WO2013182622A1 - Stahl, stahlflachprodukt und verfahren zur herstellung eines stahlflachprodukts - Google Patents

Stahl, stahlflachprodukt und verfahren zur herstellung eines stahlflachprodukts Download PDF

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Ekatherina BOCHAROVA
Sigrun EBEST
Dorothea Mattissen
Roland Sebald
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    • C23C2/40—Plates; Strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • the invention relates to a cost-producible, higher-strength steel.
  • the invention likewise relates to a flat steel product produced from such a steel and to a method for producing the same
  • Dual-phase steels have been used in automotive engineering for some time.
  • alloying concepts for such steels known, each of which is composed so that they meet a wide variety of requirements.
  • Many of the known concepts are based on an alloy with molybdenum or require complex manufacturing processes, in particular a very rapid cooling in the cold strip annealing in order to produce the desired structure of the steel. Since the price of molybdenum in the market is subject to strong fluctuations, the production of steels containing high levels of Mo is associated with a high cost risk.
  • molybdenum has on the mechanical properties of dual-phase steels. For example, sufficiently high Mo contents retard perlite formation during cooling and
  • the object of the invention was to provide a steel and a flat steel product, which have optimized mechanical properties and can be produced inexpensively, without being expensive, in terms of their procurement costs
  • this object has been achieved in relation to the steel in that such a steel has the composition given in claim 1.
  • the flat steel product the
  • a steel according to the invention which solves the abovementioned objects accordingly has the following composition (in% by weight):
  • Contaminants to which levels of phosphorus, sulfur, nitrogen or molybdenum are included provided that the levels of P, S, N or Mo are:
  • Carbon allows the formation of martensite in the microstructure and is therefore in the steel of the invention for setting the desired high strength
  • the steel of the invention contains at least 0.11 wt .-% C. Too high a C content, however, has a negative effect on the welding behavior. In general, the weldability of a steel decreases with the level of its carbon content. To negative influences of the C content on his
  • steel of the invention limited the maximum carbon content to 0.16 wt .-%.
  • Silicon is also used to increase strength by increasing the hardness of the ferrite.
  • the minimum content of silicon of a steel according to the invention is 0.1% by weight. Too high a content of silicon, however, leads to both the undesirable
  • Grain boundary oxidation which is the surface of a Steel flat product produced according to the invention steel negatively affected, as well as to difficulties when a flat steel product according to the invention to improve its corrosion resistance with a metallic coating is to be dip-coated.
  • the upper limit of the Si content of a steel according to the invention is 0.3% by weight.
  • the upper limit of the content range of Mn of a steel according to the invention is 1.9% by weight.
  • Aluminum is used in a steel according to the invention.
  • a content of at most 0.1 wt .-% is required.
  • an Al content of at most 0.05 wt .-% has proven to be particularly favorable. From a content of 0.02 wt .-%, the desired effect of Al safely occurs, so that the Al content of a steel according to the invention 0.02 - 0.1 wt .-%, in particular 0.02 - 0.05 wt .-%, is.
  • Chromium is in the steel according to the invention such as manganese for
  • the required Cr content is at least 0.45 wt .-%. Too high
  • chromium content can promote grain boundary oxidation.
  • the Cr content of a steel according to the invention is limited to a maximum of 0.85 wt .-%.
  • Titanium is a steel according to the invention for
  • provided steel according to the invention B can fully unfold its strength-increasing effect.
  • the upper limit of the titanium content is limited to 0.06 wt .-%, in particular 0.055 wt%, with levels of up to 0.045 wt. -% have been found to be particularly practical.
  • a content of at least 0.0008 wt .-% B is necessary.
  • a B content of more than 0.002 wt .-% leads to an undesirable
  • Phosphorus, sulfur, nitrogen and molybdenum are present in the steel according to the invention at most as impurities in such low levels that they have no influence on the properties of the steel and one of them
  • Impurities are present, the production-related, for example by scraping, into the steel
  • the method according to the invention for the production of a flat steel product according to the invention comprises the following steps: a) casting a composite according to the invention
  • the precursor may be a slab or a thin slab; b) hot rolling the precursor into a hot strip having a thickness of 2 to 5.5 mm, wherein the
  • the cold-rolled steel flat product is cooled at the end of the annealing period at a cooling rate of 0.5 - 110 K / s.
  • the precursor should continue either while still hot
  • the respective precursor can, if necessary, in an oven over a period of up to 500 minutes at a
  • the reel temperature is set according to the invention to 480-650 ° C, because a lower reel temperature to a much firmer hot-rolled steel flat product
  • the coiled hot-rolled coil cools to room temperature in the coil.
  • it can be pickled after cooling to remove scale and debris adhering to it.
  • the hot strip is placed in one or more
  • Cold rolling steps rolled to a cold-rolled steel flat product (“cold strip”). Starting from the inventively predetermined thickness of the hot strip is doing with a Total cold rolling degree of 35 - 80% cold rolled to achieve the desired cold rolled strip thickness of 0.6 - 2.4 mm.
  • the cold strip is subjected to a continuous annealing. This is used first to set the desired mechanical
  • Hot dip coating plant to be performed.
  • the glowing can also be a
  • both the heating to the respective maximum annealing temperature, as well as the subsequent cooling in one or more steps can take place.
  • the heating takes place first in a preheating stage at a rate of 0.2 K / s to 45 K / s to a preheating temperature which is at most equal to the maximum annealing temperature, in particular in the range of
  • Holding level in which it, provided its preheating temperature is less than the respective targeted maximum
  • Annealing temperature is, with further heating the respective maximum annealing temperature of 750 - 870 ° C.
  • the annealing time within which the flat steel product in the holding stage is kept at the maximum annealing temperature, is 8 - 260 s. At too low a temperature or too little time, the material would not recrystallize. As a result, not enough austenite for martensite formation would be available for the structural transformation during cooling. On the other hand unrecrystallized steel would result in a pronounced anisotropy. On the other hand, a too long annealing time or an excessively high temperature lead to a very coarse microstructure and thus to poorer mechanical properties
  • the cooling of the cold-rolled is carried out at a cooling rate of 0.5-110 K / s
  • Heat treatment are dip-coated, it is cooled in the course of cooling to a temperature of 455 - 550 ° C.
  • the thus tempered cold-rolled steel flat product then passes through a Zn melt bath, which has a temperature of 450 - 480 ° C. If the
  • the steel flat product is cooled to a temperature of up to 10 K / s until it enters the zinc bath until its temperature is within that of the zinc bath
  • Zinc bath temperature is.
  • the thickness of the Zn-based protective layer present on the flat steel product in a known manner by a stripping device
  • the hot dip coating may be followed by another galvannealing, in which the hot dip coated steel flat product is heated up to 550 ° C to burn in the zinc layer.
  • flat steel products according to the invention comprise the following variants:
  • the cold-rolled steel flat product (“cold strip”) is heated in a preheating oven at a heating rate of 10 - 45 K / s to a preheating temperature of 660 - 840 ° C.
  • the preheated cold strip is passed through a furnace zone in which the cold strip over a
  • Holding time of 8 - 24 s at a temperature of 760 - 860 ° C is maintained.
  • further heating occurs at a heating rate of 0.2 - 15 K / s.
  • the thus annealed cold strip is then cooled at a cooling rate of 2.0 - 30 K / s to an inlet temperature of 455 - 550 ° C, with which it then
  • Zinc melt bath is passed through and held for a maximum holding time of 45 s.
  • the zinc melt bath has a temperature of 455-465 ° C. Depending on its inlet temperature, the cold strip cools
  • Zinc melt bath with a cooling rate of up to 10 K / s to the respective temperature of the molten zinc bath or is kept at a constant temperature.
  • Zinc coating provided cold strip is set in a conventional manner, the coating thickness.
  • the cold-rolled steel flat product is in one
  • Heating rate of up to 25 K / s brought to a target temperature which is 760 - 860 ° C.
  • a holding of the thus-heated cold-rolled steel flat product takes place at a 750-870 ° C., in particular 780-870 ° C., amounting annealing temperature.
  • a holding zone of the furnace over 35-150 s, a holding of the thus-heated cold-rolled steel flat product takes place at a 750-870 ° C., in particular 780-870 ° C., amounting annealing temperature.
  • Holding zone with a heating rate of up to 3 K / s heated to the respective annealing temperature.
  • Steel flat product is first cooled slowly at a cooling rate of 0.5 - 10 K / s to an intermediate temperature which is 640 - 730 ° C, and with a cooling rate of 5 - 110 K / s accelerated to a temperature of 455 - 550 ° C. is cooled.
  • the zinc melt bath has a temperature of 450-480 ° C. At the from the
  • Zinc coating provided cold-rolled Flat steel product is set in a conventional manner, the coating thickness.
  • a galvannealing may be performed to alloy in the zinc coating.
  • the cold strip provided with the zinc coating can be heated to 470-550 ° C. and kept at this temperature for a sufficient time.
  • Treatment is carried out, after Galvannealing- treatment, the zinc-coated cold-rolled a
  • Temper rolling are subjected to its mechanical properties and the surface finish of the
  • Dressing grades are typically in the range of
  • Hot dip coating also undergo a heat treatment in a conventional annealing furnace, in which the heating (step el)) and the annealing at the respective annealing temperature (step e.2) are completed in the manner described above, but in which the step e.3) at least is carried out in two stages by the cold rolled
  • Temperature range lingers up to 760 s to one
  • the cold-rolled steel flat product is first heated in a heating zone at a heating rate of 1-8 K / s to 750-870, in particular 750-850 ° C.
  • the thus annealed cold-rolled steel flat product is then subjected to a two-stage cooling in which it is first cooled at a cooling rate of 3 - 30 K / s accelerated to an intermediate temperature of 450 - 570 ° C.
  • This cooling can be carried out as air and / or gas cooling. This is followed by one slower cooling at which the cold rolled
  • At the respective cooling can be a
  • cold-rolled steel flat product over a holding time of 150 - 760 s at a temperature of 250 - 500 ° C, in particular 250 - 330 ° C, is maintained.
  • cooling of the cold-rolled steel flat product occurs at a cooling rate of up to 1.5 K / s.
  • Heat-treated cold-rolled flat steel product may finally be subjected to temper rolling in order to further improve its mechanical properties.
  • the applied skin passages are typically in the range of 0.1-2.0%, in particular 0.1-1%.
  • Cold-rolled flat rolled steel can subsequently be coated with a coating machine
  • An inventive flat steel product has a composite in the manner explained above
  • alloy according to the invention is also characterized by a structure containing 60-90 vol% of ferrite including bainitic ferrite, 10 to 40% by volume of martensite, up to 5% by volume of retained austenite and up to 5 vol -% due to manufacturing unavoidable
  • R p0 , 2 is at least 440 MPa, in particular up to 550 MPa, R m is at least 780 MPa, in particular up to 900 MPa,
  • nio-20 / Ag at least 0.10
  • BH2 at least 25 MPa, in particular at least 30 MPa.
  • Hot dip coating passes through: Preheating to a preheating temperature TV by means of a heating rate RV;
  • the temperature TE optionally holding at the temperature TE for a duration tH when the respective temperature TE falls within the temperature range provided for the temperature TB of the melt bath, in particular equal to the temperature TB, (FIG. 1) or further cooling proceeding from the temperature TE ' to a temperature TE "when the temperature TE 'is greater than the upper limit of the temperature range envisaged for the molten bath, the temperature TE" reached in the second cooling step being equal to the temperature TB of the molten bath Temperature range falls, in particular equal to the
  • the steel melts A - I, X, Y have been cast into slabs.
  • the cooling of the slabs was carried out so that a maximum cooling rate of 60 K / h was not exceeded.
  • the slabs were then heated in an oven to the respective hot rolling start temperature WAT.
  • hot rolled steel strips were cooled to a reeling temperature HT at which they were then wound into a coil.
  • the resulting hot-rolled steel strips are KWG with a respective overall degree of deformation cold rolled steel strip with a thickness KBD cold rolled.
  • the steel strips are in a holding zone, first with a
  • Heating rate RF has been finished to a maximum annealing temperature TG on which they have subsequently been held.
  • an annealing time tG was required for the passage of the entire holding zone, d. H. including the finished heating and holding.
  • the cold-rolled steel strips were then cooled in one stage at a cooling rate RE to a temperature TE.
  • the from the Hot melt steel strips exhibited a Zn alloy coating that protects them from corrosion.
  • Preheating temperature TV has been heated. Immediately after preheating, the steel strips have run into a second zone of the respective furnace.
  • the steel strips were finished with a heating rate RF to the required maximum annealing temperature TG finished.
  • the cold-rolled steel strips were then cooled in two stages. In the first stage of cooling are the
  • RV heating rate preheating temperature TV, heating rate RF, annealing temperature TG, annealing time tG, cooling rate RE ', intermediate temperature TE', cooling rate RE '
  • Preheating temperature TV has been heated. Immediately after preheating, the steel strips have run into a second zone of the respective furnace.
  • Annealing temperature TG heated steel strips were then kept at this temperature. The Finished heating and holding also took place during a total annealing period.
  • the cold-rolled steel strips were then cooled in two stages.
  • RV heating rate preheating temperature TV, heating rate RG, annealing temperature TG, annealing time tG, cooling rate RZ ', intermediate temperature TZ', cooling rate RZ
  • the yield strength Rp0.2, the tensile strength Rm, the elongation A80, the n value (10-20 / Ag) and the composition of the microstructure have been determined, these properties being determined on samples along the rolling direction ,
  • the behavior in V-bend has been determined according to DIN EN ISO 7438.
  • the sheet thickness should be here at most 2.0 and ideally does not exceed 1.7.
  • the minimum bending dome diameter has been determined at which no visible damage occurs. It should be 4 * sheet thickness, ideally 3 * sheet thickness. With respect to the present invention, this means that the maximum bending dome diameter should not exceed 9.6 mm.
  • the hole expansion according to ISO 16630 with a hole diameter of 10 mm was determined with a drawing speed of 0.8 mm / s. It is at least 15%, ideally at least 18%.
  • Table 7 shows a total of 32 in the

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stahl und ein daraus hergestelltes Stahlflachprodukt, die optimierte mechanische Eigenschaften aufweisen und sich dabei kostengünstig herstellen lassen, ohne dass dazu auf teure, hinsichtlich ihrer Beschaffungskosten großen Schwankungen unterworfene Legierungselemente zurückgegriffen werden muss. Der Stahl und das Stahlflachprodukt weisen dazu erfindungsgemäß folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf: C: 0,11 - 0,16 %; Si: 0,1 - 0,3 %; Mn: 1,4 - 1,9 %; A1: 0,02 - 0,1 %; Cr: 0,45 - 0,85 %; Ti: 0,025 - 0,06 %; B: 0,0008 - 0,002 %; Rest Fe und herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen, zu denen Gehalte an Phosphor, Schwefel, Stickstoff oder Molybdän mit der Maßgabe gehören, dass für ihre Gehalte jeweils gilt: P: < 0,02 %, S: < 0,003 %, N: < 0,008 %, Mo: < 0,1 %. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts, das aus einem erfindungsgemäßen Stahl besteht.

Description

Stahlflachprodukt und Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts
Die Erfindung betrifft einen kostengünstig herstellbaren, höherfesten Stahl. Ebenso betrifft die Erfindung ein aus einem solchen Stahl hergestelltes Stahlflachprodukt sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Stahlflachprodukts .
Wenn hier von Stahlflachprodukten die Rede ist, so sind damit durch Walzprozesse gewonnene Stahlbänder,
Stahlbleche und daraus gewonnene Platinen, Zuschnitte und desgleichen gemeint.
Sofern hier im Zusammenhang mit einer
Legierungsvorschrift Angaben zum Gehalt eines
Legierungselements gemacht werden, beziehen sich diese auf das Gewicht, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Dualphasenstähle werden bereits seit geraumer Zeit im Automobilbau eingesetzt. Dabei ist eine große Zahl von Legierungskonzepten für solche Stähle bekannt, die jeweils so zusammengesetzt sind, dass sie unterschiedlichsten Anforderungen genügen. Viele der bekannten Konzepte beruhen auf einer Legierung mit Molybdän oder setzen aufwändige Herstellungsverfahren, insbesondere eine sehr schnelle Abkühlung bei der Kaltbandglühung voraus, um das jeweils gewünschte Gefüge des Stahls zu erzeugen. Da der Preis von Molybdän auf dem Markt starken Schwankungen unterworfen ist, ist die Herstellung von Stählen, die hohe Anteile an Mo enthalten, mit einem hohen Kostenrisiko verbunden. Demgegenüber stehen die positiven Effekte, die Molybdän in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften von Dualphasen-Stählen hat. So verzögern ausreichend hohe Mo- Gehalte die Perlitbildung bei der Abkühlung und
gewährleisten so die Entstehung eines für die an den jeweiligen Stahl gestellten Anforderungen günstiges Gefüge.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, einen Stahl sowie ein Stahlflachprodukt anzugeben, die optimierte mechanische Eigenschaften aufweisen und sich dabei kostengünstig herstellen lassen, ohne dass dazu auf teure, hinsichtlich ihrer Beschaffungskosten großen
Schwankungen unterworfene Legierungselemente
zurückgegriffen werden muss.
Darüber hinaus sollte ein Verfahren angegeben werden, dass die zuverlässige Herstellung von kaltgewalzten
Stahlflachprodukten der erfindungsgemäß zu erzeugenden Art erlaubt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe in Bezug auf den Stahl dadurch gelöst worden, dass ein solcher Stahl die in Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung aufweist. In Bezug auf das Stahlflachprodukt besteht die
erfindungsgemäße Lösung der voranstehend genannten
Aufgabe darin, dass ein solches Stahlflachprodukt im kaltgewalzten Zustand wie in Anspruch 6 angegeben beschaffen ist.
In Bezug auf das Verfahren ist die oben genannte Aufgabe schließlich dadurch gelöst worden, dass erfindungsgemäß bei der Herstellung eines kaltgewalzten
Stahlflachprodukts die in Anspruch 8 angegebenen
Arbeitsschritte durchlaufen werden.
Ein erfindungsgemäßer, die oben genannten Aufgaben lösender Stahl weist demnach folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
C: 0,11 - 0,16 %;
Si: 0,1 - 0,3 %;
n : 1,4 - 1,9 %;
AI: 0,02 - 0,1 % ;
Cr: 0,45 - 0,85 % ;
Ti: 0,025 - 0,06 % ;
B: 0,0008 - 0,002 %;
Rest Fe und herstellungsbedingt unvermeidbare
Verunreinigungen, zu denen Gehalte an Phosphor, Schwefel, Stickstoff oder Molybdän mit der Maßgabe gehören, wobei für die Gehalte an P, S, N oder Mo jeweils gilt:
< 0, 02
< 0,003 N: < 0,008 %,
Mo: < 0,1 % .
Bei einer erfindungsgemäßen Legierung sind folglich insbesondere die Gehalte an Mo auf ein Minimum
reduziert und durch kostengünstige andere
Legierungselemente substituiert, ohne dass dadurch wesentliche Festigkeitseinbußen oder eine
Verschlechterung anderer mechanischer Eigenschaften hingenommen werden müssen.
Kohlenstoff ermöglicht die Ausbildung von Martensit im Gefüge und ist deshalb im erfindungsgemäßen Stahl ein für die Einstellung der angestrebt hohen Festigkeit
wesentliches Element. Damit diese Wirkung im
ausreichenden Maße eintritt, enthält der erfindungsgemäße Stahl mindestens 0,11 Gew.-% C. Ein zu hoher C-Gehalt wirkt sich jedoch negativ auf das Schweißverhalten aus. Generell gilt hier, dass die Verschweißbarkeit eines Stahls mit der Höhe seines Kohlenstoffgehalts abnimmt. Um negative Einflüsse des C-Gehalts auf seine
Verarbeitbarkeit zu vermeiden, ist daher beim
erfindungsgemäßen Stahl der maximale Kohlenstoffgehalt auf 0,16 Gew.-% beschränkt.
Silizium wird ebenfalls zur Festigkeitssteigerung eingesetzt, indem es die Härte des Ferrits erhöht. Der minimale Gehalt an Silizium eines erfindungsgemäßen Stahls liegt dazu bei 0,1 Gew.-%. Ein zu hoher Gehalt an Silizium führt allerdings sowohl zur unerwünschten
Korngrenzenoxidation, welche die Oberfläche eines aus erfindungsgemäßem Stahl erzeugten Stahlflachprodukts negativ beeinflusst, als auch zu Schwierigkeiten, wenn ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt zur Verbesserung seiner Korrosionsbeständigkeit mit einem metallischen Überzug schmelztauchbeschichtet werden soll. Um derart negative, die Weiterverarbeitung erschwerende Einflüsse von Si im erfindungsgemäßen Stahl zu vermeiden, liegt die Obergrenze des Si-Gehalts eines erfindungsgemäßen Stahls bei 0,3 Gew.-%.
Mangan verhindert die Bildung von Perlit bei der
Abkühlung. Hierdurch wird im erfindungsgemäßen Stahl die gewünschte Martensitbildung gefördert und die Festigkeit des Stahls erhöht. Ein hinreichend hoher Gehalt an Mangan zur Unterdrückung der Perlitbildung liegt hier bei 1,4 Gew.-%. Mangan hat aber auch die negative Eigenschaft, Seigerungen zu bilden bzw. die Schweißeignung
herabzusetzen. Um diese Effekte zu vermeiden, liegt die Obergrenze des für Mn vorgesehenen Gehaltsbereichs eines erfindungsgemäßen Stahls bei 1,9 Gew.-%.
Aluminium wird einem erfindungsgemäßen Stahl zum
Desoxidieren zugegeben. Hierzu wird ein Gehalt von maximal 0,1 Gew.-% benötigt. Für die Praxis hat sich dabei ein Al-Gehalt von maximal 0,05 Gew.-% als besonders günstig erwiesen. Ab einem Gehalt von 0,02 Gew.-% tritt die gewünschte Wirkung von AI sicher ein, so dass der Al- Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahls 0,02 - 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,02 - 0,05 Gew.-%, beträgt. Chrom ist im erfindungsgemäßen Stahl wie Mangan zur
Festigkeitssteigerung vorhanden. Durch die Anwesenheit von Cr wird die Härtbarkeit und damit der Anteil an
Martensit im Stahl erhöht. Der hierzu erforderliche Cr- Gehalt beträgt mindestens 0,45 Gew.-%. Ein zu hoher
Gehalt an Chrom kann jedoch die Korngrenzenoxidation fördern. Um diesen Effekt zu verhindern, ist der Cr- Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahls auf maximal 0,85 Gew.-% beschränkt.
Titan ist einem erfindungsgemäßen Stahl zur
Festigkeitssteigerung durch die Bildung von
Feinstausscheidungen zugegeben. Zusätzlich bindet Ti Stickstoff im Stahl ab und unterbindet so die
unerwünschte Bildung von Bornitriden. Das im
erfindungsgemäßen Stahl vorgesehene B kann so seine festigkeitssteigernde Wirkung voll entfalten. Ein
minimaler Gehalt von 0,025 Gew.-% Ti ist hierfür
unerlässlich . Bei höheren Titangehalten wird die
Rekristallisation bei der Glühung stark verzögert. Dies kann im Extremfall mit einer Dehnungsabnahme einhergehen. Um bei einem aus erfindungsgemäßem Stahl hergestellten Stahlflachprodukt eine Mindestbruchdehnung von 14 % zu gewährleisten, ist daher die Obergrenze des Titangehalts erfindungsgemäß auf 0,06 Gew.-%, insbesondere 0,055 Gew.- %, beschränkt, wobei sich Gehalte von bis zu 0,045 Gew.-% als besonders praxisgerecht herausgestellt haben.
Bor wird im erfindungsgemäßen Stahl ebenfalls zur
Festigkeitssteigerung eingesetzt. Hierzu ist ein Gehalt von mindestens 0,0008 Gew.-% B notwendig. Ein B-Gehalt von mehr als 0,002 Gew.-% führt zu einer unerwünschten
Versprödung .
Phosphor, Schwefel, Stickstoff und Molybdän sind im erfindungsgemäßen Stahl allenfalls als Verunreinigungen in so geringen Gehalten vorhanden, dass sie keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Stahls und eines daraus
hergestellten erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts haben. Dementsprechend sind in einem erfindungsgemäßen Stahl jeweils höchstens 0,02 Gew.-% P, höchstens 0,003 Gew.-% S, höchstens 0,008 Gew.-% N und höchstens 0,1 Gew.-% Mo vorhanden, wobei der Gehalt an Molybdän bevorzugt
unterhalb von 0,05 Gew.-% liegt. Selbstverständlich können im erfindungsgemäßen Stahl weitere
Verunreinigungen vorhanden sein, die produktionsbedingt, beispielsweise durch Schrotteinsatz, in den Stahl
gelangen. Diese Verunreinigungen sind jedoch ebenfalls jeweils in so geringen Mengen anwesend, dass sie die Eigenschaften des Stahls nicht beeinflussen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts umfasst folgende Arbeitsschritte : a) Vergießen eines erfindungsgemäß zusammengesetzten
Stahls zu einem Vorprodukt, wobei es sich bei dem Vorprodukt um eine Bramme oder eine Dünnbramme handeln kann; b) Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband mit einer Dicke von 2 bis 5,5 mm, wobei die
Warmwalzanfangstemperatur 1000 - 1300 °C, insbesondere 1050 - 1200 °C, und die Warmwalzendtemperatur
840 - 950 °C, insbesondere 890 - 950 °C, beträgt; c) Haspeln des Warmbands zu einem Coil bei einer
Haspeltemperatur von 480 -650 °C; d) Kaltwalzen des Warmbands zu einem 0,6 - 2,4 mm dicken kaltgewalzten Stahlflachprodukt, wobei der über das Kaltwalzen erzielte Kaltwalzgrad 35 - 80 % beträgt; e) im kontinuierlichen Durchlauf erfolgendes
Wärmebehandeln des kaltgewalzten Stahlflachprodukts, wobei e.l) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt zunächst in einer Vorwärmstufe mit einer Aufheizrate von 0,2 - 45 °C/s auf eine Vorwärmtemperatur von bis zu 870 °C, insbesondere 690 - 860 °C, erwärmt wird, e.2) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt anschließend in einer Haltestufe über eine Glühdauer von
8 - 260 s bei einer Glühtemperatur von
750 - 870 °C gehalten wird, wobei optional das vorerwärmte Stahlflachprodukt innerhalb der
Haltestufe auf die jeweilige Glühtemperatur fertigerwärmt wird, e.3) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt nach Ende der Glühdauer mit einer Abkühlrate von 0,5 - 110 K/s abgekühlt wird. Um Spannungsrisse im Vorprodukt zu vermeiden, sollte das Vorprodukt entweder im noch heißen Zustand weiter
prozessiert werden, also nach dem Vergießen bei einer Temperatur gehalten werden, die mindestens 300 °C beträgt, oder mit einer Abkühlrate von höchstens 60 °C/h,
insbesondere 50 °C/h, langsam abgekühlt werden.
Um vor dem Fertigwarmwalzen auf die jeweils geforderte Warmwalzanfangstemperatur gebracht zu werden, kann das jeweilige Vorprodukt erforderlichenfalls in einem Ofen über eine Dauer von bis zu 500 Minuten bei einer
ausreichenden Ofentemperatur verweilen.
Die Haspeltemperatur ist erfindungsgemäß auf 480 - 650 °C festgelegt, weil eine niedrigere Haspeltemperatur zu einem wesentlich festeren warmgewalzten Stahlflachprodukt
("Warmband") führen würde, das sich nur unter erschwerten Bedingungen weiterverarbeiten ließe. Eine Haspeltemperatur oberhalb von 650 °C würde dagegen in Kombination mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Chromgehalt die Gefahr der Korngrenzenoxidation erhöhen.
Das gehaspelte Warmband kühlt im Coil auf Raumtemperatur ab. Optional kann es nach dem Abkühlen gebeizt werden, um auf ihm haftenden Zunder und Verschmutzungen zu entfernen.
Nach dem Haspeln und dem erforderlichenfalls durchgeführten Beizen wird das Warmband in einem oder mehreren
Kaltwalzschritten zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt ("Kaltband") gewalzt. Ausgehend von der erfindungsgemäß vorgegebenen Dicke des Warmbands wird dabei mit einem Gesamtkaltwalzgrad von 35 - 80 % kaltgewalzt, um die angestrebte Kaltbanddicke von 0,6 - 2,4 mm zu erzielen.
Im nächsten Fertigungsschritt wird das Kaltband einer kontinuierlichen Glühung unterzogen. Diese dient zuerst zur Einstellung der gewünschten mechanischen
Eigenschaften .
Gleichzeitig kann sie zur Vorbereitung des kaltgewalzten Stahlflachprodukts für eine nachfolgende Beschichtung mit einem metallischen Überzug genutzt werden, der das kaltgewalzte Stahlflachprodukt vor korrosiven Angriffen im späteren Einsatz schützt. Großtechnisch besonders
kostengünstig lässt sich ein solcher Überzug durch
Schmelztauchbeschichten aufbringen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Glühung kann dabei in einer im Durchlauf absolvierten, konventionell ausgebildeten
Schmelztauchbeschichtungsanlage durchgeführt werden.
Alternativ kann sich an die Glühung auch eine
elektrolytische Verzinkung anschließen.
Im Zuge des Wärmebehandeins kann sowohl das Aufheizen auf die jeweilige maximale Glühtemperatur, als auch das anschließende Abkühlen in einem oder mehreren Schritten erfolgen. Das Aufheizen erfolgt dabei zunächst in einer Vorwärmstufe mit einer Rate von 0,2 K/s bis 45 K/s auf eine Vorwärmtemperatur, die maximal gleich der maximalen Glühtemperatur ist, insbesondere im Bereich von
690 - 860 °C oder 690 - 840 °C, liegt. Anschließend läuft das Stahlflachprodukt in eine
Haltestufe ein, in der es, sofern seine Vorwärmtemperatur weniger als die jeweils angezielte maximale
Glühtemperatur beträgt, unter weiterer Erwärmung die jeweilige maximale Glühtemperatur von 750 - 870 °C
erreicht. Bei der jeweiligen maximalen Glühtemperatur wird das Stahlflachprodukt gehalten, bis das Ende der
Haltestufe erreicht ist. Die Glühdauer, innerhalb der das Stahlflachprodukt in der Haltestufe jeweils auf der maximalen Glühtemperatur gehalten wird, beträgt 8 - 260 s. Bei einer zu geringen Temperatur oder zu geringen Zeit würde das Material nicht rekristallisieren. Infolgedessen würde zum einen für die Gefügeumwandlung bei der Abkühlung nicht genügend Austenit zur Martensitbildung zur Verfügung stehen. Zum anderen hätte unrekristallisierter Stahl eine ausgeprägte Anisotropie zur Folge. Eine zu lange Glühdauer oder eine zu hohe Temperatur führen dagegen zu einem sehr groben Gefüge und damit zu schlechteren mechanischen
Eigenschaften .
Nach Abschluss der Glühdauer erfolgt mit einer Abkühlrate von 0,5 - 110 K/s die Abkühlung des kaltgewalzten
Stahlflachprodukts. Die Abkühlrate wird dabei innerhalb dieses Fensters so eingestellt, dass eine Perlitbildung weitestgehend vermieden wird.
Soll das kaltgewalzte Stahlflachprodukt nach dem
Wärmebehandeln schmelztauchbeschichtet werden, so wird es im Zuge der Abkühlung auf eine Temperatur von 455 - 550 °C abgekühlt. Das derart temperierte kaltgewalzte Stahlflachprodukt durchläuft dann ein Zn-Schmelzenbad, das eine Temperatur von 450 - 480 °C hat. Wenn die
Temperatur des kaltgewalzten Stahlflachprodukts in den für das Zinkbad vorgesehenen Bereich fällt, kann das Stahlband mit einer Dauer von bis zu 100 s vor dem
Eintritt ins Zinkbad gehalten werden. Wenn dagegen die Temperatur des Stahlbands größer als 480 °C ist, so wird das Stahlflachprodukt bis zum Eintritt ins Zinkbad mit einer Abkühlrate von bis zu 10 K/s abgekühlt, bis seine Temperatur in den für das Zinkbad vorgesehenen
Temperaturbereich fällt, insbesondere gleich der
Zinkbadtemperatur ist.
Bei Austritt aus dem Zn-Bad wird die Dicke der auf dem Stahlflachprodukt vorhandenen Zn-basierten Schutzschicht in bekannter Weise durch eine Abstreifeinrichtung
eingestellt .
Optional kann sich an die Schmelztauchbeschichtung eine weitere Wärmebehandlung ( "Galvannealing" ) anschließen, bei der das schmelztauchbeschichtete Stahlflachprodukt auf bis zu 550 °C erwärmt wird, um die Zinkschicht einzubrennen .
Entweder unmittelbar nach dem Austritt aus dem Zinkbad oder im Anschluss an die zusätzliche Wärmebehandlung wird das erhaltene kaltgewalzte Stahlflachprodukt auf
Raumtemperatur abgekühlt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung
erfindungsgemäßer Stahlflachprodukte umfasst folglich folgende Varianten: Variante a)
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt ("Kaltband") wird in einem Vorwärmofen mit einer Aufheizrate von 10 - 45 K/s auf eine Vorwärmtemperatur von 660 - 840 °C erwärmt.
Anschließend wird das vorerwärmte Kaltband durch eine Ofenzone geleitet, in der das Kaltband über eine
Haltezeit von 8 - 24 s bei einer Temperatur von 760 - 860 °C gehalten wird. Abhängig von der im vorangegangenen Arbeitsschritt erreichten Vorwärmtemperatur kommt es dabei zu einer weiteren Erwärmung mit einer Aufheizrate von 0,2 - 15 K/s.
Das so geglühte Kaltband wird dann mit einer Abkühlrate von 2,0 - 30 K/s auf eine Eintrittstemperatur von 455 - 550 °C abgekühlt, mit der es anschließend ein
Zinkschmelzenbad durchläuft und über eine Haltezeit von höchstens 45 s gehalten wird. Das Zinkschmelzenbad weist dabei eine Temperatur von 455 - 465 °C auf. Abhängig von seiner Eintrittstemperatur kühlt das Kaltband im
Zinkschmelzenbad mit einer Abkühlrate von bis zu 10 K/s auf die jeweilige Temperatur des Zinkschmelzenbads ab oder wird bei konstanter Temperatur gehalten. An dem aus dem Zinkschmelzenbad austretenden, nun mit einer
Zinkbeschichtung versehenen Kaltband wird in an sich bekannter Weise die Beschichtungsdicke eingestellt.
Abschließend wird das beschichtete Kaltband auf
Raumtemperatur gekühlt. Variante b)
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt wird in einer
Eingangsheizzone eines Durchlaufofens mit einer
Aufheizrate von bis zu 25 K/s auf eine Zieltemperatur gebracht, die 760 - 860 °C beträgt.
Anschließend erfolgt in einer Haltezone des Ofens über 35 - 150 s ein Halten des so aufgeheizten kaltgewalzten Stahlflachprodukts bei einer 750 - 870 °C, insbesondere 780 - 870 °C, betragenden Glühtemperatur. Abhängig von der Temperatur, mit der das kaltgewalzte
Stahlflachprodukt in die Haltezone eintritt, wird es dabei während der Haltezeit, d.h. innerhalb dieser
Haltezone, mit einer Aufheizrate von bis zu 3 K/s auf die jeweilige Glühtemperatur erwärmt.
Nach dem Halten bei der Glühtemperatur erfolgt eine zweistufige Abkühlung, bei der das kaltgewalzte
Stahlflachprodukt zunächst langsam mit einer Abkühlrate von 0,5 - 10 K/s auf eine Zwischentemperatur abgekühlt wird, die 640 - 730 °C beträgt, und mit einer Abkühlrate von 5 - 110 K/s beschleunigt auf eine Temperatur von 455 - 550 °C abgekühlt wird.
Das auf die betreffende Temperatur abgekühlte
kaltgewalzte Stahlflachprodukt durchläuft dann ein
Zinkschmelzenbad. Das Zinkschmelzenbad weist dabei eine Temperatur von 450 - 480 °C auf. An dem aus dem
Zinkschmelzenbad austretenden, nun mit einer
Zinkbeschichtung versehenen kaltgewalzten Stahlflachprodukt wird in an sich bekannter Weise die Beschichtungsdicke eingestellt.
Im Anschluss an den Auftrag der Zinkbeschichtung kann eine Glühbehandlung { "Galvannealing" ) durchgeführt werden, um in der Zinkbeschichtung eine Legierungsbildung zu bewirken. Hierzu kann das mit der Zinkbeschichtung versehene Kaltband auf 470 - 550 °C erwärmt und über eine ausreichende Zeit bei dieser Temperatur gehalten werden.
Nach dem Zinkbeschichten oder, falls eine solche
Behandlung durchgeführt wird, nach der Galvannealing- Behandlung kann das zinkbeschichtete Kaltband einem
Dressierwalzen unterzogen werden, um seine mechanischen Eigenschaften und die Oberflächenbeschaffenheit der
Beschichtung zu verbessern. Die dabei eingestellten
Dressiergrade liegen typischerweise im Bereich von
0,1 - 2,0 %, insbesondere 0,1 - 1,0 %.
Zum Einstellen seiner mechanischen Eigenschaften kann das erfindungsgemäß zusammengesetzte und erzeugte
kaltgewalzte Stahlflachprodukt alternativ zu der
voranstehend beschriebenen Möglichkeit einer
Schmelztauchbeschichtung auch eine Wärmebehandlung in einem konventionellen Glühofen durchlaufen, bei der das Aufheizen (Arbeitsschritt e.l)) und das Glühen bei der jeweiligen Glühtemperatur (Arbeitsschritt e.2) in der voranstehend beschriebenen Weise absolviert werden, bei dem jedoch der Arbeitsschritt e.3) mindestens zweistufig durchgeführt wird, indem das kaltgewalzte
Stahlflachprodukt zunächst auf einen Temperaturbereich von 250 - 500 °C abgekühlt, dann in diesem
Temperaturbereich bis zu 760 s verweilt, um eine
Überalterungsbehandlung durchzuführen, und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Auf diese Weise wird der Restaustenit im Gefüge des erfindungsgemäßen
Stahlflachprodukts stabilisiert.
Bei einer unter diese Vorgehensweise fallenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dann in einem Durchlaufofen folgende Wärmebehandlungsschritte
durchlaufen :
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt wird zuerst in einer Heizzone mit einer Aufheizrate von 1 - 8 K/s auf 750 - 870, insbesondere 750 - 850 °C, erwärmt.
Anschließend wird das so erwärmte kaltgewalzte
Stahlflachprodukt durch eine Ofenzone geleitet, in der das kaltgewalzte Stahlflachprodukt über eine Haltezeit von 70 - 260 s bei einer Glühtemperatur von 750 - 870 °C, insbesondere 750 - 850 °C, gehalten wird. Abhängig von der im vorangegangenen Arbeitsschritt erreichten
Vorwärmtemperatur kommt es dabei zu einer weiteren
Erwärmung mit einer Aufheizrate von bis zu 5 K/s.
Das so geglühte kaltgewalzte Stahlflachprodukt wird anschließend einer zweistufigen Kühlung unterzogen, bei der es zunächst mit einer Abkühlrate von 3 - 30 K/s beschleunigt auf eine Zwischentemperatur von 450 - 570 °C abgekühlt wird. Diese Abkühlung kann als Luft- und/oder Gaskühlung ausgeführt werden. Darauf folgt eine langsamere Abkühlung, bei der das kaltgewalzte
Stahlflachprodukt mit einer Abkühlrate von 1 - 15 K/s auf 400 - 500 °C abgekühlt wird.
An die jeweilige Abkühlung kann sich eine
Überalterungsbehandlung anschließen, bei der das
kaltgewalzte Stahlflachprodukt über eine Haltezeit von 150 - 760 s auf einer Temperatur von 250 - 500 °C, insbesondere 250 - 330 °C, gehalten wird. Abhängig von der jeweiligen Eintrittstemperatur kommt es dabei zu einer Abkühlung des kaltgewalzten Stahlflachprodukts mit einer Abkühlrate von bis zu 1,5 K/s.
Auch das in der voranstehend beschriebenen Weise
wärmebehandelte kaltgewalzte Stahlflachprodukt kann abschließend einem Dressierwalzen unterzogen werden, um seine mechanischen Eigenschaften weiter zu verbessern. Die dabei eingestellten Dressiergrade liegen auch hier typischerweise im Bereich von 0,1 - 2,0 %, insbesondere 0,1 - 1 %.
Das so wärmebehandelte und gegebenenfalls
dressiergewalzte, kaltgewalzte Stahlflachprodukt kann anschließend eine Beschichtungsanlage zum
elektrolytischen Beschichten durchlaufen, in der die jeweilige metallische Schutzschicht, z. B. eine
Zinklegierungsschicht, in an sich bekannter Weise elektrisch-chemisch ("elektrolytisch") auf dem
kaltgewalzten Stahlflachprodukt abgeschieden wird. Ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt weist eine in der voranstehend erläuterten Weise zusammengesetzte
erfindungsgemäße Legierung auf und ist zudem durch ein Gefüge gekennzeichnet, das zu 60 - 90 Vol-% aus Ferrit einschließlich bainitischem Ferrit, zu 10 - 40 Vol-% aus Martensit, zu bis zu 5 Vol-% aus Restaustenit und zu bis zu 5 Vol-% aus herstellungsbedingt unvermeidbaren
sonstigen Gefügebestandteilen besteht.
Dabei liegen die im Zugversuch gemäß DIN EN ISO 6892
(Probenform 2, Längsproben) ermittelten Kennwerte in folgenden Bereichen:
Rp0,2 mindestens 440 MPa, insbesondere bis zu 550 MPa, Rm mindestens 780 MPa, insbesondere bis zu 900 MPa,
A8o mindestens 14 %,
nio-20/Ag mindestens 0,10,
BH2 mindestens 25 MPa, insbesondere mindestens 30 MPa.
In der Praxis lassen sich erfindungsgemäße
Stahlflachprodukte durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zuverlässig erzeugen.
In den in den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Diagrammen sind jeweils unterschiedliche Temperaturverläufe
dargestellt, die sich einstellen, wenn das kaltgewalzte Stahlflachprodukt eine in erfindungsgemäßer Weise
vorgenommene Glühung mit unmittelbar anschließender
Schmelztauchbeschichtung durchläuft : Vorerwärmung auf eine Vorwärmtemperatur TV mittels einer Aufheizrate RV;
Halten bei einer maximalen Glühtemperatur TG über eine Glühdauer tG, wobei das Halten eine Fertigerwärmung auf die Glühtemperatur TG umfasst, wenn die
Vorwärmtemperatur TV niedriger als die Glühtemperatur TG ist (gestrichelte Linie TV = TG; durchgezogene Linie TV < TG) ;
Abkühlen in einer Stufe (Fig. 1) oder zwei Stufen (Fig. 2) mit folgender Maßgabe:
- Abkühlen des Stahlflachprodukts auf eine Temperatur TE (Fig. 1) oder TE1 (Fig. 2),
- optionales Halten auf der Temperatur TE über eine Dauer tH, wenn die jeweilige Temperatur TE in den für die Temperatur TB des Schmelzenbads vorgesehenen Temperaturbereich fällt, insbesondere gleich der Temperatur TB ist, (Fig. 1) oder von der Temperatur TE' ausgehendes weiteres Abkühlen auf eine Temperatur TE", wenn die Temperatur TE ' größer als die Obergrenze des für das Schmelzenbad vorgesehenen Temperaturbereichs ist, wobei die im zweiten Kühlschritt erreichte Temperatur TE" in den für die Temperatur TB des Schmelzenbads vorgesehenen Temperaturbereich fällt, insbesondere gleich der
Temperatur TB ist, (Fig. 2);
Durchleiten des Stahlflachprodukts durch ein
Schmelzenbad innerhalb einer Durchlaufzeit tB;
Abkühlen auf Raumtemperatur RT .
Im Diagramm gemäß Fig. 3 ist dagegen beispielhaft ein Temperaturverlauf angegeben, der sich einstellt, wenn das Stahlflachprodukt eine kontinuierliche Glühung ohne anschließende Schmelztauchbeschichtung durchläuft:
Vorerwärmung auf eine Vorwärmtemperatur TV innerhalb einer Vorwärmdauer tV bei einer Aufheizrate RV;
Halten bei einer maximalen Glühtemperatur TG über eine Glühdauer tG, wobei das Halten eine Fertigerwärmung auf die Glühtemperatur TG umfasst, wenn die
Vorwärmtemperatur TV niedriger als die Glühtemperatur TG ist (gestrichelte Linie TV = TG; durchgezogene Linie TV < TG) ;
Abkühlen in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe mit höherer Abkühlgeschwindigkeit auf eine
Zwischentemperatur TZ' und anschließend mit
geminderter Abkühlgeschwindigkeit auf eine
Zwischentemperatur TZ" abgekühlt wird;
Durchführen einer Überalterungsbehandlung, bei der das Stahlflachprodukt ausgehend von der Zwischentemperatur TZ" über eine Behandlungsdauer tu mit einer Abkühlrate RU bis zu einer Überalterungstemperatur TU abkühlt;
Abkühlen auf Raumtemperatur RT .
Zur Überprüfung der durch die Erfindung erzielten Effekte sind neun Stahlschmelzen A - I und X, Y erschmolzen worden, deren Zusammensetzungen in Tabelle 1 angegeben sind. Bei den Stählen A - I handelt es sich um
erfindungsgemäße Stähle, während die Stähle X und Y außerhalb der Erfindung liegen.
Die Stahlschmelzen A - I, X, Y sind zu Brammen vergossen worden. Die Abkühlung der Brammen erfolgte dabei so, dass eine maximale Abkühlgeschwindigkeit von 60 K/h nicht überschritten wurde. Für das anschließend absolvierte Warmwalzen wurden die Brammen dann in einem Ofen auf die jeweilige Warmwalzanfangstemperatur WAT erwärmt .
Im Zuge des Warmwalzens sind die mit der
Warmwalzanfangstemperatur WAT in die Warmwalzstaffel einlaufenden Brammen bei einer Endtemperatur WET zu warmgewalzten Stahlbändern mit einer Dicke WBD
warmgewalzt worden. Nach dem Warmwalzen sind die
warmgewalzten Stahlbänder auf eine Haspeltemperatur HT abgekühlt worden, bei der sie anschließend zu einem Coil gewickelt worden sind.
Die so erhaltenen warmgewalzten Stahlbänder sind mit einem jeweiligen Gesamtverformungsgrad KWG zu kaltgewalztem Stahlband mit einer Dicke KBD kaltgewalzt worden .
Die bei der Herstellung der warm- und kaltgewalzten
Stahlbänder berücksichtigten Betriebsparameter
"Warmwalzanfangstemperatur WAT", "Warmwal zendtemperatur WET", "Dicke des warmgewalzten Stahlbands WBD",
"Haspeltemperatur HT", "Gesamtverformungsgrad KWG" und "Dicke des kaltgewalzten Stahlbands KBD" sind in den Tabellen 2 und 3 angegeben.
Die so erhaltenen kaltgewalzten Stahlbänder sind
unterschiedlichen Glühversuchen unterzogen worden.
Bei der dem in Fig. 1 dargestellten Verlauf folgenden ersten Variante dieser Versuche sind Stahlbänder in einer konventionellen Schmelztauchbeschichtungsanlage zunächst in einer Vorwärmzone mit einer Aufheizrate RV auf eine Vorwärmtemperatur TV erwärmt worden.
Im unmittelbaren Anschluss an die Vorerwärmung sind die Stahlbänder in einer Haltezone zunächst mit einer
Aufheizrate RF auf eine maximale Glühtemperatur TG fertigerwärmt worden, auf der sie anschließend gehalten worden sind. Für den Durchlauf der gesamten Haltezone, d. h. einschließlich der Fertigerwärmung und des Haltens, wurde eine Glühdauer tG benötigt.
Ebenso unterbrechungsfrei folgend sind die kaltgewalzten Stahlbänder dann in einer Stufe mit einer Abkühlrate RE auf eine Temperatur TE abgekühlt worden. Die aus dem Schmelzenbad austretenden Stahlbänder wiesen eine Zn- Legierungsbeschichtung auf, die sie gegen Korrosion schützt .
Die bei der Herstellung der warm- und kaltgewalzten
Stahlbänder berücksichtigten Betriebsparameter
"Aufheizrate RV", "Vorwärmtemperatur TV", "Aufheizrate RF", "Glühtemperatur TG", "Glühdauer tG", "Abkühlrate rE", "Temperatur TE", "Haltezeit tE", "Äbkühlrate RB" und "Badtemperatur TB" sind in Tabelle 4 angegeben.
Zusätzlich sind in Tabelle 4 auch die für die Praxis besonders geeigneten Parameter der in dieser Weise durchgeführten erfindungsgemäßen Schmelztauchbeschichtung in allgemeiner Form genannt.
Bei der dem in Fig. 2 dargestellten Verlauf folgenden zweiten Variante dieser Versuche sind Stahlbänder wiederum in einer konventionellen
Schmelztauchbeschichtungsanlage zunächst in einer
Vorwärmzone mit einer Aufheizrate RV auf eine
Vorwärmtemperatur TV erwärmt worden. Im unmittelbaren Anschluss an die Vorerwärmung sind die Stahlbänder in einer zweiten Zone des jeweiligen Ofens eingelaufen.
Sofern ihre Vorerwärmungstemperatur TV weniger als die vorgeschriebene maximale Glühtemperatur TG betrug, sind die Stahlbänder dabei mit einer Aufheizrate RF auf die geforderte maximale Glühtemperatur TG fertigerwärmt worden. Im unterbrechungsfreien Anschluss sind die kaltgewalzten Stahlbänder dann in zwei Stufen abgekühlt worden. In der ersten Stufe der Abkühlung sind die
Stahlbänder mit einer vergleichbar geringen Abkühlrate RE' auf eine Zwischentemperatur TE ' abgekühlt worden. Mit Erreichen der Zwischentemperatur TE ' sind die jeweiligen Stahlbänder mit erhöhter Abkühlrate RE schnell auf die jeweilige Temperatur TE abgekühlt worden. Die aus dem Schmelzenbad austretenden Stahlbänder wiesen eine Zn- Legierungsbeschichtung auf, die sie gegen Korrosion schützt .
Die bei der Herstellung der warm- und kaltgewalzten
Stahlbänder berücksichtigten Betriebsparameter
"Aufheizrate RV", "Vorwärmtemperatur TV", "Aufheizrate RF", "Glühtemperatur TG", "Glühdauer tG", "Abkühlrate RE'", "Zwischentemperatur TE ' " , "Abkühlrate RE" ,
"Temperatur TE", "Haltezeit tE", "Abkühlrate RB" und "Temperatur TB" sind in Tabelle 5 angegeben.
Bei der dem in Fig. 3 dargestellten Verlauf folgenden dritten Variante der Versuche sind Stahlbänder in einer konventionellen Wärmebehandlungsanlage zunächst in einer Vorwärmzone mit einer Aufheizrate RV auf eine
Vorwärmtemperatur TV erwärmt worden. Im unmittelbaren Anschluss an die Vorerwärmung sind die Stahlbänder in einer zweiten Zone des jeweiligen Ofens eingelaufen.
Sofern ihre Vorerwärmungstemperatur TV weniger als die vorgeschriebene maximale Glühtemperatur TG betrug, sind die Stahlbänder in dieser Haltezone mit einer Aufheizrate RG auf die geforderte maximale Glühtemperatur TG
fertigerwärmt worden. Die auf die jeweilige
Glühtemperatur TG erwärmten Stahlbänder sind anschließend bei dieser Temperatur gehalten worden. Die Fertigerwärmung und das Halten erfolgten dabei ebenfalls insgesamt in einer Glühdauer tG.
Im unterbrechungsfreien Anschluss sind die kaltgewalzten Stahlbänder daraufhin in zwei Stufen abgekühlt worden. In der ersten Stufe der Abkühlung sind die Stahlbänder mit einer vergleichbar hohen Abkühlrate R ' auf eine
Zwischentemperatur Z' durch Einsatz einer Gasj etkühlung abgekühlt worden. Mit Erreichen der Zwischentemperatur TZ' wurde die Gasj etkühlung beendet und es erfolgte eine Rollenkühlung mit einer verminderten Abkühlrate RZ" bis auf eine Zwischentemperatur TZ". An die zweistufige
Abkühlung schloss sich eine Überalterungsbehandlung an, über die das jeweilige Stahlband ausgehend von der
Zwischentemperatur TZ" mit einer Äbkühlrate RU auf die Überalterungstemperatur TU abgekühlt worden ist.
Die bei der Herstellung der warm- und kaltgewalzten
Stahlbänder berücksichtigten Betriebsparameter
"Aufheizrate RV" , "Vorwärmtemperatur TV", "Aufheizrate RG", "Glühtemperatur TG", "Glühdauer tG", "Abkühlrate RZ'", "Zwischentemperatur TZ'", "Abkühlrate RZ"",
"Zwischentemperatur TZ"", "Abkühlrate RU" und
"Überalterungstemperatur TU" sind in Tabelle 6 angegeben.
An den kaltgewalzten Stahlbändern sind die Dehngrenze Rp0,2, die Zugfestigkeit Rm, die Dehnung A80, der n-Wert (10-20/Ag) und die Zusammensetzung des Gefüges bestimmt worden, wobei diese Eigenschaften jeweils an Proben längs zur Walzrichtung bestimmt worden sind. Zusätzlich ist das Verhalten im V-bend nach DIN EN ISO 7438 ermittelt worden. Das Verhältnis des minimalen
Biegeradius, also des Radius, bei dem kein sichtbarer Riss auftritt, zur Blechdicke soll hier höchstens 2,0 betragen und überschreitet idealer Weise 1,7 nicht.
Ebenso ist im Biegeversuch nach DIN EN ISO 7438
(Probenabmessung Blechdicke* 20mm*120mm) der minimale Biegedomdurchmesser bestimmt worden, bei dem keine sichtbare Schädigung auftritt. Er sollte 4 *Blechdicke , idealer Weise 3*Blechdicke , betragen. In Bezug auf die vorliegende Erfindung bedeutet dies, dass der maximale Biegedomdurchmesser 9,6 mm nicht überschreiten soll.
Schließlich ist an gestanzten Proben von den in der voranstehend beschriebenen Weise erzeugten kaltgewalzten Stahlbändern die Lochaufweitung nach ISO 16630 mit einem Lochdurchmesser von 10 mm mit einer Ziehgeschwindigkeit von 0,8 mm/s bestimmt worden. Sie beträgt mindestens 15 %, idealer Weise mindestens 18 %.
In Tabelle 7 sind für die insgesamt 32 in der
voranstehend beschriebenen Weise durchgeführten Versuche angegeben, welcher der jeweils in Tabelle 1 angegebenen Stähle verarbeitet worden ist, welche der in Tabelle 2 angegebenen Warmwalzvarianten angewendet worden ist, welche der in Tabelle 3 angegebenen Kaltwalzvarianten zum Einsatz gekommen ist und welche der in den Tabellen 4, 5 und 6 jeweils angegebenen Glühverfahrensvarianten von dem jeweiligen kaltgewalzten Stahlband durchlaufen worden ist. Des Weiteren sind in Tabelle 7 die mechanischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Gefüges sowie die nach DIN EN ISO 7438 ("V-bend", "U-bend") und DIN ISO 16630 ( "Lochaufweitung" ) ermittelten Eigenschaften angegeben .
Stahl c Si Mn P S AI Cr Ti Mo N B Summe
A 0,147 0,29 1 ,61 0,011 0,001 0,027 0,62 0,037 0,007 0,004 0,0008 2,76
B 0,130 0,20 1,60 0,010 0,001 0,031 0,73 0,038 0,020 0,007 0,0008 2,77
C 0,140 0,20 1 ,57 0,008 0,001 0,037 0,71 0,047 0,020 0,008 0,0012 2J4
D 0,140 0,18 1 ,65 0,007 0,001 0,034 0,49 0,047 0,010 0,006 0,0011 2,57
E 0,130 0,21 1 ,68 0,010 0,001 0,037 0,51 0,045 0,020 0,006 0,0010 2,65
F 0,158 0,25 1 ,54 0,015 0,003 0,029 0,75 0,039 0,040 0,007 0,0013 2,83
G 0,119 0,23 1 ,75 0,009 0,001 0,032 0,63 0,051 0,010 0,005 0,0013 2,84
H 0,150 0,25 1 ,64 0,020 0,001 0,046 0,83 0,000 0,010 0,005 0,0014 2,95
1 0,130 0,14 1 ,57 0,013 0,002 0,035 0,72 0,057 0,050 0,007 0,0008 2,72
X 0,135 0,21 1 ,60 0,014 0,002 0,033 0,73 0,020 0,020 0,005 0,0010 2,77
Y 0,140 0,18 1 ,63 0,007 0,001 0,041 0,50 0,040 0,010 0,004 0,0003 2,55
(alle Angaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen)
Tabelle 1
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Figure imgf000029_0002
Tabelle 2 Tabelle 3
Heizzone Haitezone Schnellkühlung Zinkbad
(Erwärmen) (Fertigerwärmen-Halten) (1 Kühlschritt)
RV TV RF TG tG RE TE tE RB TB rc/sj PC] PC/s] [°C] [s] [°C/s] [°C] [°C] [°C/s] [°C]
1.1 16 690 1 ,4 780 17 4,7 460 28 460
1.2 18 740 1 ,4 830 20 5,4 460 30 460
1.3 12 700 0,9 780 24 3,3 465 40 0,1 460
1.4 26 760 1,4 820 12 7,4 465 20 0,5 455
1.5 36 760 1 ,9 820 9 10,2 465 14 0,7 455
1.6 18 690 2,4 830 16 5,0 510 26 2,1 460
1.7 30 710 4 800 10 13,0 490 10 1 ,6 465
Tabelle 4
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Tabelle 5
Figure imgf000031_0001
Stahl WärmeKaltGlühung Rp0,2 Rm A80 n-Wert Gefüge [Vol.-%l V-bend U-bend Locha behandlung walzen [MPa] [MPa] [%] Ferrit Martensit Rest-Austenit Sonstige [minR1/d] [D1] weitun
1 A I a 1.1 495 834 18,2 0,114 62 35 1,0 2,0 0,8 2,8 18
2 A II a 1.2 517 824 19,8 0,114 62 32 2,5 3,5 1,3 1,6 20
3 A II a 3.4 526 824 16,3 0,113 62 35 2,0 1,0 1,9 2,4 15
4 B III b 1.2 541 831 20,2 0,112 60 35 5,0 0,0 1,0 3,5 19
5 B III c 2.1 503 808 18,7 0,118 63 30 2,5 4,5 1,5 4 23
6 B III c 3.1 542 859 19,3 0,111 60 38 2,0 0,0 2,0 3 17
7 C III c 1.1 508 812 19,0 0,113 62 35 1,5 1,5 1,5 3 22
8 C III c 2.1 527 833 17,0 0,114 65 30 1,5 3,5 2,0 3 17
9 C IV c 1.6 519 837 18,3 0,111 66 30 2,5 1,5 1,5 2,5 16
10 C IV c 3.3 475 796 21,3 0,121 69 23 3,5 4,5 0,5 3,5 27
11 D IV d 1.3 495 827 18,2 0,114 69 25 3,5 2,5 1,8 8 18
12 D V d 1.4 539 827 18,7 0,115 67 25 3,0 5,0 1,3 7 21
13 D V d 2.2 491 818 19,8 0,127 67 28 3,5 1,5 1,3 6 18
14 D V d 3.3 486 869 16,9 0,117 61 35 2,5 1,5 2,0 7 16
15 E V d 1.5 508 803 19,1 0,114 76 20 3,0 1,0 1,5 7 19
16 E V e 2.3 645 856 19,5 0,113 61 35 2,5 1,5 1,3 8 19
17 E V e 2.4 509 781 14,9 0,125 82 15 1,5 1,5 1,8 3 28
18 E V e 3.2 474 854 18,5 0,116 64 30 2,0 4,0 0,5 2 18
19 F VI e 1.5 478 802 17,6 0,115 71 25 2,0 2,0 1,8 7 24
20 F VI f 1.5 497 785 18,5 0,118 76 20 2,5 1,5 1,7 7,2 25
21 F VI f 3.5 497 832 19,3 0,116 72 25 1,5 1,5 1,5 2,4 23
22 G VI e 2.4 531 841 19,6 0,114 60 37 1,5 1,5 1,3 5 18
23 G VII f 2.4 519 839 16,0 0,112 62 35 1,5 1,5 1,9 6 20
24 G VII f 3.6 448 791 16,0 0,120 81 15 1,0 3,0 1,5 2,4 28
25 H VII d 1.6 537 834 16,8 0,111 64 33 2,0 1,0 0,8 7 21
Tabelle 7 (Teil 1)
Stahl WärmeKaltGlühung Rp0,2 A80 n-Wert Gefüge [Vol.-%] V-bend U-bend Lochaufbehandlung walzen [MPa] [MPa] [%] [minR1/d] [D1] weitung
26 H VII d 1.7 510 813 18,4 0,111 68 25 3,0 4,0 1 ,0 4 20
27 H VII d 2.4 504 794 18,9 0,122 74 20 3,5 2,5 1 ,3 3 25
28 I VII d 2.5 527 856 19,5 0,122 60 37 1 ,0 2,0 1 ,5 4 15
29 I VII d 2.6 487 796 20,3 0,118 69 25 4,5 1,5 1 ,5 3 23
30 I VII d 2.7 544 851 18,7 0,111 61 35 2,5 1 ,5 2,0 6 16
31 X VII d 1.1 438 764 23,8 0,167 88 6 5,0 2,0 1 ,5 4 30
32 Y VII d 1.1 423 759 23,8 0,171 86 5 4,5 5,0 1,3 4 28
Tabelle 7 (Teil 2)

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Stahl mit folgender Zusammensetzung (in Gew.-
C: 0, 11 - 0,16 %;
Si: 0,1 - 0,3 %;
Mn : 1,4 - 1,9 %;
AI: 0, 02 - 0,1 %;
Cr: 0, 45 - 0,85 %;
Ti : 0, 025 - 0,06 %;
B: 0, 0008 - 0,002 %;
Rest Fe und herstellungsbedingt unvermeidbare
Verunreinigungen, zu denen Gehalte an Phosphor, Schwefel, Stickstoff oder Molybdän mit der Maßgabe gehören, dass für ihre Gehalte jeweils gilt:
P: < 0,02 %,
S: < 0,003 %,
N: < 0,008 %,
Mo : < 0,1 % .
2. Stahl nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sein Al-Gehalt höchstens 0,05 Gew.-% beträgt.
3. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sein Ti-Gehalt höchstens ^ 0,055 Gew.-% beträgt.
4. Stahl nach Anspruch 3, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sein Ti-Gehalt höchstens 0,045 Gew.-% beträgt.
5. Stahl nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sein Mo-Gehalt höchstens 0,05 Gew.-% beträgt.
6. Kaltgewalztes Stahlflachprodukt, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s es eine
Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, und ein Gefüge aufweist, das zu 60 - 90 Vol.-% aus Ferrit einschließlich bainitischem Ferrit, zu 10 - 40 Vol.-% aus Martensit, bis zu 5 Vol.-% aus Restaustenit und bis zu 5 Vol.-% aus herstellungsbedingt
unvermeidbaren sonstigen Gefügebestandteilen besteht.
7. Stahlflachprodukt nach Anspruch 6, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s seine
Dehngrenze Rpo,2 mindestens 440 MPa, seine
Zugfestigkeit mindestens 780 MPa, seine Bruchdehnung A80 mindestens 14 %, sein sein nio-2o/Ag~Wert mindestens 0,11 und sein BH2-Wert mindestens 25 MPa beträgt.
8. Verfahren zur Herstellung eines gemäß einem der
Ansprüche 6 oder 7 beschaffenen kaltgewalzen
Stahlflachprodukts umfassend folgende
Arbeitsschritte : a) Vergießen eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zusammengesetzten Stahls zu einem Vorprodukt; b) Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband mit einer Dicke von 2 bis 5,5 mm, wobei die Warmwalzanfangstemperatur 1000 - 1300 °C und die Warmwalzendtemperatur 840 - 950 °C beträgt; c) Haspeln des Warmbands zu einem Coil bei einer Haspeltemperatur von 480 - 650 °C; d) Kaltwalzen des Warmbands zu einem 0,6 - 2,4 mm dicken kaltgewalzten Stahlflachprodukt, wobei der über das Kaltwalzen erzielte Kaltwalzgrad
35 - 80 % beträgt; e) im kontinuierlichen Durchlauf erfolgendes
Wärmebehandeln des kaltgewalzten
Stahlflachprodukts, wobei e.l) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt zunächst in einer Vorwärmstufe mit einer Aufheizrate von 0,2 - 45 °C/s auf eine Vorwärmtemperatur von bis zu 870 °C erwärmt wird, e.2) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt anschließend in einer Haltestufe über eine Glühdauer von 8 - 260 s bei einer Glühtemperatur von 750 - 870 °C gehalten wird, wobei optional das vorerwärmte Stahlflachprodukt innerhalb der Haltestufe auf die jeweilige Glühtemperatur fertigerwärmt wird, das kaltgewalzte Stahlflachprodukt nach Ende der Glühdauer mit einer Abkühlrate von 0,5 - 110 K/ abgekühlt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das
Vorprodukt zwischen den Arbeitsschritten a) und b) auf einer Temperatur > 300 °C gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Vorprodukt zwischen den Arbeitsschritten a) und b) mit einer Abkühlgeschwindigkeit ^ 60 °C/h auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das
Vorprodukt vor dem Arbeitsschritt b) über eine
Aufheizdauer von bis zu 500 Minuten auf die jewei Warmwalzanfangstemperatur erwärmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das kaltgewalzte Stahlflachprodukt eine
Schmelztauchbeschichtung durchläuft, die sich im kontinuierlichen Durchlauf an den Ärbeitsschritt e.3) anschließt, und d a s s die Temperatur, auf die das kaltgewalzte Stahlflachprodukt im Arbeitsschritt e.3) abgekühlt wird, 455 - 550 °C beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das kaltgewalzte Stahlflachprodukt im Arbeitsschritt e.3) auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das
kaltgewalzte Stahlflachprodukt im Ärbeitsschritt e.3) in mindestens zwei Abkühlschritten auf Raumtemperatur abgekühlt wird, d a s s das kaltgewalzte
Stahlflachprodukt im ersten Abkühlschritt auf 250 - 500 °C abgekühlt und in diesem Temperaturbereich für bis zu 760 s gehalten wird, und d a s s das kaltgewalzte Stahlflachprodukt anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das kaltgewalzte Stahlflachprodukt nach der Abkühlung auf Raumtemperatur elektrolytisch mit einer
metallischen Schutzbeschichtung belegt wird.
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