WO1998042881A1 - Warmwalzen von stahlband - Google Patents

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Manfred Espenhahn
Rudolf Kawalla
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    • C21D2211/005—Ferrite

Definitions

  • the invention relates to a method for producing continuously cast and / or pre-rolled strips in the austenite area with homogeneous structures and properties from unalloyed and low-alloy steel by continuous hot rolling in two or more passes in the austenite area, starting from a temperature T> Ar 3 + 30 ° C. , with a total degree of deformation e h > ⁇ 30% and then in several passes in the ferrite area with a total degree of deformation e h > 60% and reels.
  • the method according to the invention can advantageously be used for steels with (in mass%) max. 0.06% C, max. 1.5% Si, max. 0.6% Mn, 0.005 to 0.25% P, max. 0.03% S, max. Carry out 0.008% N and optionally up to a total of 1.5% of one or more of the elements Al, Ti, Nb, Zr, Cu, Sn, balance iron, including unavoidable impurities.
  • the material and forming-technically difficult two-phase area austenite / ferrite is included in the rolling process, but easily overcome by intensive in-line cooling of the rolling stock.
  • cooling during continuous finishing rolling offers advantages that have a positive effect on product quality.
  • a structural state of high uniformity is achieved over the bandwidth, the strip thickness and the strip length.
  • the hot strip produced according to the invention has a structure which is homogeneous over the cross section. The inhomogeneity across the thickness that is usually observed in conventional production is eliminated. The same applies to the coarse grain hems in the area near the surface and in particular in the band edge area.
  • the excretion state is also favorably influenced.
  • the new process is widely variable.
  • the temperature range of the two-phase area can be positioned differently in the pass schedule through the targeted use of several cooling groups in front of and in the finishing line. Cooling in the course of finish rolling accelerates the austenite / ferrite conversion kinetics and advantageously narrows the temperature of the two-phase area. This saves commuting time that would otherwise be necessary to lower the temperature between the roughing and finishing lines.
  • the combination of high finish rolling temperature with high coiling temperature leads to a soft hot strip, i.e. to a hot strip with largely softened structural condition.
  • a reel is advantageously used at a short distance of, for example, 20 m to the outlet of the last finishing stand.
  • This hot strip has properties that are required when using hot strip directly as a material.
  • hot strips are either softened by a subsequent annealing process or further processed by cold rolling in order to then be heat-treated with or without a combination of surface finishing.
  • the aforementioned combinations of final rolling temperature with reel temperature offer a variety of options for intervening in the property profile of the hot strips for direct consumption or in the property profile of the cold strip produced therefrom, which is easy to prove with texture images.
  • the hot strip is advantageously finish-rolled at a temperature in the range between the final transformation temperature of the ferrite and up to 200 ° C. below, preferably less than 100 ° C. below, and then coiled at a temperature> 650 ° C.
  • the hot strip can be brought to a coiling temperature at a core cooling rate of over 10 K / s at the latest 2 s after the end of the rolling with liquid and / or gaseous cooling media, such as water and / or water-air mixture be cooled, which is more than 200 ° C below the Ari temperature.
  • liquid and / or gaseous cooling media such as water and / or water-air mixture be cooled
  • the stated advantages apply both to hot strip for direct consumption and to the cold strip produced from it by subsequent cold rolling with a degree of rolling of> _ 30%, preferably> 60%, and recrystallizing annealing in a continuous process or in a bell annealer.
  • Thin strips with a final thickness of less than 3 mm should preferably be rolled using lubricants in the ferrite area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bändern mit homogenen Gefügen und Eigenschaften aus unlegiertem und niedriglegiertem Stahl durch kontinuierliches Warmwalzen jeweils in mehreren Stichen im Austenitgebiet und anschließen im Ferritgebiet sowie Haspeln. Kennzeichen der Erfindung ist, daß stranggegossenes und/oder im Austenitgebiet vorgewalztes Stahlband, ausgehend von einer Temperatur T≥Ar3 + 30 °C mit einem Gesamtumformgrad eh≥30 % in zwei oder mehreren Stichen im Austenitgebiet gewalzt wird und das Walzgut nach jedem Stich intensiv gekühlt wird, bis die Ferritumwandlung abgeschlossen ist, worauf das Walzgut in mehreren Stichen mit einem Gesamtumformgrad eh≥60 % im Ferritgebiet auf Enddicke fertiggewalzt wird.

Description

Warmwalzen von Stahlband
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von stranggegossenen und/oder im Austenitgebiet vorgewalzten Bändern mit homogenen Gefügen und Eigenschaften aus unlegiertem und niedriglegiertem Stahl durch kontinuierliches Warmwalzen jeweils in zwei oder mehreren Stichen im Austenitgebiet, ausgehend von einer Temperatur T > Ar3 + 30 °C, mit einem Gesamtumformgrad eh >^ 30 % und anschließend in mehreren Stichen im Ferritgebiet mit einem Gesamtumformgrad eh > 60 % sowie Haspeln.
Verschiedene Schriften, z.B. EP 0 306 076 Bl, DE 692 02 088, WO 96/12573, EP 0 504 999 A3, EP 0 541 574 Bl und EP 0 370 575 Bl, offenbaren Verfahrensweisen, nach denen das Warmwalzen im Austenitgebiet durch Zwischenschalten einer Kühlstrecke ggf. mit Temperatur-Ausgleichsstrecke vor der Fertigstaffel vom Warmwalzen im Ferritgebiet getrennt wird. Das hat den Nachteil einer verhältnismäßig langen Abkühldauer. Dazu muß entweder die Kühlstrecke zwischen Vor- und Fertigstaf el entsprechend lang ausgebildet sein, was platzaufwendig ist, oder das Band muß bis zum Abschluß der Gefügeumwandlung angehalten werden. Beides ist zeitaufwendig und verlängert in unerwünschtem Maß den Produktionsablauf .
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf platz- und zeitaufwendige sowie kostenintensive Zusatzinstallationen durch eine Verstärkung der Kühlstrecke vor und zwischen den Fertiggerüsten weitgehend zu verzichten. Gelöst wird diese Aufgabe bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das Walzgut in der Fertigstaffel nach jedem Stich im Austenitgebiet intensiv gekühlt wird und die intensive Kühlung beendet wird, nachdem die Ferritumwandlung abgeschlossen ist.
In Fig. 1 ist der Zeit-Temperaturverlauf des erfindungsgemäßen Walzverfahrens dem Stand der Technik gegenübergestellt .
Mit Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei Stählen mit (in Masse-%) max . 0,06 % C,max. 1,5 % Si, max. 0,6 % Mn, 0,005 bis 0,25 % P, max. 0,03 % S, max. 0,008 % N sowie gegebenenfalls bis insgesamt 1,5 % von einem oder mehreren der Elemente AI, Ti, Nb, Zr, Cu, Sn, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen durchführen.
Bei dem erfindungsgemäßen Warmwalzen im Austenit- und Ferritgebiet wird das Werkstoff- und umformungstechnisch schwierige Zweiphasengebiet Austenit/Ferrit in den Walzprozeß mit einbezogen, aber durch intensives In-line- Kühlen des Walzgutes problemlos überwunden.
Das erfindungsgemäß vorgesehene kontinuierliche Walzen im Austenit-, im Zweiphasen- und im Ferritgebiet kann sowohl in einer für das konventionelle Austenitwalzen benutzten mehrgerüstigen Fertigstaffel als auch in Fertigstaffeln von Warmbandwerken, die Dünnbrammen direkt aus der Gießhitze verarbeiten, angewendet werden. Die Temperatureinstellung im Walzgut erfolgt zielsicher und genau durch den variablen und schrittweisen Einsatz von Kühlgruppen, die beispielsweise im Zunderwäscher vor Einlauf in die Fertigstaffel und hinter den Fertiggerüsten jeweils zur Verfügung stehen. Beim Einlauf in die Fertigstaffel wird das Warmband bevorzugt mittels Hochdruckwasser auf eine Einlauftemperatur im Bereich von T > Ar3 + 30 °C einreguliert.
Abgesehen von Platz- und Kosteneinsparungen bietet das Kühlen während des kontinuierlich ablaufenden Fertigwalzens Vorteile, die sich positiv auf die Produktqualität auswirken. Durch das Minimieren der Zeit beim kontinuierlichen Übergang vom Austenit- in das Zweiphasengebiet und vom Zweiphasengebiet in das Ferritgebiet wird ein Gefügezustand hoher Gleichmäßigkeit über die Bandbreite, die Banddicke und die Bandlänge erzielt. Das erfindungsgemäß erzeugte Warmband weist ein über den Querschnitt homogenes Gefüge auf. Die bei konventioneller Erzeugung üblicherweie zu beobachtende Inhomogenität über die Dicke entfällt. Das Gleiche gilt bezüglich der Grobkornsäume im oberflächennahen Bereich und insbesondere im Bandkantenbereich. Der Ausscheidungszustand wird darüberhinaus günstig beeinflußt .
Das neue Verfahren ist in weiten Grenzen variabel. Durch den gezielten Einsatz mehrerer Kühlgruppen vor und in der Fertigstaffel kann der Temperaturbereich des Zweiphasengebietes im Stichplan unterschiedlich positioniert werden. Durch das Kühlen im Zuge des Fertigwalzens wird die Umwandlungskinetik Austenit/Ferrit beschleunigt und das Zweiphasengebiet temperaturmäßig vorteilhaft eingeengt. Pendelzeit wird eingespart, die sonst für eine Temperaturabsenkung zwischen Vor- und Fertigstraße notwendig wäre.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können ferner die Walztemperaturen unter Berücksichtigung der Ar3-Temperatur und insbesondere der Arx-Temperatur zielsicher und sehr genau eingestellt werden. Das ermöglicht ein Ferritwalzen leicht über Ari ebenso wie unterhalb von Ari. Das Ferritwalzen nahe Ari bietet die Möglichkeit, Walzkräfte zu sparen und damit hohe Stichabnahmen zu fahren, die beispielsweise für Dünnband unter 2,5 mm und sogar unter 1 mm Enddicke notwendig sind. Beim Walzen von Warmband im konventionellen Dickenbereich werden die niedrigen Walzkräfte zur Erzeugung von Bändern großer Breiten vorteilhaft genutzt.
Die Kombination hoher Endwalztemperatur mit hoher Haspeltemperatur führt zu einem weichen Warmband, d.h. zu einem Warmband mit weitgehend entfestigtem Gefügezustand. Dazu wird vorteilhafterweise ein Haspel in kurzem Abstand von beispielsweise 20 m zum Auslauf des letzten Fertiggerüstes hin benutzt. Dieses Warmband weist Eigenschaften auf, die beim direkten Einsatz von Warmband als Werkstoff gefordert werden.
Bei der Kombination von hoher Endwalztemperatur mit niedriger Haspeltemperatur werden ebenso wie bei der Kombination niedriger Endwalztemperatur mit niedriger Haspeltemperatur Warmbänder entweder durch einen nachträglichen Glühvorgang entfestigt oder durch Kaltwalzen weiterverarbeitet, um anschließend mit oder ohne Kombination mit einer Oberflächenveredelung endwärmebehandelt zu werden. Die vorerwähnten Kombinationen von Endwalztemperatur mit Haspeltemperatur bieten vielfältige Möglichkeiten, in das Eigenschaftsprofil der Warmbänder für den Direktverbrauch bzw. in das Eigenschaftsprofil von daraus erzeugtem Kaltband steuernd einzugreifen, was durch Texturbilder einfach zu belegen ist.
Mit Vorteil wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Warmband bei einer Temperatur im Bereich zwischen der Umwandlungsendtemperatur des Ferrits und bis 200 °C darunter, bevorzugt weniger als 100 °C darunter, fertiggewalzt und anschließend bei einer Temperatur > 650 °C gehaspelt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Warmband spätestens 2 s nach Beendigung des Walzens mit flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedien, wie Wasser und/oder Wasser-Luft-Gemisch, mit einer Kühlgeschwindigkeit im Kern von über 10 K/s auf eine Haspeltemperatur gekühlt werden, die um mehr als 200 °C unter der Ari-Temperatur liegt.
Die angegebenen Vorteile gelten sowohl für Warmband zum Direktverbrauch als auch für das daraus durch anschließendes Kaltwalzen mit einem Abwalzgrad von >_ 30 %, bevorzugt > 60 %, und rekristallisierendes Glühen im Durchlauf oder im Haubenofen erzeugte Kaltband.
Dünne Bänder unter 3 mm Enddicke sollten bevorzugt unter Einsatz von Schmiermitteln im Ferritgebiet gewalzt werden .

Claims

Paten ansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von stranggegossenen und/oder im Austenitgebiet vorgewalzten Bändern mit homogenen Gefügen und Eigenschaften aus unlegiertem und niedriglegiertem Stahl durch kontinuierliches Warmwalzen jeweils in zwei oder mehreren Stichen im Austenitgebiet, ausgehend von einer Temperatur T >_ Ar3 + 30 °C mit einem Gesamtumformgrad eh ; 30 % und anschließend in mehreren Stichen im Ferritgebiet mit einem Gesamtumformgrad eh > 60 % sowie Haspeln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Walzgut in der Fertigstaffel nach jedem Stich im Austenitgebiet intensiv gekühlt wird und die intensive Kühlung beendet wird, nachdem die Ferritumwandlung abgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die intensive Abkühlung nach jedem Stich bis zum Ende der Ferritumwandlung durch Beaufschlagung mit Wasser oder einem Wasser-Luft-Gemisch oder einem Wasser-Dampf-Gemisch mit einem Druck von :> 3 bar vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bänder aus einem Stahl mit (in Masse-%) max. 0,06 % C, max. 1,5 % Si, max. 0,6 % Mn, 0,005 bis 0,25 % P, max. 0,03 % S, max. 0,008 % N sowie gegebenenfalls bis insgesamt 1,5 % von einem oder mehreren der Elemente AI, Ti, Nb, Zr, Cu, Sn, Rest Eisen, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen warmgewalzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Warmband bei einer Temperatur im Bereich zwischen der Umwandlungsendtemperatur des Ferrits und 200 °C darunter im Ferritgebiet fertiggewalzt und anschließend bei einer Temperatur von >^ 650 °C gehaspelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einer Temperatur im Bereich von Umwandlungsendtemperatur des Ferrits und 100 °C darunter im Ferritgebiet fertiggewalzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Warmband spätestens 2 s nach Beendigung des Walzens mit flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedien, wie Wasser und/oder Wasser-Luft-Gemisch, mit einer Kühlgeschwindigkeit im Kern von über 10 K/s auf eine Haspeltemperatur gekühlt wird, die um mehr als 200 °C unter der Ari-Temperatur liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Warmband mit einem Abwalzgrad von ,> 30 % kaltgewalzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Warmband mit einem Abwalzgrad von > 60 % kaltgewalzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Warm- oder Kaltband im Durchlauf oder in der Haube rekristallisierend geglüht und/oder oberflächenveredelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Stahlband im Ferritgebiet unter Zusatz von Schmiermitteln auf Dicken unter 3 mm fertiggewalzt wird.
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