WO2019101503A1 - Verfahren zur herstellung von mehrphasenstählen mittels ionischer flüssigkeiten - Google Patents

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Heinz-Jürgen Oudehinken
Carsten Andreas Klein
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Definitions

  • the invention relates to a method for cooling steel strips for producing multiphase steels.
  • So-called multi-phase steels which have been hot-rolled into steel strips, are used to achieve the lightest possible construction in motor vehicle construction. They should combine high tensile strength and high elongation at break. This is a complete, but at least partially austenitic structure.
  • the conventional technique uses water or air for cooling, or a combination of both as a cooling agent.
  • the steel temperature should be between the start temperature and the stop temperature of martensite. It is desirable to have both martensite and retained austenite in the microstructure.
  • Object of the present invention is to provide a method by which a uniform surface cooling and an exact stop temperature between 100 and 400 ° C can be achieved.
  • This object is achieved by a coolant that a multi-phase metal product having temperatures above 400 ° C is present, the cooling is done with a ionic liquid having a cooling medium and at least one parameter is measured and used to control the cooling.
  • At least austenite and ferrite are present in the metal product prior to cooling among the several phases, and that the belt is cooled at a cooling rate above 20 K / s, preferably above 50 K / s.
  • the strip is cooled with an ionic liquid having a cooling rate above 20 K / s, preferably above 50 K / s, one of the control parameters being the final temperature.
  • the cooling is carried out in a bath with ionic liquid, wherein the cooling rate is controlled by the bath temperature and the final temperature by the residence time in the bath.
  • the cooling is carried out by spray cooling with ionic liquids.
  • the ionic liquids have a much higher boiling temperature than water, they allow a uniform cooling.
  • both the cooling rate and the final temperature for each required steel are required to be set very accurately. As a result, the desired mechanical properties can be reliably set precisely.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Mehrphasenstählen, bei dem ein mehrere Phasen aufweisendes Metallprodukt mit Temperaturen oberhalb 400 °C vorliegt, die Abkühlung mit einem eine ionische Flüssigkeit aufweisenden Kühlmedium erfolgt und mindestens ein Parameter gemessen und zur Regelung der Kühlung benutzt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von Mehrphasenstählen
mittels ionischer Flüssigkeiten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung von Stahlbändern zur Erzeugung von Mehrphasenstählen.
Zu Stahlbändern warm gewalzte sog. Mehrphasenstähle werden zur Erzielung einer möglichst leichten Bauweise im Kraftfahrzeugbau eingesetzt. Sie sollen eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe Bruchdehnung vereinen. Dazu liegt ein komplettes, zumindest aber teilweise austenitisches Gefüge vor.
Bei ihrer Herstellung erfolgt nach dem Walzen üblicherweise eine Abkühlung. Die herkömmliche Technik benutzt zum Abkühlen Wasser oder Luft oder eine Kombination von beidem als Abkühlmittel.
Eine reine Luftkühlung hat nicht die erforderliche Abkühlwirkung wie Wasser. Wasser hat allerdings einen relativ niedrigen Siedepunkt und verdampft sehr schnell bei Kontakt mit dem heißen Stahl. Dabei entsteht ein Dampffilm, der die Wärmeabfuhr schwierig macht, was wiederum zu unregelmäßigen Oberflächentemperaturen führt. Zudem ist eine gezielte Einstellung der gewünschten Endtemperatur nur begrenzt möglich.
Nach der Kühlung soll die Stahltemperatur zwischen der Starttemperatur und der Stopptemperatur von Martensit liegen. Es ist anzustreben, dass sowohl Martensit als auch Restaustenit im Gefüge vorliegen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine gleichmäßige flächige Kühlung und eine exakte Stopptemperatur zwischen 100 und 400 °C erzielt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Kühlmittel, dass ein mehrere Phasen aufweisendes Metallprodukt mit Temperaturen oberhalb 400 °C vorliegt, die Abkühlung mit einem eine ionische Flüssigkeit aufweisenden Kühlmedium erfolgt und mindestens ein Parameter gemessen und zur Regelung der Kühlung benutzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung liegt in dem Metallprodukt vor der Kühlung mindestens Austenit und Ferrit unter den mehreren Phasen vor, sowie, dass das Band mit einer Kühlrate oberhalb 20 K/s, vorzugsweise oberhalb 50 K/s, abgekühlt wird.
Zur Fierstellung von martensitischen und Quench & Partitioning Stählen wird das Band mit einer ionischen Flüssigkeit mit einer Kühlrate oberhalb 20 K/s, vorzugsweise oberhalb 50 K/s abgekühlt, wobei einer der Regelparameter die Endtemperatur ist.
Ferner ist es vorgesehen, die Messung des mindestens einen Regelparameters mit Ultraschall, Röntgendiffraktion oder magnetischer Remanenz durchzuführen.
Bei einer anderen Ausführung erfolgt die Abkühlung in einem Bad mit ionischer Flüssigkeit, wobei die Abkühlrate durch die Badtemperatur und die Endtemperatur durch die Verweildauer in dem Bad geregelt wird.
Bei einer anderen Ausführung erfolgt die Abkühlung durch Spritzkühlung mit ionischen Flüssigkeiten.
Da die ionischen Flüssigkeiten eine wesentlich höhere Siedetemperatur als Wasser aufweisen, ermöglichen sie eine gleichmäßige Abkühlung.
Durch Kombination von Flüssigkeitstemperatur und Abschreckdauer kann sowohl die Kühlrate als auch die Endtemperatur, die für den jeweils gewünschten Stahl erforderlich sind, sehr genau eingestellt werden. Dadurch lassen sich die angestrebten mechanischen Eigenschaften verlässlich genau einstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Mehrphasenstählen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrere Phasen aufweisendes Me- tallprodukt mit Temperaturen oberhalb 400 °C vorliegt, die Ab- kühlung mit einem eine ionische Flüssigkeit aufweisenden Kühl- medium erfolgt und mindestens ein Parameter gemessen und zur Regelung der Kühlung benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallprodukt vor der Kühlung mindestens Austenit und Ferrit unter den mehreren Phasen vorliegen.
3. Verfahren zur Herstellung von Dualphasenstählen dadurch gekennzeichnet, dass das Band mit einer Kühlrate oberhalb 20 K/s, vorzugsweise oberhalb 50 K/s, abgekühlt wird.
4. Verfahren zur Herstellung von martensitischem Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass das Band mit einer ionischen Flüssig keit mit einer Kühlrate oberhalb 20 K/s, vorzugsweise oberhalb 50 K/s, abgekühlt wird.
5. Verfahren zur Herstellung von Stählen mit ionischen Flüssigkei ten, dadurch gekennzeichnet, dass das Band mit einer ioni- schen Flüssigkeit mit einer Kühlrate oberhalb 20 K/s, vorzugs- weise oberhalb 50 K/s, abgekühlt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Regel parameter die Endtemperatur ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mindestens ei- nes Regelparameters mit Ultraschall, Röntgendiffraktion oder magnetischer Remanenz durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung in einem Bad mit ionischer Flüssigkeit erfolgt, wobei die Abkühlrate durch die Badtemperatur und die Endtemperatur durch die Verweildauer in dem Bad geregelt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung durch Spritz- kühlung mit ionischen Flüssigkeiten erfolgt.
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C. SCHMIDT ET AL: "Room temperature ionic liquids in a heat treatmentprocess for metals", RSC ADVANCES, 2014, 4, 55077, vol. 4, 20 October 2014 (2014-10-20), pages 55077 - 55081, XP002787971, Retrieved from the Internet <URL:https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2014/ra/c4ra06901c> [retrieved on 20190114], DOI: 10.1039/C4RA06901C *

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