, fish scale-like defects can occur in the enamel layer, caused by hydrogen outgassing. These defects should be avoided. However, common alloy concepts with titanium and/or niobium for cold-rolled, enamelable steels often do not exhibit good fish scale resistance. In addition, these concepts are subject to a high risk of carbide coarsening and the associated Due to the grain coarsening that occurs during enamel firing, a higher elongation limit after enamelling is often not achievable.
  • One objective underlying the invention can be seen as creating an enamelable, cold-rolled, and finally annealed steel sheet that, after the enameling process, exhibits high strength and, at the same time, a sufficiently high yield strength for formability. Furthermore, the steel sheet should be resistant to fish scales.
  • the object underlying the invention is described by a method for producing an enamelable, cold-rolled, and finally annealed steel sheet.
  • the steel sheet contains (in wt. %): C: 0.05–0.09%, Mn: 1.0–2.0%, V: 0.02–0.1%, Nb: 0–0.3%, Ti: 0–0.3%, Si: ⁇ 0.3%, Al: ⁇ 0.1%, Ni: ⁇ 0.35%, Co: ⁇ 0.2%, N: ⁇ 0.04%, S: ⁇ 0.04%, P: ⁇ 0.1%, Mo: ⁇ 0.3%, Ca: ⁇ 0.2%, the remainder being iron and unavoidable impurities.
  • the strength increase of the enamelable steel achieved by the manganese microalloy is not lost during the enameling process, or is lost only to a lesser extent than with conventional microalloys.
  • the vanadium prevents the strength gained through microalloying from decreasing too much during the enameling process. This is achieved by vanadium dissolving during firing (enamelling) and, upon cooling (from the enameling process), precipitating out to refine the grain. A finer grain results in greater strength (i.e., counteracts the loss of strength that always occurs during enameling and thus maintains greater strength). At the same time, a high yield strength can be achieved and maintained even after enameling.
  • niobium contents of less than 0.1%, 0.05%, 0.04%, 0.03%, 0.02%, or 0.01% can be provided (here and below, all percentages related to alloying elements are in wt.%).
  • titanium contents of less than 0.1%, 0.05%, 0.04%, 0.03%, 0.02%, or 0.01% can also be provided.
  • Phosphorus increases strength and can be added in comparatively high concentrations, e.g., equal to, greater than, or less than 0.05% or 0.01%.
  • Low-phosphorus steel sheets (with P ⁇ 0.005%) are also possible.
  • All elements for which no lower limit is specified are optional elements that cannot be included in the steel composition (i.e. with a content of 0%).
  • the enamelled, cold-rolled and finally annealed steel sheet can have a yield strength Rp0.2 > 300 MPa (in the longitudinal direction of the steel sheet) after a single or two-fold enamel baking process.
  • vanadium prevents excessive strength loss of the enameled steel sheet (by redissolving in the steel structure during enameling).
  • a vanadium content between 0.025% and 0.07%, especially between 0.03% and 0.05% or 0.06%, can be advantageous.
  • the manganese content can, for example, be between 1.1% and 1.8%, in particular between 1.2% and 1.7%. Further preferred ranges can be found in Table 1. This ensures high strength of the steel sheet.
  • the steel sheet consists of the alloying elements listed, the remainder being iron and unavoidable impurities.
  • the process described in more detail below allows the production of steel sheets with a high thickness.
  • comparatively thicker sheets in the range of 1.6 mm to 4 mm, and especially 2 mm to 3 mm, can also be achieved.
  • An enameled, cold-rolled, and finally annealed steel sheet can have the composition of an enamelable steel sheet and a yield strength Rp0.2 > 300 MPa. Furthermore, it contains an enamel layer (because it is enameled).
  • a method for producing an enamelable, cold-rolled, and finally annealed steel sheet comprises melting a steel melt having the above-mentioned composition of the enamelable steel sheet.
  • the method further comprises pouring the steel melt into a precursor, hot-rolling the precursor into a hot strip, cold-rolling the hot strip into a cold-rolled steel sheet, and finally annealing the cold-rolled steel sheet.
  • a final hot rolling temperature can, for example, be between 890°C and 950°C.
  • a final hot rolling temperature can be between 920°C and 940°C, for example.
  • a high final hot rolling temperature can be advantageous because it promotes the formation of coarse (globular) cementite/pearlite. This is beneficial because it is "broken up” during cold rolling, thereby forming pores for hydrogen absorption. The more pores there are for hydrogen absorption, the lower the risk of fish scale formation during enameling.
  • Cold rolling of the hot strip to form cold-rolled steel sheet can be carried out in one or more stages. For example, a total cold rolling degree of at least 50%, 60%, or 65% can be achieved. Higher total cold rolling degrees above 75% and even 80% are also possible. The higher the total cold rolling degree, the more effective the creation of pores for hydrogen absorption (i.e., fish scale resistance can be increased).
  • the final annealing of cold-rolled steel sheet can be carried out, for example, in the range between 550°C and 700°C, in particular between 550°C and 650°C, or between 550°C and 620°C, or between 550°C and 600°C.
  • the lower the final annealing temperature the lower the strength loss of the cold-rolled steel sheet.
  • the final annealing temperature must be above the recrystallization temperature of the steel sheet to ensure the desired formability.
  • the final annealing of cold-rolled steel sheets can be carried out in particular using a batch annealing process.
  • batch annealing the annealing atmosphere can be precisely controlled, and relatively long annealing times and a uniform temperature distribution can be achieved cost-effectively. This allows for lower final annealing temperatures and thus lower strength losses.
  • the batch annealing of cold-rolled steel sheet can be carried out in a batch annealing furnace with a total annealing time whose lower limit is, for example, 20, 25, or 30 hours and whose upper limit is, for example, 40 hours. Longer total annealing times can lead to strength losses.
  • the final annealing can also be carried out as a continuous annealing in a continuous annealing furnace.
  • the annealing time in the continuous annealing furnace can be between 500 and 1000 seconds, depending on the thickness and width of the steel sheet.
  • the holding time at the set maximum annealing temperature of, for example, 650–750°C, preferably 690–725°C, can be between 20 and 500 seconds, particularly between 50 and 300 seconds. Longer holding times, such as those of 200, 300, or 400 seconds, allow for targeted hardening within the desired range.
  • the process may further comprise coiling the hot-rolled steel sheet.
  • high coiling temperatures of 600°C - 750°C, in particular 650°C - 750°C, can advantageously be achieved.
  • a high coiling temperature can promote the fish scale resistance of the cold-rolled steel sheet.
  • Figure 1 in schematic representation a process sequence for the production of an enamelable, cold-rolled steel sheet according to the present disclosure.
  • the starting point of steel production is a blast furnace process 1 in which a steel melt is melted.
  • the steel is cast 2, with which pre-products, for example so-called rolling ingots, are manufactured.
  • the precursors produced during the casting 2 of the molten steel are then hot-rolled in a rolling station 3. Hot rolling takes place at a final rolling temperature between 890 and 950°C, preferably 920 and 950°C, to enable high coiling temperatures.
  • the hot strip is optionally coiled into a coil in station 4.
  • the coiling temperature can vary over a wide range, for example, from approximately 600°C to approximately 750°C. Coiling temperatures above 650°C, e.g., equal to or greater than 675°C, 700°C, or 725°C. Since coiling temperatures above approximately 650°C increase fish scale resistance, high coiling temperatures can be advantageous.
  • the hot strip is cold rolled in a rolling station 5.
  • the total cold rolling degree can be at least 50% or higher, e.g., equal to or greater than 55%, 60%, 65%, or even 70%, 75%, or 80%.
  • the higher the cold rolling degree the more coarse cementite/pearlite is crushed during cold rolling, generating more pores for hydrogen absorption. These increase fish scale resistance.
  • the cold-rolled steel sheet is annealed at a final annealing temperature (e.g., the temperature of an annealing furnace chamber) between 550°C and 700°C, in particular between 550°C and 650°C, or between 550°C and 620°C, or between 550°C and 600°C.
  • the final annealing is carried out in a final annealing station 6, for example, a continuous annealing furnace or a bell-type annealing furnace.
  • the annealing time (total annealing time) in a bell-type annealing furnace can, in particular, be equal to or greater than 20, 25, or 30 hours, with an upper limit of 40 hours, for example.
  • the final annealing also referred to as recrystallization annealing (since the final annealing step causes recrystallization of the steel sheet), guarantees the formability of the steel and can, in all cases, enable a yield strength of Rp0.2 > 300 MPa. Since strength losses increase with increasing final annealing temperature, low final annealing temperatures (which must, however, be above the recrystallization temperature) are preferred.
  • the enamelling process can be carried out at the customer's premises. It has been shown that during the subsequent enamelling process, the vanadium largely dissolves again. Upon cooling, it has a grain-refining effect and thus increases strength. At the same time, high fish scale resistance can be achieved, for example, through a high coiling temperature and/or a high degree of cold rolling, as well as through microalloying-related precipitations.
  • An enamelled sheet steel product can, for example, comprise a container (boiler, tank, silo, etc.).
  • Table 2 shows steel compositions (alloys: LG) Nos. 1 to 9. Alloys Nos. 3 to 9 are alloys according to the invention, while alloys Nos. 1 and 2 are not according to the invention due to their low V and Mn contents (relative to alloy No. 1). The residual content of all alloys consists of iron and unavoidable impurities. Furthermore, the table lists the necessary additional properties (fish scale resistance, adhesion) with respect to the enamel layer.
  • Table 2 (Examples of steel compositions) LG C Mn V Nb Ti Si Al No Co N S P 1 0.060 0.55 0.002 0.002 0.0023 0.010 0.043 0.010 0.002 0.0042 0.0067 0.0740 2 0.076 1.42 0.002 0.049 0.0020 0.054 0.041 0.015 0.020 0.0040 0.0012 0.0058 3 0.077 1.46 0.027 0.045 0.0670 0.024 0.042 0.011 0.021 0.0056 0.0050 0.0085 4 0.061 1.03 0.054 0.030 0.0020 0.018 0.039 0.040 0.019 0.0063 0.0015 0.0093 5 0.054 1.23 0.036 0.023 0.0330 0.030 0.048 0.100 0.080 0.0051 0.0041 0.0076 6 0.072 1.10 0.021 0.002 0.0500 0.028 0.051 0.030 0.090 0.0063 0.0070 0.0096 7 0.068 1.38 0.032 0.017
  • alloy No. 2 which has a high manganese content but too low a vanadium content, does not allow for a sufficient quality of the enamel layer.
  • Table 3 shows test results for alloys Nos. 1 to 9 at different final bell annealing temperatures.
  • the annealing time total annealing time
  • the total annealing time for the coil was approximately 35 hours (longer total annealing times can also be used).
  • the enamel firing always took place at 830°C.
  • the mechanical properties were also determined for double enamel firing.
  • Enamel baking process (830°C) Rp0.2 (MPa) A30 (%) Rp0.2 ⁇ A30 (MPa%)
  • Enamel firing processes (830°C) Rp0.2 (MPa) A30 (%) Rp0.2 ⁇ A30 (MPa%) 1 600 1x 287 34 9758 2 ⁇ 263 40 10520 1 650 1x 277 36 9972 2 ⁇ 256 40 10240 1 700 1x 243 41 9963 2x 240 41 9840 2 600 1x 356 31 11036 2x 289 36 10883 2 650 1x 341 33 11253 2x 276 33 10277 2 700 1x 335 39 12931 2x 264 35 9307 3 600 1x 389 29 11370 2x 367 31 11423 3 650 1x 344 29 10010 2x 328 28 9247 3 700 1x 305 33 10072 2x 304 29 8749 4 600 1x 357 29 10353 2x 348 32 11136 4 650 1x 336 30 10080 2x 331 33
  • Alloy No. 2 without vanadium shows a significant yield strength loss (Rp0.2 value) after penetration.
  • the Rp0.2 values are below 300 MPa even after a single penetration, and an even greater decrease occurs after a double penetration.
  • the steel samples according to the invention consistently showed an Rp0.2 value above 300 MPa, even after double penetration. sometimes even significantly higher (e.g. over 320 MPa, 330 MPa, 340 MPa and occasionally over 350 MPa (alloy No. 5)).
  • compositions Nos. 3 to 9 according to the invention with higher vanadium contents show a significant improvement in the Rp0.2 values, so that even after two firing cycles, values above 300 MPa can still be guaranteed.
  • Table 4 shows test results for alloy No. 3 at different final bell annealing temperatures.
  • the mechanical data were determined before enamel firing (0 firings), after a single enamel firing (1 firing), and after two enamel firings (2 firings).
  • the tensile tests were conducted in the longitudinal direction (L) and in the transverse direction (Q).
  • the tensile strength (Rm) in MPa the uniform elongation (Ag) in percent
  • the elastic modulus (EMODUL) in kN/ mm2
  • the enamel firing was always carried out at 800°C. Table 4 (Alloy No.
  • Table 4 shows that enameling could be carried out with virtually no loss of hardness. Furthermore, a high tensile strength Rm of the steel sheet could be maintained even after one or two enameling cycles.
  • the strength loss between single and double firing was limited to ⁇ 15 MPa.
  • the strength loss between the final annealed material and the single-fired material was limited to less than 150 MPa. The higher the final annealing temperature, the lower the strength loss after a single enamel firing.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines emaillierfähigen, kaltgewalzten und schlussgeglühten Stahlbleches beschrieben. Das Stahlblech besteht aus den folgenden Elementen (in Gew.-%) : C: 0,05 - 0,09%, Mn: 1,0 - 2,0%, V: 0,02 - 0,1%, Nb: 0 - 0,3%, Ti: 0 - 0,3%, Si: < 0,3%, Al: < 0,1%, Ni: < 0,35%, Co: < 0,2%, N: < 0,04%, S: < 0,04%, P: < 0,1%, Mo: < 0,3%, Ca: < 0,2%, der Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech sowie ein Verfahren zur Herstellung eines emaillierfähigen, kaltgewalzten und schlussgeglühten Stahlblechs. Ferner betrifft die Erfindung ein kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech, das emailliert ist.
  • Emaillierfähige Stähle werden beispielsweise im Behälterbau (Boiler, Tanks, usw.) eingesetzt, da das Gewicht und/oder der Materialeinsatz durch Emaillieren reduziert werden kann.
  • Allerdings weisen emaillierfähige Stähle üblicherweise eher geringe Festigkeiten und Dehnungsgrenzen (Streckgrenzen) auf, die beim Emaille-Einbrennen eine zusätzliche Reduktion erfahren.
  • Höherfeste, emaillierfähige Stähle zeichnen sich dadurch aus, dass der Festigkeitsverlust beim Einbrennen des Emailles geringer ausfällt. Dabei soll ein Mindestwert für die Dehnungsgrenze nicht unterschritten werden, um eine ausreichende Verformbarkeit des Stahls zu gewährleisten.
  • Eine weitere wichtige Eigenschaft von emaillierfähigen Stählen ist deren Fischschuppenbeständigkeit. Nach dem Emailliervorgang können fischschuppenartige Defekte in der Emailleschicht auftreten, die durch Ausgasung von Wasserstoff verursacht werden. Diese sollen vermieden werden. Gängige Legierungskonzepte mit Titan und/oder Niob für kaltgewalzte, emaillierfähige Stähle weisen häufig jedoch keine gute Fischschuppenbeständigkeit auf. Darüber hinaus ist bei diesen Konzepten aufgrund einer Karbidvergröberung und einer damit einhergehenden Kornvergröberung beim Emaille-Einbrennen häufig keine höhere Dehnungsgrenze nach dem Emaillieren realisierbar.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, ein emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech zu schaffen, das nach dem Emaillierprozess eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine für die Verformbarkeit ausreichend hohe Dehnungsgrenze aufweist. Ferner soll das Stahlblech fischschuppenbeständig sein.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines emaillierfähigen, kaltgewalzten und schlussgeglühten Stahlbleches beschrieben. Das Stahlblech enthält (in Gew.-%) : C: 0,05 - 0,09%, Mn: 1,0 - 2,0%, V: 0,02 - 0,1%, Nb: 0 - 0,3%, Ti: 0 - 0,3%, Si: < 0,3%, Al: < 0,1%, Ni: < 0,35%, Co: < 0,2%, N: < 0,04%, S: < 0,04%, P: < 0,1%, Mo: < 0,3%, Ca: < 0,2%, der Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Durch die Zulegierung von Vanadium wird erreicht, dass der durch die Mangan-Mikrolegierung erreichte Festigkeitszuwachs des emaillierfähigen Stahls beim Emaillierprozess nicht oder nur in geringerem Maße als bei herkömmlichen Mikrolegierungen verloren geht. Das heißt, das Vanadium verhindert, dass die durch Mikrolegierung gewonnene Festigkeit beim Emaillierprozess zu stark absinkt. Dies wird dadurch erreicht, dass Vanadium beim Einbrennen (Emaillieren) in Lösung geht und beim Abkühlen (aus dem Emaillierprozess) durch Ausscheidung kornfeinend wirkt. Ein feineres Korn bewirkt eine höhere Festigkeit (d.h. wirkt dem stets auftretenden Festigkeitsverlust beim Emaillieren entgegen und bewahrt somit eine höhere Festigkeit) . Gleichzeitig kann eine hohe Dehnungsgrenze erreicht und auch nach dem Emaillieren aufrechterhalten werden.
  • Ein weiterer Aspekt besteht darin, dass durch die Kombination von Mangan und Vanadium auf Titan und/oder Niob, die üblicherweise als Mikrolegierung zur Festigkeitserhöhung eines emaillierfähigen Stahl eingesetzt werden, teilweise oder sogar gänzlich verzichtet werden kann. Dies erhöht die Fischschuppenbeständigkeit des Stahls. Beispielsweise können Niob-Gehalte unter 0,1% oder 0,05% oder 0,04% oder 0,03% oder 0,02% oder 0,01% vorgesehen sein (hier und im Folgenden sind sämtliche auf Legierungselemente bezogenen Prozentangaben in Gew.-%). Alternativ oder in Kombination können ferner beispielsweise Titan-Gehalte unter 0,1% oder 0,05% oder 0,04% oder 0,03% oder 0,02% oder 0,01% vorgesehen sein.
  • Phosphor wirkt festigkeitssteigernd und kann in vergleichsweise hohen Gehalten von z.B. gleich oder größer oder kleiner als 0,05% oder 0,01% zugegeben werden. Phosphorarme Stahlbleche (mit P < 0,005%) sind ebenfalls möglich.
  • Sämtliche Elemente, für die keine untere Grenze angegeben ist, sind optionale Elemente, die nicht (d.h. mit dem Gehalt 0%) in der Stahlzusammensetzung enthalten sein können.
  • Das emaillierte, kaltgewalzte und schlussgeglühte Stahlblech kann nach einem einmaligen oder einem zweimaligen Emaille-Einbrennprozess eine Dehnungsgrenze Rp0,2 > 300 MPa (in Längsrichtung des Stahlbleches) aufweisen.
  • Wie bereits erwähnt, verhindert Vanadium (durch Wiederauflösung im Stahlgefüge beim Emaillieren) einen übermäßigen Festigkeitsverlust des emaillierten Stahlbleches. Beispielsweise kann ein Vanadium-Gehalt zwischen 0,025% und 0,07%, insbesondere zwischen 0,03% und 0,05% oder 0,06%, vorteilhaft sein.
  • Der Mangan-Gehalt kann beispielsweise zwischen 1,1% und 1,8%, insbesondere zwischen 1,2% und 1,7% liegen. Weitere bevorzugte Bereichsgrenzen sind der Tabelle 1 zu entnehmen. Dadurch kann eine hohe Festigkeit des Stahlbleches gewährleistet werden. Bei den Werten in der Tabelle 1 besteht das Stahlblech neben den angeführten Legierungselementen aus dem Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Insbesondere lassen sich mit dem im Folgenden noch näher beschriebenen Verfahren Stahlbleche mit einer hohen Dicke herstellen. Neben den üblichen geringeren Dicken kann auch eine vergleichsweise hohe Dicke im Bereich von 1,6 mm bis 4 mm, insbesondere von 2 mm bis 3 mm realisiert werden.
  • Ein emailliertes, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech kann in Bezug auf das Stahlblech die Zusammensetzung des emaillierfähigen Stahlbleches sowie eine Dehnungsgrenze Rp0,2 > 300 MPa aufweisen. Es enthält ferner (da es emailliert ist) eine Emailleschicht.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines emaillierfähigen, kaltgewalzten und schlussgeglühten Stahlblechs umfasst das Erschmelzen einer Stahlschmelze, die die oben genannte Zusammensetzung des emaillierfähigen Stahlbleches aufweist. Das Verfahren umfasst ferner ein Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorprodukt, ein Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband, ein Kaltwalzen des Warmbands zu einem kaltgewalzten Stahlblech, und ein Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlblechs.
  • Eine Warmwalz-Endtemperatur kann beispielsweise zwischen 890°C und 950°C betragen. Insbesondere kann eine Warmwalz-Endtemperatur beispielsweise zwischen 920°C und 940°C vorgesehen sein.
  • Eine hohe Warmwalz-Endtemperatur kann vorteilhaft sein, da sie die Bildung von grobem (globulären) Zementit/Perlit fördert. Dieser ist vorteilhaft, da er beim Kaltwalzen "zerbrochen" wird und dadurch Poren zur Wasserstoffaufnahme bildet. Je mehr Poren zur Wasserstoffaufnahme vorhanden sind, desto geringer ist die Gefahr einer Fischschuppenbildung beim Emaillieren.
  • Je höher die Warmwalz-Endtemperatur ist, desto höher kann außerdem eine Haspeltemperatur eingestellt werden, sofern ein Haspeln (Coiling) des Warmbands vorgesehen ist.
  • Das Kaltwalzen des Warmbands zur Bildung des kaltgewalzten Stahlblechs kann in ein oder mehreren Stufen durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Gesamt-Kaltwalzgrad von mindestens 50% oder 60% oder 65% realisiert werden. Höhere Gesamt-Kaltwalzgrade über 75% und sogar 80% sind ebenfalls möglich. Je höher der Gesamt-Kaltwalzgrad, desto effektiver ist die Erzeugung der Poren für die Wasserstoffaufnahme (d.h., die Fischschuppenbeständigkeit kann sich erhöhen).
  • Das Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlbleches kann beispielsweise im Bereich zwischen 550°C und 700°C, insbesondere 550°C und 650°C oder 550°C und 620°C oder 550°C und 600°C durchgeführt werden. Je tiefer die Schlussglühtemperatur, desto geringer ist der Festigkeitsverlust des kaltgewalzten Stahlbleches. Allerdings muss die Schlussglühtemperatur über der Rekristallisationstemperatur des Stahlbleches liegen, um die gewünschte Verformbarkeit zu gewährleisten.
  • Während üblicherweise kontinuierliche Glühanlagen für das Schlussglühen emaillierfähiger Stähle eingesetzt werden, kann das Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlbleches hier insbesondere mittels eines Haubenglühprozesses durchgeführt werden. Beim Haubenglühen kann die Glühatmosphäre gezielt vorgegeben werden und es kann durch verhältnismäßig lange Glühdauern und eine gleichmäßige Temperaturverteilung kosteneffizient erzielt werden. Dadurch werden geringere Schlussglühtemperaturen und somit geringere Festigkeitsverluste ermöglicht.
  • Beispielsweise kann das Haubenglühen des kaltgewalzten Stahlbleches in einem Haubenglühofen mit einer Gesamtglühzeit durchgeführt werden, deren untere Grenze z.B. 20 oder 25 oder 30 Stunden beträgt und deren obere Grenze z.B. 40 Stunden ist. Längere Gesamtglühzeiten können zu Festigkeitsverlusten führen.
  • Alternativ zum Haubenglühen kann jedoch auch hier das Schlussglühen als ein kontinuierliches Glühen in einem Durchlaufglühofen ausgeführt werden. Die Glühzeitdauer im Durchlaufglühofen kann in Abhängigkeit der Dicke und Breite des Stahlblechs zwischen 500 - 1000 s betragen. Die Haltezeit bei der eingestellten maximalen Glühtemperatur von z.B. 650 - 750°C, vorzugsweise 690 - 725°C, kann zwischen 20 s und 500 s, insbesondere 50 s und 300 s betragen, wobei sich insbesondere durch längere Haltezeiten von z.B. über 200 s, 300 s oder 400 s eine gezielte Verfestigung im gewünschten Bereich einstellen lässt.
  • Das Verfahren kann ferner ein Haspeln des warmgewalzten Stahlbleches umfassen. Insbesondere bei hohen Warmwalz-Endtemperaturen können vorteilhafterweise hohe Haspeltemperaturen von 600°C - 750°C, insbesondere 650°C - 750°C erzielt werden. Eine hohe Haspeltemperatur kann die Fischschuppenbeständigkeit des kaltgewalzten Stahlbleches fördern.
  • Beispiele und Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • In dieser zeigt Figur 1 in schematischer Darstellung eine Prozessfolge für die Herstellung eines emaillierfähigen, kaltgewalzten Stahlbleches nach der vorliegenden Offenbarung.
  • Die im Folgenden anhand von Figur 1 erläuterten Prozessschritte sind lediglich beispielhaft und können durch andere oder ähnliche Prozessschritte ersetzt oder ergänzt werden. Insbesondere können zwischen den im Folgenden beschriebenen Prozessschritten weitere Prozesse vorgesehen sein, auf die in dieser Beschreibung nicht näher eingegangen wird.
  • Ausgangspunkt der Stahlerzeugung ist ein Hochofenprozess 1, in welchem eine Stahlschmelze erschmolzen wird.
  • Nach einer in Figur 1 nicht dargestellten Nachbehandlung des Stahls (Sekundärmetallurgie) weist die Stahlschmelze eine Zusammensetzung innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche auf.
  • Anschließend erfolgt ein Vergießen 2 des Stahls, mit welchem Vorprodukte, beispielsweise sogenannte Walzbarren, hergestellt werden.
  • Die beim Vergießen 2 der Stahlschmelze (beispielsweise Strangguss) hergestellten Vorprodukte werden anschließend in einer Walzstation 3 warmgewalzt. Das Warmwalzen erfolgt bei einer Walzendtemperatur zwischen 890 - 950°C, bevorzugt 920 - 950°C, um hohe Haspeltemperaturen zu ermöglichen.
  • Nach dem Warmwalzen wird das Warmband optional in Station 4 zu einem Coil (Wickel) gehaspelt. Die Haspeltemperatur kann über einen weiten Bereich variieren und beispielsweise von etwa 600°C bis zu etwa 750°C liegen. Bevorzugt werden Haspeltemperaturen über 650°C, z.B. gleich oder größer als 675°C oder 700°C oder 725°C eingestellt. Da Haspeltemperaturen ab etwa 650°C die Fischschuppenbeständigkeit erhöhen, können hohe Haspeltemperaturen vorteilhaft sein.
  • Im weiteren Prozessweg erfolgt in einer Walzstation 5 ein Kaltwalzen des Warmbandes. Der Gesamt-Kaltwalzgrad kann mindestens 50% betragen oder darüber liegen, z.B. gleich oder größer als 55%, 60%, 65% oder sogar 70%, 75% oder 80% sein. Je höher der Kaltwalzgrad desto mehr grober Zementit/Perlit wird beim Kaltwalzen zerkleinert, wodurch vermehrt Poren zur H-Aufnahme generiert werden. Diese erhöhen die Fischschuppenbeständigkeit.
  • Nach dem Kaltwalzen wird das kaltgewalzte Stahlblech bei einer Schlussglühtemperatur (z.B. Temperatur eines Glühofenraums) zwischen 550°C und 700°C, insbesondere 550°C und 650°C oder 550°C und 620°C oder 550°C und 600°C geglüht. Das Schlussglühen wird in einer Schlussglühstation 6, beispielsweise einem Durchlaufglühofen oder einem Haubenglühofen durchgeführt. Die Glühdauer (Gesamtglühzeit) in einem Haubenglühofen kann insbesondere gleich oder größer als 20 oder 25 oder 30 Stunden betragen und z.B. eine obere Grenze von 40 Stunden aufweisen. Das Schlussglühen, das auch als Rekristallisationsglühen bezeichnet wird (da mit dem Schlussglühschritt eine Rekristallisierung des Stahlbleches bewirkt wird), garantiert die Verformbarkeit des Stahls und kann in allen Fällen eine Dehnungsgrenze von Rp0,2 > 300MPa ermöglichen. Da mit steigender Schlussglühtemperatur die Festigkeitsverluste zunehmen, sind niedrige Schlussglühtemperaturen (die aber oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegen müssen) bevorzugt.
  • Der Emailliervorgang kann beispielsweise beim Kunden erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass beim späteren Emaillierprozess, der z.B. bei 800 - 850°C in einer Einbrenn-Station 7 erfolgen kann, das Vanadium wieder zu einem guten Teil in Lösung geht. Beim Abkühlen wirkt es kornfeinend und somit festigkeitserhöhend. Gleichzeitig kann z.B. durch eine hohe Haspeltemperatur und/oder einen hohen Kaltwalzgrad sowie durch mikrolegierungsbedingte Ausscheidungen eine hohe Fischschuppenbeständigkeit erreicht werden.
  • Ein emailliertes Stahlblechprodukt kann beispielsweise einen Behälter (Boiler, Tank, Silo, usw.) aufweisen.
  • Im Folgenden werden die Grenzwerte der Legierungselemente sowie deren bevorzugte Bereiche tabellarisch zusammengefasst (UL: obere Grenze (upper limit); PUL: bevorzugte obere Grenze (preferred upper limit); SPUL: speziell bevorzugte obere Grenze (specifically preferred upper limit); SPLL: speziell bevorzugte untere Grenze (specifically preferred lower limit); PLL: bevorzugte untere Grenze (preferred lower limit) ; LL: untere Grenze (lower limit)). Tabelle 1 (Grenzwerte und bevorzugte Bereiche der Legierungselemente)
    C Mn V Nb Ti Si Al Ni Co N S P
    UL 0,09 2,0 0,1 0,3 0,3 0,3 0,1 0,35 0,2 0,04 0,03 0,1
    PUL 0,08 1,7 0,07 0,1 0,1 0,1 0,05 0,2 0,1 0,02 0,027 0,07
    SPUL 0,075 1,5 0,05 0,045 0,08 0,02 0,035 0,15 0,08 0,015 0,025 0,07
    SPLL 0,065 1,25 0,03 0,02 0,004 0,01 0,025 0,05 0,01 0,005 0,005 0,02
    PLL 0,06 1,15 0,025 0,015 0,002 0,01 0,02 0,01 0,005 0,003 0,001 0,015
    LL 0,05 1,0 0,02 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
    Alle Werte sind in Gew.-% angeführt.
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Mo Ca
    UL 0,3 0,3
    PUL 0,2 0,2
    SPUL 0,1 0,15
    SPLL 0,08 0,07
    PLL 0,05 0,04
    LL 0,0 0,0
    Alle Werte sind in Gew.-% angeführt.
  • Beispiele
  • Tabelle 2 zeigt Stahlzusammensetzungen (Legierungen: LG) Nr. 1 bis 9. Die Legierungen Nr. 3 bis 9 sind erfindungsgemäße Legierungen, während die Legierungen Nr. 1 und 2 aufgrund zu geringer V-Gehalte und zu geringem Mn-Gehalt (in Bezug auf Legierung Nr. 1) nicht erfindungsgemäß sind. Der Restgehalt sämtlicher Legierungen besteht in allen Fällen aus Eisen sowie den unvermeidbaren Verunreinigungen. Ferner sind in der Tabelle die notwendigen Zusatzeigenschaften (Fischschuppenbeständigkeit, Haftung) in Bezug auf die Emailleschicht angegeben. Tabelle 2 (Beispiele für Stahlzusammensetzungen)
    LG C Mn V Nb Ti Si Al Ni Co N S P
    1 0,060 0,55 0,002 0,002 0,0023 0,010 0,043 0,010 0,002 0,0042 0,0067 0,0740
    2 0,076 1,42 0,002 0,049 0,0020 0,054 0,041 0,015 0,020 0,0040 0,0012 0,0058
    3 0,077 1,46 0,027 0,045 0,0670 0,024 0,042 0,011 0,021 0,0056 0,0050 0,0085
    4 0,061 1,03 0,054 0,030 0,0020 0,018 0,039 0,040 0,019 0,0063 0,0015 0,0093
    5 0,054 1,23 0,036 0,023 0,0330 0,030 0,048 0,100 0,080 0,0051 0,0041 0,0076
    6 0,072 1,10 0,021 0,002 0,0500 0,028 0,051 0,030 0,090 0,0063 0,0070 0,0096
    7 0,068 1,38 0,032 0,017 0,0020 0,023 0,043 0,010 0,100 0,0050 0,0053 0,0100
    8 0,073 1,31 0,036 0,015 0,0230 0,028 0,046 0,016 0,030 0,0060 0,0048 0,0068
    9 0,071 1,28 0,025 0,035 0,0480 0,029 0,045 0,120 0,090 0,0057 0,0062 0,0072
    Alle Werte sind in Gew.-% angeführt.
    Tabelle 2 (Fortsetzung)
    LG Mo Ca Fischschuppenbeständigkeit Haftung
    1 0,11 0,01 gut gut
    2 0,21 0,01 schlecht schlecht
    3 0,09 0,12 gut gut
    4 0,12 0,05 sehr gut gut
    5 0,01 0,09 gut gut
    6 0,03 0,07 gut gut
    7 0,04 0,14 gut sehr gut
    8 0,22 0,11 gut gut
    9 0,15 0,02 gut gut
  • Es ist ersichtlich, dass die Legierung Nr. 2, die einen hohen Mangan-Gehalt aber einen zu niedrigen Vanadium-Gehalt aufweist, keine ausreichende Qualität der Emailleschicht ermöglicht.
  • Die Tabelle 3 zeigt Versuchsergebnisse zu den Legierungen Nr. 1 bis 9 bei unterschiedlichen Hauben-Schlussglühtemperaturen. Die Glühzeitdauer (Gesamtglühzeit) wurde so eingestellt, dass für sämtliche Bereiche des Stahlbandes die Schlussglühtemperatur erreicht wurde (Haltezeit z.B. etwa 0,5-1 Stunde). Die gesamte Glühzeitdauer betrug für das Coil etwa 35 Stunden (längere Gesamtglühzeitdauern können ebenfalls verwendet werden). Der Emaille-Einbrand erfolgte stets bei 830°C. Bei Stahlproben der Legierungen Nr. 1 bis 5 wurden die mechanischen Kennwerte auch für einen zweifachen Emaille-Einbrand ermittelt. Als mechanische Kennwerte von Zugversuchen an den einfach bzw. zweifach emaillierten Stahlproben wurden die Dehngrenze bei 0,2% plastischer Verformung (Rp0,2) in MPa und die Bruchdehnung (A30) in Prozent ermittelt. Ferner ist das Produkt aus der Dehnungsgrenze und der Bruchdehnung angegeben. Tabelle 3 (mechanische Kenndaten bei einmaligem und zweimaligem Emaille-Einbrennvorgang)
    LG Haubenglühtemp. Emaille-Einbrenn vorgang (830°C) Rp0,2 (MPa) A30 (%) Rp0,2 × A30 (MPa%) Emaille-Einbrenn vorgänge (830°C) Rp0,2 (MPa) A30 (%) Rp0,2 × A30 (MPa%)
    1 600 1x 287 34 9758 263 40 10520
    1 650 1x 277 36 9972 256 40 10240
    1 700 1x 243 41 9963 2x 240 41 9840
    2 600 1x 356 31 11036 2x 289 36 10883
    2 650 1x 341 33 11253 2x 276 33 10277
    2 700 1x 335 39 12931 2x 264 35 9307
    3 600 1x 389 29 11370 2x 367 31 11423
    3 650 1x 344 29 10010 2x 328 28 9247
    3 700 1x 305 33 10072 2x 304 29 8749
    4 600 1x 357 29 10353 2x 348 32 11136
    4 650 1x 336 30 10080 2x 331 33 10923
    4 700 1x 298 34 10132 309 36 11124
    5 600 1x 373 28 10444 2x 351 33 11583
    5 650 1x 358 31 11098 329 32 10528
    5 700 1x 309 36 11124 2x 305 34 10370
    6 600 1x 379 30 11370
    6 650 1x 360 29 10440
    6 700 1x 311 34 10574
    7 600 1x 385 30 11550
    7 650 1x 351 32 11232
    7 700 1x 316 37 11692
    8 600 1x 381 29 11049
    8 650 1x 349 30 10470
    8 700 1x 310 35 10850
    9 600 1x 381 27 10287
    9 650 1x 345 29 10005
    9 700 1x 303 35 10605
  • Die Legierung Nr. 2 ohne Vanadium zeigt einen signifikanten Streckgrenzenverlust (Rp0,2-Wert) nach dem Einbrand. Die Rp0,2-Werte liegen bereits nach einem einfachen Einbrand unter 300 MPa, bei einem zweifachen Einbrand erfolgt ein noch stärkerer Rückgang. Die erfindungsgemäßen Stahlproben zeigten auch nach zweimaligem Einbrand immer einen Rp0,2-Wert über 300 MPa, teilweise auch deutlich darüber (z.B. über 320 MPa, 330 MPa, 340 MPa und vereinzelt über 350 MPa (Legierung Nr. 5)).
  • D.h., die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Nr. 3 bis 9 mit höheren Vanadium-Gehalten zeigen eine deutliche Verbesserung der Rp0.2-Werte, sodass selbst nach zweifachem Einbrand immer noch Werte über 300 MPa garantiert werden können.
  • Die Tabelle 4 zeigt Versuchsergebnisse zu der Legierung Nr. 3 bei unterschiedlichen Hauben-Schlussglühtemperaturen. Die mechanischen Kenndaten wurden vor dem Emaille-Einbrand (0 Einbrennvorgänge), nach einem einmaligen Emaille-Einbrand (1 Einbrennvorgang) und nach einem zweimaligen Emaille-Einbrand (2 Einbrennvorgänge) ermittelt. Die Zugversuche wurden in Längsrichtung (L) und in Querrichtung (Q) durchgeführt. Neben den bereits genannten mechanischen Kenndaten wurden die Zugfestigkeit (Rm) in MPa, die Gleichmaßdehnung (Ag) in Prozent, das Elastizitätsmodul (EMODUL) in kN/mm2 und die Vickers-Härte (HV5: Prüfkraft 5kp = 49,03N) in HV (Härte Vickers) ermittelt. Der Emaille-Einbrand erfolgte hier immer bei 800°C. Tabelle 4 (Legierung Nr. 3 - mechanische Kenndaten)
    Einbrennvorgänge Haubenglühtemperatur Zugversuche Härte
    Richtung Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Ag (%) A30 (%) EMODUL (kN/mm2) HV5 (HV)
    0 600 L 566 636 10,1 18,8 205 157
    Q 638 688 8,3 14,7 223
    650 L 463 533 15,0 25,7 221 149
    Q 490 547 10,8 20,6 213
    700 L 403 485 15,5 30,5 203 153
    Q 431 499 14,7 28,9 206
    1 600 L 389 489 15,4 29,2 207 165
    Q 426 506 14,8 27,2 219
    650 L 340 460 15,4 29,1 200 161
    Q 354 467 13,6 24,6 203
    700 L 305 468 16,8 30,9 200 170
    Q 307 491 15,2 30,3 198
    2 600 L 367 480 16,3 31,1 181 149
    Q 389 499 15,4 29,8 220
    650 L 328 456 15,6 28,8 195 167
    Q 337 464 13,8 27,0 211
    700 L 304 464 16,8 28,8 193 155
    Q 323 477 16,5 32,0 202
  • Die Tabelle 4 zeigt, dass das Emaillieren praktisch ohne Härteverlust durchgeführt werden konnte. Außerdem konnte auch nach dem ein- oder zweimaligen Emaillieren eine hohe Zugfestigkeit Rm des Stahlbleches aufrechterhalten werden.
  • Durch die Verwendung von Mn-V in Kombination konnte der Festigkeitsverlust zwischen einmaligem und zweimaligem Einbrand auf < 15 MPa begrenzt werden. In Abhängigkeit der gewählten Schlussglühtemperatur konnte der Festigkeitsverlust zwischen schlussgeglühtem Material und einmal eingebranntem Material auf kleiner als 150 MPa limitiert werden. Je höher die Schlussglühtemperatur, umso geringer der Festigkeitsverlust nach einmaligem Emaille-Einbrennen.

Claims (16)

  1. Emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech, wobei das Stahlblech aus folgenden Elementen besteht (in Gew.-%):
    C: 0,05 - 0,09%,
    Mn: 0,5 - 2,0%,
    V: 0,02 - 0,1%,
    Nb: 0 - 0,3%,
    Ti: 0 - 0,3%,
    Si: < 0,3%,
    Al: < 0,1%,
    Ni: < 0,35%,
    Co: < 0,2%,
    N: < 0,04%,
    S: < 0,04%,
    P: < 0,1%,
    Mo: < 0,3%,
    Ca: < 0,2%,
    der Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
  2. Emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech nach Anspruch 1, wobei das Stahlblech nach einem einmaligen Emaillierprozess eine Dehnungsgrenze Rp0,2 > 300 MPa aufweist.
  3. Emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stahlblech nach einem zweimaligen Emaillierprozess eine Dehnungsgrenze Rp0,2 > 300 MPa aufweist.
  4. Emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei V: 0,025 - 0,07% oder 0,03 - 0,06%.
  5. Emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mn: 1,1 - 1,8% oder 1,2 - 1,7%.
  6. Emaillierfähiges, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stahlblech eine Dicke im Bereich von 1, 6 mm bis 4 mm, oder zwischen 2 mm und 3 mm aufweist.
  7. Emailliertes, kaltgewalztes und schlussgeglühtes Stahlblech, wobei das Stahlblech aus folgenden Elementen besteht (in Gew.-%):
    C: 0,05 - 0,09%,
    Mn: 1,0 - 2,0%,
    V: 0,02 - 0,1%,
    Nb: 0 - 0,3%,
    Ti: 0 - 0,3%,
    Si: < 0,3%,
    Al: < 0,1%,
    Ni: < 0,35%,
    Co: < 0,2%,
    N: < 0,04%,
    S: < 0,04%,
    P: < 0,1%,
    Mo: < 0,3%,
    Ca: < 0,2%,
    der Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, und
    eine Dehnungsgrenze Rp0,2 > 300 MPa aufweist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines emaillierfähigen, kaltgewalzten und schlussgeglühten Stahlblechs, umfassend:
    Erschmelzen einer Stahlschmelze, die aus folgenden Elementen besteht (in Gew.-%):
    C: 0,05 - 0,09%,
    Mn: 1,0 - 2,0%,
    V: 0,02 - 0,1%,
    Nb: 0 - 0,3%,
    Ti: 0 - 0,3%,
    Si: < 0,3%,
    Al: < 0,1%,
    Ni: < 0,35%,
    Co: < 0,2%,
    N: < 0,04%,
    S: < 0,04%,
    P: < 0,1%,
    Mo: < 0,3%,
    Ca: < 0,2%,
    der Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen;
    Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorprodukt;
    Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband;
    Kaltwalzen des Warmbands zu einem kaltgewalzten Stahlblech; und
    Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlblechs.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Warmwalzendtemperatur 890 - 950°C beträgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Kaltwalzen des Warmbands zu einem kaltgewalzten Stahlblech in ein oder mehreren Stufen mit einem Gesamt-Kaltwalzgrad von mindestens 50% oder 60% oder 65% durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlblechs bei einer Schlussglühtemperatur im Bereich zwischen 550°C und 700°C, insbesondere 550°C und 650°C oder 550°C und 620°C oder 550°C und 600°C durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlblechs ein Haubenglühen umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Haubenglühen des kaltgewalzten Stahlblechs mit einer Gesamtglühzeit durchgeführt wird, deren untere Grenze 20 oder 25 oder 30 Stunden beträgt und deren obere Grenze 40 Stunden ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlblechs als kontinuierliches Glühen in einem Durchlaufglühofen ausgeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei im Durchlaufglühofen eine Glühtemperatur von 650 - 750°C, vorzugsweise 690 - 725°C eingestellt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, ferner umfassend:
    Haspeln des warmgewalzten Stahlblechs, wobei eine Haspeltemperatur 600 - 750°C beträgt.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02282421A (ja) * 1989-04-24 1990-11-20 Nippon Steel Corp 連続鋳造一連続焼鈍製非時効性ほうろう用鋼板の製造法
JP2007231352A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Jfe Steel Kk 析出強化型高強度薄鋼板およびその製造方法
CN101353756A (zh) * 2007-07-23 2009-01-28 宝山钢铁股份有限公司 搪瓷用冷轧高强度钢板及其制造方法
CN108396235A (zh) * 2017-02-05 2018-08-14 鞍钢股份有限公司 一种搪瓷基体用热轧厚钢板及其制造方法
US20190078173A1 (en) * 2016-03-31 2019-03-14 Jfe Steel Corporation Steel sheet and plated steel sheet, method for producing hot-rolled steel sheet, method for producing cold-rolled full-hard steel sheet, method for producing heat-treated sheet, method for producing steel sheet, and method for producing plated steel sheet
CN115110000A (zh) * 2022-06-28 2022-09-27 马鞍山钢铁股份有限公司 一种330MPa级冷轧搪瓷用钢及其生产方法
WO2022206915A1 (zh) * 2021-04-02 2022-10-06 宝山钢铁股份有限公司 抗拉强度≥590MPa的低碳低合金高成形性双相钢及热镀锌双相钢及其制造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3939013A (en) 1969-02-03 1976-02-17 Youngstown Sheet And Tube Company Process for producing rimmed enameling steel
JP4855163B2 (ja) 2006-01-18 2012-01-18 新日本製鐵株式会社 ほうろう加工品
DE102007058222A1 (de) 2007-12-03 2009-06-04 Salzgitter Flachstahl Gmbh Stahl für hochfeste Bauteile aus Bändern, Blechen oder Rohren mit ausgezeichneter Umformbarkeit und besonderer Eignung für Hochtemperatur-Beschichtungsverfahren
CN102251192A (zh) 2010-05-19 2011-11-23 宝山钢铁股份有限公司 一种搪瓷钢及其制造方法
KR102504491B1 (ko) 2018-05-17 2023-02-28 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 강판 및 법랑 제품

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02282421A (ja) * 1989-04-24 1990-11-20 Nippon Steel Corp 連続鋳造一連続焼鈍製非時効性ほうろう用鋼板の製造法
JP2007231352A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Jfe Steel Kk 析出強化型高強度薄鋼板およびその製造方法
CN101353756A (zh) * 2007-07-23 2009-01-28 宝山钢铁股份有限公司 搪瓷用冷轧高强度钢板及其制造方法
US20190078173A1 (en) * 2016-03-31 2019-03-14 Jfe Steel Corporation Steel sheet and plated steel sheet, method for producing hot-rolled steel sheet, method for producing cold-rolled full-hard steel sheet, method for producing heat-treated sheet, method for producing steel sheet, and method for producing plated steel sheet
CN108396235A (zh) * 2017-02-05 2018-08-14 鞍钢股份有限公司 一种搪瓷基体用热轧厚钢板及其制造方法
WO2022206915A1 (zh) * 2021-04-02 2022-10-06 宝山钢铁股份有限公司 抗拉强度≥590MPa的低碳低合金高成形性双相钢及热镀锌双相钢及其制造方法
CN115110000A (zh) * 2022-06-28 2022-09-27 马鞍山钢铁股份有限公司 一种330MPa级冷轧搪瓷用钢及其生产方法

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