WO2007074157A2 - Verfahren zum herstellen eines kaltbands aus rostfreiem mit ferritischem gefüge und geringer anfälligkeit für zugrilligkeit - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines kaltbands aus rostfreiem mit ferritischem gefüge und geringer anfälligkeit für zugrilligkeit Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cold strip having a ferritic microstructure, in which a molten steel forming a ferritic microstructure upon cooling is cast into a cast strip, in which the cast strip is hot rolled inline, if necessary, in which the hot rolled strip is unwound and in which from the hot rolled strip in one or more steps, the cold strip is cold rolled.
  • EP 0 881 305 B1 a stainless ferritic steel, the (in wt .-%) max. 0.12% C, max. 1% Mn, max. 1% Si, max. 0.04% P, max. 0.030% S, 16-18% Cr and the remainder contains iron and unavoidable impurities, cast into a cast strip in the casting gap formed between the rolls of a two-roll caster. Thereafter, the cast strip is cooled while avoiding the band being held in the austenite-ferrite conversion region during cooling. After cooling, the strip is reeled at a temperature between 600 ° C. and the temperature of the martensite transformation. Then the reeled tape is fed at a speed of max. 300 ° C / h cooled to a temperature which is between 200 0 C and the room temperature. Finally, a known per se bell annealing the coiled tape is performed.
  • the surface of the slab is first processed, then reheated the slab, then hot-rolled the slab in the hot strip mill to hot strip and then coiled into a coil.
  • the hot strip thus obtained is then annealed, pickled and cold rolled in several passes. Finally, the cold strip is usually bright annealed and dressed.
  • the hot strip consists of ferritic stainless steel with a Cr content in the range of 17% cold-rolled strips
  • the problem that in the course of a subsequent cold forming, especially during deep drawing, Switzerlandrillmaschine or orange peel can occur With ridging, pronounced linear surface defects are referred to which are aligned in the rolling direction in the case of ferritic chromium steels.
  • the surface defect referred to as "orange peel” appears undirected and is characterized by a scarred form of the surface.
  • the invention was therefore based on the object to provide a method by which cold strips of ferritic stainless steels can be produced in which the risk of the formation of orange peel or Switzerlandrillmaschine is minimized in a cold forming.
  • This object is achieved according to the invention in that in a method of the type specified, the cast strip between the casting and the reel, starting from a not lower than 1180 0 C lying start temperature with a minimum of 150 ° C / s amounting cooling rate to a maximum of 1000th Cooled 0 C intermediate temperature and then maintained for at least 10 s at a 900 - 1000 0 C holding temperature.
  • Suitable for carrying out the process according to the invention are, in particular, those steels which are known per se and belong to the class of noble steels containing 10 to 18% by weight of Cr and which form a ferritic microstructure and which do not completely precipitate in the course of their cooling from the ferrite in austenite and then turn back into ferrite.
  • Such steels typically contain, in addition to iron and unavoidable impurities, (in% by weight) up to 0.08% C, 10-18% by weight Cr, up to 1% Si, up to 1.5% Mn, up to 1 % Ni, up to 0.04% P and up to 0.015% S.
  • Ni content of steels processed in accordance with the invention is in the range of 0.7 to 0.8 weight percent.
  • Decisive for the effect of the process according to the invention is the combination of strip casting, rapid cooling of the cast strip and holding the strip for a sufficient time of at least 10 seconds at a temperature in the range of 950 ⁇ 50 ° C., especially 950 ⁇ 20 ° C, lies.
  • Steel alloys used according to the invention solidify in the course of strip casting first ferritic.
  • the thermodynamic cause lies in the low and temperature-decreasing solubility of carbon in the ferrite.
  • austenite In a conventional cooling forms austenite only at the grain boundaries, as carbon in the ferrite again diffuses quickly and can migrate from the interior of the grain to the edges. As a result, the ferrite grain boundaries are marked with austenite.
  • the idea underlying the invention is now to cool very quickly to about the temperature with the maximum austenite content (950 0 C ⁇ 50 0 C, in particular 950 0 C ⁇ 20 0 C). In this way, the austenite formation at the crown boundaries is minimized, since the diffusion paths length for carbon and even more so for the substitutional elements (Cr, Ni, Mn, ...) in the short time of cooling are not sufficient.
  • the force promoting austenite formation is the largest and the temperature-dependent diffusion coefficient is so low that austenite particles form via nucleation in the interior of the grain.
  • the distribution of the substitutional elements contained in the respective alloy does not change at all or only slightly (para-equilibrium).
  • the carbon supersaturation is reduced. If, according to the invention, the cast strip material is held at this temperature for a time of at least ten seconds, preferably twenty seconds, austenite particles therefore begin to precipitate out of the grain inside structure defects. It creates new grains in a ferritic matrix, which break up the original cast structure. The particle density increases the longer the holding time is. This precipitation mechanism causes a grain refining, which leads to the insensitivity inventively produced cold tapes against Switzerlandrillmaschine and orange peel formation.
  • the cast strip is thus cooled in its inventive intensive cooling to an intermediate temperature of 900 - 1000 0 C, so that the critical temperature for the invention is achieved quickly by a direct route.
  • a strip having a thickness of 1 to 5 mm, in particular 2 to 3 mm is preferably cast directly, and the cast strip is then inline with a reduction of 5 to 60%, in particular 10%. 40%, hot rolled.
  • the mode of operation of the method according to the invention makes it possible to choose the temperature control of the strip with regard to the hot rolling as required, so that optimally tuned temperature conditions prevail during hot rolling on the deformation behavior of the respective processed steel or the desired combination of properties of the strip obtained.
  • the cooling and holding of the strip according to the invention is carried out only after the hot rolling.
  • the cooling should use as soon as possible after hot rolling in practice, ie in practice within less than three, in particular within less than one second after leaving the last hot rolling mill.
  • the casting heat of the cast strip can be taken directly into the hot rolling stage, so that not only high hot rolling temperatures are possible, but also the energy required for the temperature control of the strip energy is reduced to a minimum.
  • a holding temperature which is also between 900 - 1000 0 C, in particular substantially equal to the intermediate temperature or
  • the cooling to the intermediate temperature before hot rolling and holding at the holding temperature after hot rolling of the cast strip is completed.
  • hot rolling in the temperature range of 900 - 1000 0 C additional dislocations are produced in the structure of the hot-rolled strip, which serve as nucleating sites for austenite formation in the subsequent holding at the holding temperature.
  • a holding temperature which is also between 900 - 1000 0 C, in particular substantially equal to the intermediate temperature or
  • the cooling to the intermediate temperature and the holding at the holding temperature before the hot rolling of the cast strip is completed.
  • Hot rolling the texture with the high density produced by the previously completed hold at the hold temperature Austenite grains in the ferritic matrix leads to a high dislocation density, which leads to a fine-grained structure in a subsequent recrystallization.
  • Such recrystallization is usually effected by a suitable recrystallization annealing treatment, as standard in the production of cold-rolled strips of the type in question.
  • Cooling at least 150 ° C / s to an intermediate temperature below 900 0 C, in particular in the range of 800 0 C;
  • the hot rolling is in the range of temperatures of less than 900 ° C, in particular in the range around 800 0 C, is in this case in the pure ferritic with a respect to a rolling in the mixed area lower yield stress instead.
  • An inventive intensive cooling in temperature ranges below 900 0 C opens up the possibility to perform a rolling of the cast strip at temperatures well below 800 0 C or further heat treatment at temperatures of less than 500 0 C, in particular less than 400 0 C.
  • the inventive method can be carried out in the variants described above particularly cost on such a strip casting plants, in which the casting, the hot rolling and reeling, if necessary, and the rolls carried out between casting and reeling steps according to the invention of cooling to the intermediate temperature and holding at the holding temperature in one continuously successive step sequence be completed.
  • the effects used by the invention also allow a discontinuous processing of the individual steps of the method according to the invention. This can prove to be useful, for example, if a corresponding system technology is available or logistical reasons for a staggered implementation of the steps speak. This results in the following fourth variant of the invention.
  • Cooling at least 150 ° C / s to an intermediate temperature below 900 0 C, in particular below 800 0 C;
  • the cast strip in the course of Cooling according to the invention to a lower than 900 0 C, in particular less than 800 0 C lying intermediate temperature to cool, this cooling can go to room temperature. Later, the cast strip is then reheated to the hold temperature. Later in this context means that between the cooling and the holding further work steps, such as a hot rolling at a certain temperature, storage, cutting into sheets, etc. can be performed.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the emanating from the respective intermediate temperature re-heating to the holding temperature in 1 - 5 seconds, in particular in 2 - 3 seconds, takes place.
  • the strip for hot rolling must be reheated sufficiently quickly for the reasons already mentioned. Therefore, the invention envisages that the strip will start from the low intermediate temperature within of 200 s, in particular within 100 s, is heated to the respective hot rolling temperature, which will typically be 700 - 800 0 C. If heating up to 800 ° C is too slow, unwanted carbides may precipitate. These lead to a premature reduction in supersaturation and thus to a significantly reduced density of austenite particles, with the result that the desired grain refining according to the invention is not achieved.
  • the invention thus provides a method which, while avoiding expensive production steps, makes it possible to produce a product which is competitive both in terms of its properties and in terms of its price.
  • the particular advantage of the method according to the invention consists in that it can be used to produce cold strips which are characterized by a homogeneous appearance and a zundernarbenbuild surface. The latter is achieved in that already in the inventive Intensivkuhlung the adhering to the cast strip scale is largely removed, so that if necessary, carried out hot rolling a minimized surface damage is caused as a result of still present on the belt scale.
  • the method according to the invention allows an increase in the degree of hot forming in the strip casting line via, for example, a second rolling stand or smaller work roll diameter, whereby cold strips produced according to the invention produce a better depth / depth tolerance than those cold strips produced according to the conventional process route. Can have drawability.
  • the rapid temperature changes required for carrying out the method according to the invention can be realized only by using the strip casting technique, since only the small strip thickness of the cast strip allow sufficiently rapid temperature changes over the entire strip cross section.
  • a cast strip was produced from an appropriately molten steel melt, the cast strip was hot rolled into a hot strip, and finally the hot strip was rewound.
  • the strip casting plant comprised a two-roll casting machine, a hot rolling stand arranged inline to the casting machine in the conveying direction of the cast strip, and a coiling device arranged downstream of the hot rolling stand in the conveying direction.
  • an intensive water cooling device, inductively operating strip heating devices and electric holding furnaces have been used.
  • the microstructure is accordingly finer overall, but in itself also inhomogeneous than conventional fine-grained structure. Characteristic of the structure according to the invention produced bands is therefore the high number of particles per grain.
  • sample parts have been produced with a total degree of deformation of 70%. None of the samples showed orange peel or tearing.
  • the thickness of the cast strip was 3 mm. After the emerging from the casting gap of the two-roll casting machine cast strip had reached a strip temperature of 1180 0 C, carried out an intensive cooling with water. The cast strip was cooled within 2 s to an intermediate temperature of 950 0 C.
  • the thus cooled cast strip was then maintained in a continuous, uninterrupted process flow in an inductive heating system for a period of 10 s at a holding temperature, which in this case was equal to the intermediate temperature.
  • the cast strip thus heat-treated in accordance with the invention was then hot-rolled to a strip thickness of 2.5 mm.
  • the tape On the hot rolling mill following run-out table the tape to a coiling temperature of about 550 0 C cooled off before it reached the coiler, in which it has been wound into a coil.
  • the hot strip obtained in this way had a columnar grain structure (about 100 ⁇ m wide and 500 ⁇ m long) with an equiaxed strip center region (grain size 150 ⁇ m).
  • the grain boundaries were covered with a thin margin of martensite and carbides.
  • In the interior of the grain were recrystallized areas with a grain size of 20 microns.
  • the microstructure contained finely distributed island-like particles consisting of carbides, martensite and retained austenite. The particle density was typically 15-25 particles per grain.
  • a cast, 2.8 mm thick strip was first produced from the molten steel with the above alloy.
  • the cast strip was held in an inductive heating plant at a temperature of 1200 0 C and then hot rolled at this temperature to a strip thickness of 2.1 mm.
  • the belt conveyed with about 1 m / s was cooled within 1 s to an intermediate temperature of 950 ° C.
  • the strip then passed on to a run-out roller table whose first section associated with the hot rolling mill over a length of 15 meters was provided with a cover which ensured that the strip maintained a substantially constant temperature for 15 seconds in this first section.
  • the belt cooled on the outfeed roller table to a reel temperature of about 500 0 C, with which it has been finally reeled to a coil.
  • the microstructure of the hot strip obtained in the second test had the same columnar grain structure (about 100 ⁇ m wide and 500 ⁇ m long) with an equiaxed strip center region (grain size 150 ⁇ m) as the microstructure of the hot strip obtained in the first test. Also in this case, the grain boundaries showed a thin seam topped with martensite and carbides. In the interior of the grain were also recrystallized areas with a grain size of 20 microns average. Likewise, there were finely distributed island-like particles in the microstructure, which also existed as in the band of carbides, martensite and retained austenite contained after the first experiment. The particle density was typically 20-30 particles per grain. Trial III:
  • a 3 mm thick strip was first cast. After the cast strip had reached a temperature of 1180 0 C, began an intensive cooling with water, in which the tape has been cooled within 3 s to an intermediate temperature of 780 0 C. The cast and thus cooled strip was then kept warm in an induction heating system, heated to a hot rolling temperature of 800 ° C. and then hot rolled to a strip thickness of 2.5 mm at this hot rolling temperature. The belt then cooled on the outfeed roller table to a reel temperature of about 550 0 C and has been reeled at this temperature.
  • test panels were divided at room temperature. These were then heated inductively within a time of 15 s first to 800 0 C and then to 950 0 C. The time for heating between 800 0 C and 950 0 C was 2 s.
  • the tape was then held for 20s at a holding temperature of 950 0 C. This was followed by cooling in air.
  • the microstructure of the heat-treated hot-rolled test panels likewise showed a columnar grain structure (about 100 ⁇ m wide and 500 ⁇ m long) with an equiaxed mid-band area (particle size 150 ⁇ m). At the grain boundaries there was also a thin seam covered with martensite and carbides. Recrystallized areas with a grain size of 20 ⁇ m were located in the interior of the grain and in the microstructure there were finely distributed island-like particles consisting of carbides, martensite and retained austenite. The In this case, particle density was typically 40-60 particles per grain.
  • panels were separated from the cast strip after it had cooled to room temperature, and these panels were inductively heated from room temperature to a hot rolling temperature of 800 ° C within 30 seconds, during which they were hot rolled to a strip thickness of 2.4 mm , After re-cooling the hot-rolled plates were reheated s within 3 to a holding temperature of 950 0 C.
  • the reheated band was held at the holding temperature for 20 seconds. Subsequently, the tape has been cooled in air.
  • the microstructure of the hot-rolled sheets after holding at the holding temperature showed a stalked grain structure (about 100 microns wide and 500 microns long) with an equiaxed mid-band range (grain size 150 microns), where again the grain boundaries occupied a thin hem with Martensite and carbides and were in the interior of the grain recrystallized areas with a grain size of 20 microns were.
  • a stalked grain structure about 100 microns wide and 500 microns long
  • an equiaxed mid-band range grain size 150 microns

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kaltbands mit ferritischem Gefüge, bei dem eine bei Abkühlung ein ferritisches Gefüge bildende Stahlschmelze, wie z.B. ein ferritischer Edelstahl mit hohem Chromgehalt, zu einem gegossenen Band vergossen wird, bei dem das gegosseneBand erforderlichenfalls inline warmgewalzt wird, bei dem das warmgewalzte Band aufgehaspelt wird und bei dem aus dem warmgewalzten Band in ein oder mehreren Schritten das Kaltband kaltgewalzt wird. Mit einem solchen Verfahren lassen sich Kaltbänder, bei denen die Gefahr der Bildung von Orangenhaut oder Zugrilligkeit bei einer Kaltumformung minimiert ist, dadurch herstellen, dass das gegossene Band zwischen dem Gießen und dem Haspeln ausgehend von einer nicht tiefer als 1180 °C liegenden Starttemperatur mit einer mindestens 1500C/ s betragenden Abkühlrate auf eine höchstens 1000 °C betragende Zwischentemperatur abgekühlt und anschließend für mindestens 10 s bei einer 900 - 1000 °C betragenden Haltetemperatur gehalten wird.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Kaltbands mit ferritischem Gefüge
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kaltbands mit ferritischem Gefüge, bei dem eine bei Abkühlung ein ferritisches Gefüge bildende Stahlschmelze zu einem gegossenen Band vergossen wird, bei dem das gegossene Band erforderlichenfalls inline warmgewalzt wird, bei dem das warmgewalzte Band aufgehaspelt wird und bei dem aus dem warmgewalzten Band in einem oder mehreren Schritten das Kaltband kaltgewalzt wird.
Auf Grund des hohen Nickelpreises findet weltweit zunehmend eine Substitution von austenitischem Edelstahl durch ferritischen Edelstahl statt, der Ni typischerweise nur noch als herstellungsbedingtes Begleitelement enthält. Ein Verfahren der eingangs angegebenen Art, das dies ermöglichen soll, ist beispielsweise aus der
EP 0 881 305 Bl bekannt. Gemäß dem bekannten Verfahren wird ein rostfreier ferritischer Stahl, der (in Gew.-%) max . 0,12 % C, max. 1 % Mn, max. 1 % Si, max. 0,04 % P, max. 0,030 % S, 16 - 18 % Cr und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, im zwischen den Walzen einer Zwei-Walzen-Gießmaschine gebildeten Gießspalt zu einem gegossenen Band vergossen. Anschließend wird das gegossene Band abgekühlt, wobei während des Abkühlens vermieden wird, dass das Band im Austenit-Ferrit- Umwandlungsbereich gehalten wird. Nach der Abkühlung wird das Band bei einer Temperatur, die zwischen 600 0C und der Temperatur der Martensitumwandlung liegt, gehaspelt. Anschließend wird das gehaspelte Band mit einer Geschwindigkeit von max . 300 °C/h bis zu einer Temperatur abgekühlt, die zwischen 200 0C und der Raumtemperatur liegt. Schließlich wird ein an sich bekanntes Haubenglühen des gehaspelten Bandes durchgeführt.
Bei der üblicherweise für die Herstellung von ferritischen Blechen eingeschlagenen Route über das Stranggießen von Brammen wird zunächst die Oberfläche der Bramme bearbeitet, dann die Bramme wiedererwärmt, anschließend die Bramme in der Warmbandstraße zu Warmband warmgewalzt und dann zu einem Coil gehaspelt. Das so erhaltene Warmband wird daraufhin geglüht, gebeizt und in mehreren Stichen kaltgewalzt. Abschließend wird das Kaltband üblicherweise blankgeglüht und dressiert.
Unabhängig davon, über welche der voranstehend genannten Wege das Warmband erzeugt wird, besteht bei aus ferritischem Edelstahl mit einem Cr-Gehalt im Bereich von 17 % kaltgewalzten Bändern das Problem, dass im Zuge eines anschließenden Kaltumformens, speziell beim Tiefziehen, Zugrilligkeit oder Orangenhaut auftreten können. Mit Zugrilligkeit (engl, ridging) werden dabei stark ausgeprägte linienhafte Oberflächenfehler bezeichnet, die bei ferritischen Chromstählen in Walzrichtung ausgerichtet sind. Der als "Orangenhaut" (engl, orange peel) bezeichnete Oberflächenfehler erscheint dagegen ungerichtet und ist durch eine narbige Ausprägung der Oberfläche gekennzeichnet .
Vermieden werden kann die Entstehung von Zugrilligkeit oder Orangenhaut dadurch, dass die über eine der bekannten Herstellungsrouten erzeugten Warmbänder zwischen den einzelnen Stichen des Kaltwalzens aufwändig zwischengeglüht werden. Diese aufwändigen Glühschritte führen jedoch zu erhöhten Kosten der Herstellung, die sich in einem höheren Marktpreis von ferritischem Edelstahlband gegenüber gleichwertigem Material aus austenitischem Edelstahl niederschlagen .
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu nennen, mit dem sich Kaltbänder aus ferritischen Edelstahlen herstellen lassen, bei denen die Gefahr der Bildung von Orangenhaut oder Zugrilligkeit bei einer Kaltumformung minimiert ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art das gegossene Band zwischen dem Gießen und dem Haspeln ausgehend von einer nicht tiefer als 1180 0C liegenden Starttemperatur mit einer mindestens 150 °C/s betragenden Abkühlrate auf eine höchstens 1000 0C betragende Zwischentemperatur abgekühlt und anschließend für mindestens 10 s bei einer 900 - 1000 0C betragenden Haltetemperatur gehalten wird.
Praxisgerechte Starttemperaturen der intensiven Abkühlung liegen typischerweise im Bereich von 1180 - 1270 0C, insbesondere im Bereich von 1200 - 1250 0C. Bei Unterschreiten der Grenze von 1180 0C kann am Bandrand schon Austenit in Mengen auftreten, die den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens beeinträchtigen würden.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich insbesondere solche an sich bekannten Stähle, die zur Klasse der 10 - 18 Gew.-% Cr enthaltenden, ein ferritisches Gefüge bildenden Edelstahle gehören und im Zuge ihrer Abkühlung ausgehend vom Ferrit nicht vollständig in Austenit und danach wieder in Ferrit umwandeln. Derartige Stahle enthalten neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen typischerweise (in Gew.-%) bis zu 0,08 % C, 10 - 18 Gew.-% Cr, bis zu 1 % Si, bis zu 1,5 % Mn, bis zu 1 % Ni, bis zu 0,04 % P und bis zu 0,015 % S. Bei dem möglicherweise vorhandenen Ni-Gehalt handelt es sich hier nicht um eine metallurgisch gezielte Zugabe, sondern die Folge des Herstellungsprozesses und gelangt über die Ni- haltigen Gießpfannen, Konverter oder Ofen in die Schmelze. Typischerweise liegt der Ni-Gehalt erfindungsgemaß verarbeiteter Stahle im Bereich von 0,7 - 0,8 Gew.-%.
Für die Wirkung des erfindungsgemaßen Verfahrens entscheidend ist die Kombination aus Bandgießen, schneller Abkühlung des gegossenen Bandes und Halten des Bandes über eine ausreichende, mindestens 10 Sekunden dauernde Zeit bei einer Temperatur, die im Bereich von 950 ± 50 0C, insbesondere 950 ± 20 0C, liegt. Überraschend hat sich gezeigt, dass bei der Kaltverformung von Kaltbandern, die aus derart erfindungsgemaß warmebehandelten gegossenen Bandern erzeugt worden sind, weder Zugrilligkeit noch Orangenhaut auftritt, ohne dass dazu aufwandige Zwischengluhungen zwischen den Stufen des Kaltwalzens durchgeführt werden müssen.
Erfindungsgemaß verwendete Stahllegierungen erstarren im Zuge des Bandgießens zunächst ferritisch. Beim Abkühlen des erstarrten Bandes wandelt Ferrit dann zwischen 1200 0C und 800 °C teilweise in Austenit um. Die thermodynamische Ursache liegt in der geringen und mit der Temperatur abnehmenden Loslichkeit von Kohlenstoff im Ferrit. Karbide, die auch Kohlenstoff aufnehmen können, bilden sich erst unterhalb 900 0C. Austenit dagegen lost wesentlich mehr Kohlenstoff . Bei einer üblichen Abkühlung bildet sich nur an den Korngrenzen Austenit, da Kohlenstoff im Ferrit wiederum schnell diffundiert und aus dem Korninneren zu den Randern wandern kann. Dadurch werden die Ferritkorngrenzen mit Austenit markiert. Sobald sich bei Temperaturen von weniger als 900 °C Karbide bilden, nimmt der Austenitanteil an den Korngrenzen wieder ab. Wegen der relativ langsam ablaufenden Karbidbildung erfolgt dies aber nicht vollständig, so dass Reste von Austenit verbleiben, die spater im Temperaturbereich von 200 - 300 0C zu Martensit umwandeln. Der bei konventioneller Arbeitsweise an den Korngrenzen verbleibende Restaustenit fixiert so das grobe Gussgefuge .
Die der Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, sehr schnell auf etwa die Temperatur mit dem maximalen Austenitanteil abzukühlen (950 0C ± 50 0C, insbesondere 950 0C ± 20 0C) . Auf diese Weise wird die Austenitausbildung an den Krongrenzen minimiert, da dabei die Diffusionsweglangen für Kohlenstoff und erst recht für die Substitutionellen Elemente (Cr, Ni, Mn, ...) in der kurzen Zeit der Abkühlung nicht ausreichend sind.
Gleichzeitig ist im Bereich einer Haltetemperatur von etwa 950 °C die die Austenitbildung vorantreibende Kraft am größten und der temperaturabhangige Diffusionskoeffizient so niedrig, dass sich über Keimbildung im Korninneren Austenitteilchen bilden. In Folge des deutlich verringerten Diffusionskoeffizienten ändert sich die Verteilung der in der jeweiligen Legierung enthaltenen Substitutionellen Elemente nicht oder nur wenig (Paraequilibrium) . Gleichzeitig wird die Kohlenstoff-Übersättigung abgebaut. Hält man in erfindungsgemäßer Weise das gegossene Bandmaterial bei dieser Temperatur über einer Zeit von mindestens zehn Sekunden, vorzugsweise zwanzig Sekunden, so beginnen sich daher im Korninneren an Strukturdefekten Austenitteilchen auszuscheiden. Es entstehen neue Körner in einer ferritischen Matrix, die das ursprüngliche Gussgefüge aufbrechen. Die Teilchendichte wird umso größer, je länger die Haltezeit ist. Dieser Ausscheidungsmechanismus bewirkt eine Kornfeinung, die im Ergebnis zur Unempfindlichkeit erfindungsgemäß erzeugter Kaltbänder gegen Zugrilligkeit und Orangenhautbildung führt.
Je höher die Abkühlgeschwindigkeit bei der erfindungsgemäßen Intensivkühlung des gegossenen Bandes ist, desto sicherer tritt die erfindungsgemäß angestrebte Unterdrückung einer Bildung von Austenit ein. Grundsätzlich werden daher möglichst hohe Abkühlgeschwindigkeiten angestrebt. Praktische Versuche haben in diesem Zusammenhang jedoch bestätigt, dass schon bei Abkühlraten von 150 - 250 °C/s die erfindungsgemäß genutzten Effekte sicher eintreten.
Ausgehend von der voranstehend erläuterten grundsätzlichen erfindungsgemäßen Verfahrenweisen ergeben sich verschiedene Varianten der Erfindung, die abhängig von den angestrebten Eigenschaftskombinationen der jeweils zu erzeugenden Kaltbänder, von dem Warmverformungsverhalten des jeweils erhaltenen gegossenen Bandes, der zur Verfügung stehenden Anlagentechnik oder den Erfordernissen der Betriebslogistik gewählt werden können. So kann man beispielsweise zuerst intensiv kühlen und dann Warmwalzen oder zuerst Walzen (oberhalb 1200 0C im Ferrit) und dann schnell kühlen. Weiter kann man auch das Zweiphasengebiet zwischen 1200 und 800 °C sehr schnell durchfahren. Dann bildet sich zunächst kein Austenit, sondern ein an Kohlenstoff übersättigter Ferrit wird eingefroren. Wird dann schnell von unter 800 0C auf die Haltetemperatur erwärmt, findet wiederum die Austenitbildung im Korninneren statt. Eine besonders schnelle Wiedererwarmung auf die Haltetemperatur wirkt sich dabei positiv auf das Arbeitsergebnis aus. Erwärmt man zu langsam, bildet sich unerwünschtes Austenit an den Korngrenzen, wahrend die C-Ubersattigung im Korninneren durch Kohlenstoff-Diffusion abgebaut wird, wodurch im Ergebnis das ursprungliche Gussgefuge fixiert wird. Des Weiteren sollte man sich nicht zu lange im Temperaturbereich von 800 - 900 0C aufhalten, weil praktische Versuch belegen, dass in diesem
Temperaturbereich nach etwa 100 Sekunden die Kohlenstoff- Übersättigung durch Karbidbildung abgebaut wird.
Kühlt man im Zuge der Abkühlung bis hinab zu Temperaturen von weniger als 500 0C, beispielsweise bis Raumtemperatur, kann sich kein Karbid mehr bilden. Der übersättigte Ferrit ist vielmehr eingefroren und kann spater (offline) wieder schnell auf 950 0C erwärmt werden, um im Korninneren Austenitteilchen zu bilden.
Gemäß der Erfindung wird das gegossene Band somit bei seiner erfindungsgemaßen Intensivkuhlung auf eine Zwischentemperatur von 900 - 1000 0C abgekühlt, so dass die für die Erfindung kritische Temperatur auf direktem Weg schnell erreicht wird.
Praktische Versuche haben bestätigt, dass sich das erfindungsgemaße schnelle Abkühlen auf die Zwischentemperatur und Halten bei der Haltetemperatur zwischen Gießen und Haspeln auch bei solchen Verfahren positiv auf die Unempfindlichkeit des erhaltenen Kaltbands gegen Zugrilligkeit- und Orangenhautbildung auswirken, bei dem zwischen Gießen und Haspeln auf ein Warmwalzen verzichtet wird. Bei solchen gegossenen Bändern, die in konventioneller Weise beispielsweise über eine Zwei-Walzen- Gießmaschine erzeugt werden, wird das gegossene Band im Hinblick auf die Homogenität seiner Gefügeausbildung und seiner Eigenschaftsverteilung jedoch in der Regel zwischen dem Bandgießen und dem Haspeln in mindestens einem Stich warmgewalzt. Durch die Warmumformung werden die Dichte und die Geschwindigkeit der Ausscheidung von Austenitteilchen erhöht, da damit Strukturdefekte in das Gefüge eingebracht werden. Die Ausnutzung dieses Mechanismus für eine Kornfeinung hängt entscheidend von den optimal gewählten Umformbedingungen und den Abkühl- und Aufheizraten ab. Eine schnelle Aufheizung bzw. Abkühlung kann prinzipiell nur an dünnen Bändern erreicht werden. Daher ist in erfindungsgemäßer Weise durch Bandgießen erzeugtes Band besonders geeignet für eine solche thermomechanische Behandlung.
Wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Warmwalzen durchgeführt, so wird dazu zunächst vorzugsweise ein Band mit einer Dicke von 1 - 5 mm, insbesondere 2 - 3 mm, direkt gegossen und das gegossene Band dann inline mit einer Stichabnahme von 5 - 60 %, insbesondere 10 - 40 %, warmgewalzt. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens macht es dabei möglich, die Temperaturführung des Bandes im Hinblick auf das erforderlichenfalls absolvierte Warmwalzen so zu wählen, dass während des Warmwalzens auf das Verformungsverhalten des jeweils verarbeiteten Stahls oder die angestrebte Eigenschaftskombination des erhaltenen Bandes optimal abgestimmte Temperaturbedingungen herrschen. Unter Einbeziehung eines Warmwalzens ergeben sich somit folgende Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Variante 1 :
- Gießen des gegossenen Bandes;
- Warmwalzen des Bandes mit einer Warmwalztemperatur von nicht weniger als 1180 0C, typischerweise von
1180 - 1270 0C (im Zuge des Warmwalzens kommt es zu einer ersten Abkühlung des gegossenen Bandes) ;
- im Anschluss an das Warmwalzen einsetzendes Abkühlen auf eine 900 - 1000 0C betragende Temperatur mit einer Abkühlrate von mindestens 150 °C/s, wobei in diesem Fall Zwischen- und Haltetemperatur gleich dieser Temperatur sind;
- Halten des Bandes bei der betreffenden, zwischen 900 - 1000 0C liegenden, insbesondere 950 0C ± 20 0C betragenden Temperatur für mindestens 10 Sekunden.
Im Rahmen dieser ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erfindungsgemäße Abkühlen und Halten des Bandes erst nach dem Warmwalzen durchgeführt. Dabei soll in diesem Fall die Abkühlung möglichst unmittelbar nach dem Warmwalzen einsetzen, in der Praxis also innerhalb von weniger als drei, insbesondere innerhalb von weniger als einer Sekunde nach dem Verlassen des letzten Warmwalzgerüstes. Auf diese Weise lässt sich die Gießhitze des gegossenen Bandes direkt in die Warmwalzstufe mitnehmen, so dass nicht nur hohe Warmwalztemperaturen möglich sind, sondern auch der für die Temperaturführung des Bandes erforderliche Energieaufwand auf ein Minimum reduziert ist.
Variante 2 :
- Gießen des gegossenen Bandes; - Abkühlen auf eine 900 - 1000 0C betragende Zwischentemperatur mit einer Abkühlrate von mindestens 150 °C/s;
- Warmwalzen des Bandes bei der Zwischentemperatur;
- Halten des Bandes bei einer Haltetemperatur, die ebenfalls zwischen 900 - 1000 0C liegt, insbesondere im Wesentlichen gleich der Zwischentemperatur ist oder
950 0C ± 20 0C beträgt, für mindestens 10 Sekunden.
Bei dieser Variante der Erfindung wird das Abkühlen auf die Zwischentemperatur vor dem Warmwalzen und das Halten bei der Haltetemperatur nach dem Warmwalzen des gegossenen Bands absolviert. Durch das Warmwalzen im Temperaturbereich von 900 - 1000 0C werden zusätzliche Versetzungen im Gefüge des warmgewalzten Bands erzeugt, die als Keimstellen für die Austenitbildung beim nachfolgenden Halten bei der Haltetemperatur dienen.
Variante 3:
- Gießen des gegossenen Bandes;
- Abkühlen auf eine 900 - 1000 0C betragende Zwischentemperatur mit einer Abkühlrate von mindestens 150 °C/s;
- Halten des Bandes bei einer Haltetemperatur, die ebenfalls zwischen 900 - 1000 0C liegt, insbesondere im Wesentlichen gleich der Zwischentemperatur ist oder
950 0C ± 20 0C beträgt, für mindestens 10 Sekunden;
- Warmwalzen des Bandes bei der Zwischentemperatur.
Gemäß dieser dritten Variante wird das Abkühlen auf die Zwischentemperatur und das Halten bei der Haltetemperatur vor dem Warmwalzen des gegossenen Bandes absolviert. Das Warmwalzen des Gefüges mit der durch das zuvor absolvierte Halten bei der Haltetemperatur erzeugten hohen Dichte an Austenitkörnern in der ferritischen Matrix führt zu einer hohen Versetzungsdichte, die bei einer anschließenden Rekristallisation zu einem feinkörnigen Gefüge führt. Eine solche Rekristallisation wird üblicherweise durch eine geeignete Rekristallisationsglühbehandlung bewirkt, wie sie bei der Herstellung von kaltgewalzten Bändern der in Rede stehenden Art standardmäßig durchgeführt wird.
Variante 4 :
- Gießen des gegossenen Bandes;
- Abkühlen mit mindestens 150 °C/s auf eine Zwischentemperatur unterhalb von 900 0C, insbesondere im Bereich von 800 0C;
- Warmwalzen des Bandes bei der Zwischentemperatur;
- schnelles Erwärmen des Bandes auf eine 950 0C ± 50 0C, insbesondere 950 0C ± 20 0C, betragende Haltetemperatur;
- Halten des Bandes bei der Haltetemperatur.
Das Warmwalzen im Bereich von Temperaturen von weniger als 900 °C, insbesondere im Bereich um 800 0C, findet in diesem Fall im reinen Ferritgebiet mit einer gegenüber einem Walzen im Mischgebiet geringeren Fließspannung statt. Dadurch kann bei vermindertem Leistungsbedarf und geringem Walzenverschleiß ein höherer Umformgrad erreicht werden, sofern dies erforderlich und erwünscht ist.
Eine erfindungsgemäß intensive Abkühlung in Temperaturbereiche unterhalb von 900 0C eröffnet die Möglichkeit, um ein Walzen des gegossenen Bandes bei Temperaturen deutlich unterhalb von 800 0C oder eine weitere Wärmebehandlung bei Temperaturen von weniger als 500 0C, insbesondere weniger als 400 0C, durchzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in den voranstehend beschriebenen Varianten besonders kostengünstig auf solchen Bandgießanlagen durchführen, bei denen das Gießen, das erforderlichenfalls durchgeführte Warmwalzen und das Haspeln sowie die zwischen Gießen und Haspeln durchgeführten erfindungsgemäßen Schritte des Abkühlens auf die Zwischentemperatur und Haltens bei der Haltetemperatur in einer kontinuierlich aufeinander folgenden Schrittfolge absolviert werden.
Die durch die Erfindung genutzten Effekte ermöglichen jedoch auch eine diskontinuierliche Abarbeitung der einzelnen Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese kann sich beispielsweise dann als zweckmäßig erweisen, wenn eine entsprechende Anlagentechnik zur Verfügung steht oder logistische Gründe für eine zeitlich versetzte Durchführung der Arbeitsschritte sprechen. Hieraus ergibt sich folgende vierte Variante der Erfindung.
Variante 5:
- Gießen des gegossenen Bandes;
- Abkühlen mit mindestens 150 °C/s auf eine Zwischentemperatur unterhalb 900 0C, insbesondere unterhalb von 800 0C;
- Abkühlen auf weniger als 500 0C, insbesondere auf Raumtemperatur;
- schnelles Erwärmen auf eine Warmwalzendtemperatur;
- Warmwalzen des Bandes bei der Warmwalztemperatur;
- schnelles Erwärmen des Bandes auf eine 950 0C betragende Haltetemperatur;
- Halten des Bandes bei der Haltetemperatur.
Gemäß dieser vierten Variante der Erfindung ist es vorgesehen, das gegossene Band im Zuge des erfindungsgemäßen Abkühlens auf eine weniger als 900 0C, insbesondere weniger als 800 0C liegende Zwischentemperatur abzukühlen, wobei diese Abkühlung bis zur Raumtemperatur gehen kann. Später wird das gegossene Band dann auf die Haltetemperatur wiedererwärmt. Später meint in diesem Zusammenhang, dass zwischen der Abkühlung und dem Halten weitere Arbeitsschritte, wie beispielsweise ein Warmwalzen bei einer bestimmten Temperatur, ein Lagern, ein Zerteilen zu Tafeln etc. durchgeführt werden können.
Des Weiteren ist es möglich, das gegossene Band im Anschluss an das Gießen auf Raumtemperatur abzukühlen und erst zu einem späteren Zeitpunkt zunächst auf die für ein Warmwalzen optimale Temperatur zu erwärmen und daran anschließend auf die Haltetemperatur zu bringen und dort über die erforderliche Zeit zu halten.
Im Fall, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Zwischentemperaturen im Bereich von 800 - 900 0C erreicht werden, sollte aus den bereits genannten Gründen bei der Wiedererwärmung auf die Haltetemperatur dieser Temperaturbereich grundsätzlich schnell durchschritten werden. Daher sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die von der jeweiligen Zwischentemperatur ausgehende Wiedererwärmung auf die Haltetemperatur in 1 - 5 Sekunden, insbesondere in 2 - 3 Sekunden, erfolgt.
Im Fall, dass die im Zuge der Abkühlung erreichten Zwischentemperaturen deutlich unterhalb von 800 0C, insbesondere im Bereich der Raumtemperatur oder leicht darüber liegen, muss das Band für das Warmwalzen aus den bereits genannten Gründen ausreichend schnell wiedererwärmt werden. Daher sieht die Erfindung vor, dass das Band ausgehend von der niedrigen Zwischentemperatur innerhalb von 200 s, insbesondere innerhalb von 100 s, auf die jeweilige Warmwalztemperatur erwärmt wird, die typischerweise 700 - 800 0C betragen wird. Ist die Aufheizung bis 800 0C zu langsam, können sich unerwünschte Karbide ausscheiden. Diese fuhren zu einer vorzeitigen Verringerung der Übersättigung und damit zu einer deutlich reduzierten Dichte an Austenitteilchen mit der Folge, dass die erfindungsgemaß angestrebte Kornfeinung nicht erreicht wird.
Mit der Erfindung steht somit ein Verfahren zur Verfugung, das es bei Vermeidung aufwandiger Fertigungsschritte ermöglicht, ein sowohl hinsichtlich seiner Eigenschaften als auch hinsichtlich seines Preises konkurrenzfähiges Produkt herzustellen. Der besondere Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens besteht dabei darin, dass sich mit ihm Kaltbander herstellen lassen, die durch eine homogene Erscheinung und eine zundernarbenfreie Oberflache gekennzeichnet sind. Letztere wird dadurch erreicht, dass schon bei der erfindungsgemaßen Intensivkuhlung der auf dem gegossenen Band haftende Zunder weitestgehend entfernt wird, so dass beim erforderlichenfalls durchgeführten Warmwalzen allenfalls eine minimierte Oberflachenschadigung in Folge von auf dem Band noch vorhandenem Zunder verursacht wird.
Bei erfindungsgemaßer Vorgehensweise kann somit auf ein aufwandiges, beim Stand der Technik regelmäßig zu einer Unterbrechung des kontinuierlichen Bearbeitungablaufes führendes Entzundern verzichtet werden. Auch kann durch das erfindungsgemaße Verfahren der Aufwand eingespart werden, der beim Stand der Technik noch für die stets notwendige Haubengluhung des kaltgewalzten Materials erforderlich ist. Die Möglichkeit, im Zuge des erfindungsgemaßen Verfahrens eine Abkühlung auf unterhalb von 800 0C liegende Temperaturen vorzunehmen, erlaubt es darüber hinaus, beispielsweise eine Besäumung des gegossenen oder warmgewalzten Bandes bei Temperaturen, beispielsweise 600 0C, vorzunehmen, bei denen Planheitsprobleme weitgehend vermieden werden können. Schließlich erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren auf Grund der weitgehend frei gestaltbaren Temperaturführung eine Erhöhung des Warmumformgrades in der Bandgießlinie über beispielsweise ein zweites Walzgerüst oder kleineren Arbeitswalzendurchmesser, wodurch erfindungsgemäß erzeugte Kaltbänder gegenüber solchen Kaltbändern, die nach der üblichen Verfahrensroute erzeugt worden sind, ein besseres Tief-/Streckziehvermögen aufweisen können. Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen schnellen Temperaturänderungen können dabei nur unter Anwendung der Bandgießtechnik verwirklicht werden, da nur die geringe Banddicke des gegossenen Bandes ausreichend schnelle Temperaturwechsel über den gesamten Bandquerschnitt ermöglichen. Ausführungsbeispiele:
Den nachfolgend beschriebenen, zum Nachweis der Wirkung der Erfindung durchgeführten Ausführungsbeispielen (Versuche I - IV) lag jeweils ein ferritischer Stahl zu Grunde, der (in Gew.-%) 0,043 % C, 0,25 % Si, 0,36 % Mn, 0,021 % P, 0,002 % S, 16,23 % Cr, 0,49 % Ni enthielt.
In einer konventionell aufgebauten Gießwalzanlage ist aus einer entsprechend erschmolzenen Stahlschmelze jeweils ein gegossenes Band erzeugt, das gegossene Band zu einem Warmband warmgewalzt und das Warmband schließlich aufgehaspelt worden. Die Bandgießanlage umfasste dazu eine Zweiwalzen- Gießmaschine, ein in Förderrichtung des gegossenen Bandes folgend inline zu der Gießmaschine angeordnetes Warmwalzgerüst und eine in Förderrichtung hinter dem Warmwalzgerüst angeordnete Haspeleinrichtung. Zusätzlich sind abhängig von der jeweiligen Versuchsdurchführung eine Intensiv-Wasser-Kühleinrichtung, induktiv arbeitende Band- Erwärmungseinrichtungen und elektrische Warmhalteöfen eingesetzt worden.
Nach der erfindungsgemäßen Warmbehandlung wiesen die erhaltenen Warmbänder ein feinkörniges Gefüge auf, in dem sich im Gegensatz zu konventionell als "fein" bezeichneten Gefügen eine Vielzahl von Teilchen (Martensit, Restaustenit, Karbid) in einem relativ großen, ferritischen Korn (= Matrix) befinden. Das Gefüge ist dementsprechend insgesamt feiner, in sich jedoch auch inhomogener als konventionell feinkörnig ausgebildete Gefüge. Kennzeichnend für das Gefüge erfindungsgemäß erzeugten Bands ist daher die hohe Zahl von Teilchen pro Korn.
Die Weiterverarbeitung der in den Versuchen I - IV unter Einsatz der Gießwalzanlage erfindungsgemäß erzeugten Warmbänder erfolgte jeweils in konventioneller Weise unter Einbeziehung einer Haubenglühung, eines Beizschritts, eines Kaltwalzens ohne Zwischenglühungen, eines Blankglühens und eines Dressierens.
Aus den so erhaltenen Kaltbändern sind mit einem Gesamtumformgrad von 70 % Probeteile gefertigt worden. Bei keinem der Probeteile zeigten sich Orangenhaut oder Zugrilligkeit .
Versuch I :
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens betrug die Dicke des gegossenen Bandes 3 mm. Nachdem das aus dem Gießspalt der Zwei-Walzen-Gießmaschine austretende gegossene Band eine Bandtemperatur von 1180 0C erreicht hatte, erfolgte eine Intensivkühlung mit Wasser. Dabei wurde das gegossene Band innerhalb von 2 s auf eine Zwischentemperatur von 950 0C abgekühlt.
Das derart abgekühlte gegossene Band wurde anschließend in einem kontinuierlich, unterbrechungsfrei ablaufenden Verfahrensablauf in einer induktiven Erwärmungsanlage für eine Zeitdauer von 10 s bei einer Haltetemperatur gehalten, die in diesem Fall gleich der Zwischentemperatur war.
Das derart in erfindungsgemäßer Weise wärmebehandelte gegossene Band wurde dann auf eine Banddicke von 2,5 mm warmgewalzt .
Auf dem auf das Warmwalzgerüst folgenden Auslaufrollgang kühlte das Band auf eine Haspeltemperatur von etwa 550 0C ab, bevor es die Haspeleinrichtung erreichte, in der es zu einem Coil aufgewickelt worden ist.
Das so erhaltene Warmband wies eine stängelige Kornstruktur (ca. 100 μm breit und 500 μm lang) mit einem gleichachsigen Bandmittenbereich (Korngröße 150 μm) auf. Die Korngrenzen waren mit einem dünnen Saum aus Martensit und Karbiden belegt. Im Korninneren befanden sich rekristallisierte Bereiche mit einer Korngröße von 20 μm. Weiter lagen im Gefüge fein verteilte inselhafte Teilchen vor, die aus Karbiden, Martensit und Restaustenit bestanden. Die Teilchendichte betrug typischerweise 15 - 25 Teilchen pro Korn . Versuch I I :
In einem zweiten Versuch wurde aus der Stahlschmelze mit der oben angegebenen Legierung zunächst ein gegossenes, 2,8 mm dickes Band erzeugt. Das gegossene Band wurde in einer induktiven Erwärmungsanlage bei einer Temperatur von 1200 0C gehalten und anschließend bei dieser Temperatur auf eine Banddicke von 2,1 mm warmgewalzt.
Unmittelbar nach dem Warmwalzen erfolgte eine Intensivkühlung mit Wasser. Dabei wurde das mit ca. 1 m/s geförderte Band innerhalb von 1 s auf eine Zwischentemperatur von 950 0C abgekühlt. Das Band gelangte danach auf einen Auslaufrollgang, dessen erster dem Warmwalzgerüst zugeordneter Abschnitt über eine Länge von 15 m mit einer Abdeckung versehen war, die sicherstellte, dass das Band in diesem ersten Abschnitt über 15 s eine im Wesentlichen konstante Temperatur behielt. Anschließend kühlte das Band noch auf dem Auslaufrollgang auf eine Haspeltemperatur von etwa 500 0C ab, mit der es schließlich zu einem Coil gehaspelt worden ist.
Das Gefüge des im zweiten Versuch erhaltenen Warmbandes wies dieselbe stängelige Kornstruktur (ca. 100 μm breit und 500 μm lang) mit einem gleichachsigen Bandmittenbereich (Korngröße 150 μm) auf wie das Gefüge des im ersten Versuch erhaltenen Warmbands. Auch in diesem Fall zeigten die Korngrenzen einen dünnen Saum belegt mit Martensit und Karbiden. Im Korninneren befanden sich ebenfalls rekristallisierte Bereiche mit einer Korngröße von durchschnittlich 20 μm. Ebenso lagen im Gefüge fein verteilte inselhafte Teilchen vor, die ebenfalls wie beim nach dem ersten Versuch enthaltenen Band aus Karbiden, Martensit und Restaustenit bestanden. Die Teilchendichte betrug typischerweise 20 - 30 Teilchen pro Korn. Versuch III :
In einem dritten Versuch wurde zunächst ein 3 mm dickes Band gegossen. Nachdem das gegossene Band eine Temperatur von 1180 0C erreicht hatte, setzte eine Intensivkühlung mit Wasser ein, bei der das Band innerhalb von 3 s auf eine Zwischentemperatur von 780 0C abgekühlt worden ist. Das gegossene und derart abgekühlte Band wurde dann in einer induktiven Erwärmungsanlage warmgehalten, auf eine Warmwalztemperatur von 800 0C erwärmt und anschließend bei dieser Warmwalztemperatur auf eine Banddicke von 2,5 mm warmgewalzt. Das Band kühlte dann auf dem Auslaufrollgang auf eine Haspeltemperatur von ca. 550 0C ab und ist bei dieser Temperatur gehaspelt worden.
Von dem so erhaltenen Band wurden bei Raumtemperatur Probetafeln abgeteilt. Diese wurden dann induktiv innerhalb einer Zeit von 15 s zunächst auf 800 0C und dann auf 950 0C aufgeheizt. Die Zeit für das Aufheizen zwischen 800 0C und 950 0C betrug 2 s.
Mittels eines Warmhalteofens wurde das Band daraufhin für 20s bei einer Haltetemperatur von 950 0C gehalten. Anschließend erfolgte eine Abkühlung an Luft.
Das Gefüge der derart wärmebehandelten Warmband-Probetafeln zeigte ebenfalls eine stängelige Kornstruktur (ca. 100 μm breit und 500 μm lang) mit einem gleichachsigen Bandmittenbereich (Korngröße 150 μm) . An den Korngrenzen war auch hier ein dünner Saum belegt mit Martensit und Karbiden vorhanden. Es befanden sich im Korninneren wiederum rekristallisierte Bereiche mit einer Korngröße von 20 μm und im Gefüge lagen fein verteilte inselhafte Teilchen vor, die aus Karbiden, Martensit und Restaustenit bestanden. Die Teilchendichte betrug hierbei typischerweise 40 - 60 Teilchen pro Korn.
Versuch IV:
Es wurde entsprechend dem Versuch III ein 3 mm dickes Band erzeugt, das bei Erreichen einer Bandtemperatur von 1180 0C intensiv gekühlt worden ist, bis eine Zwischentemperatur von 780 °C erreicht war. Abweichend vom Versuch III wurde jedoch nicht nur der Schritt des Haltens bei der Haltetemperatur, sondern auch der Warmwalzschritt offline durchgeführt.
Zu diesem Zweck wurden von dem gegossenen Band, nachdem es auf Raumtemperatur abgekühlt war, Tafeln abgeteilt und diese Tafeln von Raumtemperatur innerhalb von 30 s auf eine Warmwalztemperatur von 800° C induktiv aufgeheizt, bei der sie auf eine Banddicke von 2,4 mm warmgewalzt wurden. Nach dem erneuten Abkühlen der warmgewalzten Tafeln wurden sie innerhalb von 3 s auf eine Haltetemperatur von 950 0C wiedererwärmt .
Mittels eines Warmhalteofens wurde das wiedererwärmte Band für 20 s bei der Haltetemperatur gehalten. Anschließend ist das Band an Luft abgekühlt worden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel zeigte das Gefüge der warmgewalzten Tafeln nach dem Halten bei der Haltetemperatur eine stängelige Kornstruktur (ca. 100 μm breit und 500 μm lang) mit einem gleichachsigen Bandmittenbereich (Korngröße 150 μm) , wobei auch hier die Korngrenzen einen dünnen Saum belegt mit Martensit und Karbiden aufwiesen und im Korninneren sich rekristallisierte Bereiche mit einer Korngröße von 20 μm befanden. Weiter lagen genauso wie bei den anderen Versuchen im Gefüge fein verteilte inselhafte Teilchen vor, bestehend aus Karbiden, Martensit und Restaustenit . Die Teilchendichte betrug typischerweise 40 - 60 Teilchen pro Korn.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Herstellen eines Kaltbands mit ferritischem Gefüge, bei dem eine bei Abkühlung ein ferritisches Gefüge bildende Stahlschmelze zu einem gegossenen Band vergossen wird, bei dem das gegossene Band erforderlichenfalls inline warmgewalzt wird, bei dem das warmgewalzte Band aufgehaspelt wird und bei dem aus dem warmgewalzten Band in ein oder mehreren Schritten das Kaltband kaltgewalzt wird, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s das gegossene Band zwischen dem Gießen und dem Haspeln ausgehend von einer nicht tiefer als 1180 0C liegenden Starttemperatur mit einer mindestens 150 °C/s betragenden Abkühlrate auf eine höchstens 1000 0C betragende Zwischentemperatur abgekühlt und anschließend für mindestens 10 s bei einer 900 - 1000 0C betragenden Haltetemperatur gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s die Starttemperatur der intensiven Abkühlung im Bereich von 1180 - 1270 0C, insbesondere 1200 - 1250 0C, liegt. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Stahlschmelze wie folgt zusammengesetzt ist (in Gew.-%) :
Cr: 10, 5 - 18
C: < 0, π Q 9-
Si: < 1
Mn: < 1, R 9-
Ni: < 1, 00 %,
P: < 0, 04 %,
S: < 0, 015 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Abkühlrate 150 - 250 °C/s beträgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischentemperatur 900 - 1000 0C beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischentemperatur gleich der Haltetemperatur ist.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das gegossene Band warmgewalzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Abkühlen und Halten nach dem Warmwalzen durchgeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Abkühlen des warmgewalzten Bandes innerhalb von weniger als drei, insbesondere von weniger als einer Sekunde nach dem Verlassen des letzten Warmwalzgerüstes einsetzt.
10. Verfahren nach Anspruch 7, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Abkühlen auf die Zwischentemperatur und das Halten bei der Haltetemperatur vor dem Warmwalzen des gegossenen Bands absolviert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 7, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Abkühlen auf die Zwischentemperatur vor dem Warmwalzen und das Halten bei der Haltetemperatur nach dem Warmwalzen des gegossenen Bands absolviert werden.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das gegossene Band bei dem Abkühlen auf eine weniger als 900 0C, insbesondere weniger als 800 0C liegende Zwischentemperatur abgekühlt und später auf die Haltetemperatur wiedererwärmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 7 und Anspruch 12, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Warmwalzen bei der weniger als 800 0C betragenden Zwischentemperatur durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Wiedererwärmung innerhalb von 1 - 5 Sekunden erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Gießen, das erforderlichenfalls durchgeführte Warmwalzen, das Haspeln und das zwischen Gießen und Haspeln durchgeführte Abkühlen auf die
Zwischentemperatur und Halten auf der Haltetemperatur in einem diskontinuierlichen Verfahrensablauf absolviert werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Band bei dem Abkühlen auf eine weniger als 500 0C, insbesondere weniger als 400 0C, betragende Temperatur abgekühlt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Band im Anschluss an das Gießen auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s das Band für das Warmwalzen innerhalb von 200 s, insbesondere innerhalb von 100 s, auf die jeweilige Warmwalztemperatur erwärmt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s das Gießen, das erforderlichenfalls durchgeführte Warmwalzen, das Haspeln und das zwischen Gießen und Haspeln durchgeführte Abkühlen auf die
Zwischentemperatur und Halten auf der Haltetemperatur in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf absolviert werden .
20. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s das Gießen des Bandes mittels einer Zwei-Rollen- Gießmaschine durchgeführt wird.
21. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadu r ch ge ke nn z e i chne t , da s s die Dicke des gegossenen Bandes höchstens 6 mm beträgt.
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