WO2020048602A1 - Verzinktes kaltfeinblech mit verbesserten tribologischen eigenschaften ii - Google Patents

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WO2020048602A1
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steel product
strip
cold
hot
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PCT/EP2018/074034
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Robert YANIK
Bastian Schöntaube
Friedhelm Macherey
Folkert Schulze-Kraasch
Nora SIEBENKOTTEN
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a flat steel product, a corresponding flat steel product, a component obtained therefrom by shaping and its use in the automotive sector, in particular for commercial vehicles, in particular trucks, construction machinery and earth moving vehicles, in the industrial sector, for example as housings or telescopic rails in the construction sector , for example as facade elements, for household appliances, in the energy sector, in shipbuilding.
  • the document US 2015/292072 A1 discloses a method for producing a flat steel product with a coating that protects against corrosion, wherein after the uncoated flat steel product has been immersed in a corresponding melt bath, the stripping of the applied liquid metal to set the desired layer thickness takes place using a wiping nozzle, wherein this is arranged under very specific geometric conditions for the flat steel product.
  • US 2016/339491 A1 discloses a method for producing a zinc-coated sheet. For this purpose, a cold-rolled steel strip is rolled with a textured roller and then electrolytically coated with a zinc layer that protects against corrosion.
  • US 2012/0107636 A1 discloses a method for coating a flat steel product with a coating which protects against corrosion, in particular a coating containing Zn. After the actual coating, the process removes excess liquid metal in a stripping device with a specific geometry.
  • galvanized cold-rolled sheet metal For their application in complex outer skin parts of automobiles, galvanized cold-rolled sheet metal must also have very good forming properties in addition to an excellent paint appearance. In addition to mechanical technological properties from tensile testing, good tribological properties such as low coefficients of friction and a low tendency to wear in the pressing tool at high stroke rates are also decisive for good forming properties.
  • some outer skin steel grades may change the surface structure in such a way that they generate waves that can possibly lead to a lubricating film and thus lead to tears and undesired constrictions in the component.
  • a common test condition for recording the surface change after forming is a biaxial stretching with 3.5% or 5% elongation.
  • the ripple is only measured in the profile section (see SEP 1941).
  • various measuring methods such as confocal light microscopy or laser scanning, are also suitable for capturing the surface not only along a line, but also in two dimensions.
  • the basis of the invention is the knowledge that a ripple characteristic that results from such a surface Topography measurement is determined, the appearance of the surface after painting can reflect more meaningfully than a simple profile characteristic.
  • Profile filtering takes place only in one spatial direction. With an area measurement, the folding operation is possible in both lateral directions. This is more realistic because the counterpart to filtering, the lacquer layer, does not cover the roughness in a linear manner, but rather over a large area.
  • the measuring surface must have a width of at least 0.5 mm and a length of at least 25 mm.
  • the lateral resolution of the measuring points must be at least 10 pm.
  • the height data must be aligned in the area.
  • the aligned data are low-pass filtered using a surface filter in accordance with DIN EN ISO 16610-61: 2012.
  • the weight function of the area filter has the equation of a rotationally symmetrical Gaussian function with a cutoff wavelength lw of 0.6 mm.
  • a profile or several profiles are extracted from the topography measurement data along the measurement direction, and the profile or the profiles is / are high-pass filtered in accordance with the DIN EN ISO 11562 standard with a cutoff wavelength of 5 mm. From the height data, the square mean or square mean QMW (root mean sguare RMS) is calculated and thus the Wsg value is obtained.
  • the object of the present invention is therefore to provide a flat steel product, in particular a flat steel product provided with a corrosion-protective coating, which retains an excellent surface quality during forming, in particular cold forming, into corresponding components.
  • This retention of the excellent surface can be described by an ⁇ Wsg value.
  • the ⁇ Wsg value results from the subtraction of the Wsg value of the component at 0% degree of deformation from the Wsg value of the deformed component.
  • step (B) introducing the slab from step (A) into at least one hot rolling step to obtain a hot strip
  • step (D) Cold rolling the hot strip from step (C) in at least two cold rolling steps, the relative thickness reduction in the last cold rolling step being at most 1.40% of the total thickness reduction.
  • the problems are also solved by a flat steel product provided with a protective coating against corrosion, and by a component obtained therefrom and by the use of the flat steel product or Component in the automotive sector, in particular for commercial vehicles, in particular trucks, construction machinery and earth moving vehicles, in the industrial sector, for example as housings or telescopic rails, in the construction sector, for example as facade elements, for household appliances, in the energy sector, in shipbuilding.
  • Step (A) of the method according to the invention comprises providing a slab.
  • slab is known per se to the person skilled in the art. Replaceable slabs according to the invention have suitable dimensions. According to the invention, the slab used can have any steel composition which makes the flat steel product or component obtained therefrom suitable for the uses preferred according to the invention.
  • a slab is provided in step (A), containing, in addition to Fe and unavoidable impurities (all data in% by weight)
  • the steel composition of the slab is also found in the flat steel product made from it.
  • the present invention therefore preferably also relates to the flat steel product according to the invention, the said steel composition having.
  • a slab is obtained by the continuous casting process known to the person skilled in the art.
  • Step (B) of the method according to the invention comprises introducing the slab from step (A) into at least one hot rolling step in order to obtain a hot strip.
  • a so-called preliminary strip is preferably first produced from a slab with a thickness of 240 to 270 mm, preferably approximately 255 mm. This can be done by so-called reversing rolling on at least one roughing stand, which passes through the strip back and forth.
  • reversing rolling on at least one roughing stand, which passes through the strip back and forth.
  • stitches One speaks of so-called stitches. The number of stitches must preferably be odd, otherwise the rolling stock would move backwards in the direction of the slab furnace.
  • the reversing rolling can therefore be carried out by 1 to 11 passes, a sliver is then produced from the slab with a thickness of 25 to 50 mm, preferably 35 to 45 mm.
  • This preliminary strip then preferably enters the finishing line, which preferably consists of 5 to 9, for example 7, finishing stands, the strip then becoming ever thinner from stand to stand.
  • Rolling is preferably not reversing here, but only in one direction, namely forward in the direction of the reel.
  • the hot strip then preferably has a thickness of 1.5 to 10 mm, particularly preferably 2.5 to 8 mm.
  • the reversing roughing happens preferably at temperatures between 1000 to 1350 ° C, particularly preferably 1020 to 1290 ° C.
  • the strip is, for example, 900 to 1100 ° C hot and we are then rolled.
  • the temperature is, for example, 750 to 980 ° C., preferably 780 to 950 ° C.
  • the width of the hot strip is typically 500 to 2500 mm, preferably 800 to 2000 mm.
  • Step (C) of the method according to the invention comprises cooling the hot strip from step (B).
  • Step (C) according to the invention is preferably carried out in such a way that the following formula (I) is fulfilled
  • fk (x), k and x have the following meanings: f k (x) temperature of the hot strip in ° C after x seconds in the cooling section,
  • step (C) of the process according to the invention can be carried out by any method known to the person skilled in the art, for example using water, air and / or other liquid or gaseous cooling media, as long as the conditions according to formula (I) are fulfilled.
  • f k (x) describes the temperature of the hot strip in ° C after x seconds in the area between the last finishing stand and the reel, corresponding to the cooling section. Methods for determining this temperature are known per se to the person skilled in the art.
  • the temperature of the hot strip at the beginning of step (C) is, for example, 750 to 980 ° C, preferably 780 ° C to 950 ° C.
  • x describes the cooling time in s.
  • the start of the cooling time is defined according to the invention in that the cooling of the hot strip obtained from hot rolling begins with a corresponding cooling medium.
  • the end of the cooling time is defined such that the point in time at which the flat steel product has reached the temperature at which it is coiled in step (D).
  • the cooling time x in the method according to the invention is, for example, 6 to 16 s, preferably 8 to 14 s.
  • k is a dimensionless value according to the invention, which is at least 0.24.
  • a preferred upper limit for k according to the invention is 2.00.
  • K is preferably 0.26 to 1.20, more preferably 0.26 to 1.10.
  • the dimensionless value k links the cooling time x with the temperature of the hot strip in ° C. after x seconds of cooling.
  • a hot strip from which a cold strip, from which optionally a cold strip provided with a protective coating against corrosion and from which a component obtained by reshaping, can be produced, each of which has an advantageous surface, in particular a cold strip is obtained which has the mentioned advantageous ⁇ Wsg value, measured on the formed cold strip.
  • the hot strip which is obtained after step (C) of the process according to the invention generally has a thickness of 1.5 to 10 mm, preferably 2.5 to 8 mm.
  • step (C) of the process according to the invention there is a hot strip which has a temperature of 450 to 900 ° C., preferably 480 to 830 ° C. According to the invention, this can preferably be coiled directly afterwards. Methods and devices for reeling are known per se to the person skilled in the art.
  • the method according to the invention has the following step (D):
  • step (D) Cold rolling the hot strip from step (C) in at least two cold rolling steps, the relative thickness reduction in the last cold rolling step being at most 1.40% of the total thickness reduction.
  • the steel flat product obtained in step (C) in coiled form can first be unwound before step (D) of the method.
  • Step (D) of the method according to the invention comprises at least two cold rolling steps, preferably step (D) comprises two to five, particularly preferably five, cold rolling steps.
  • a reversing stand can also be used in step (D). The rolling stock swings back and forth in this, the rolling gap being reduced after each pass.
  • the total reduction in thickness of all cold rolling steps is, for example, 60 to 90%, preferably 70 to 85%. It is essential for step (D) of the method according to the invention that the relative thickness reduction in the last of the at least two cold rolling steps is at most 1.40%, preferably at most 1.35%, of the total thickness reduction.
  • the relative reduction in thickness in the last of the at least two cold rolling steps is preferably at least 0.05%.
  • the relative thickness reduction mentioned in the last of the at least two cold rolling steps preferably corresponds to an absolute thickness reduction in the last of the at least two cold rolling steps of 0.002 to 0.038 mm.
  • the absolute, total thickness reduction of the cold rolling step (D) of the process according to the invention is preferably 1.2 to 8.0 mm, particularly preferably 2.0 to 6.4 mm.
  • a cold-rolled, hard-rolled steel flat product is obtained, which is characterized by a special surface quality, in particular by an advantageous Wsg value of less than 0.34 pm, in particular 0.15 to 0.33 pm.
  • This Wsg value can be measured on the hard-rolled cold thin sheet directly after the production step (D).
  • a cold thin sheet can be obtained, in particular by the combination of processes (C) and (D) according to the invention, which, after being formed into a component, is distinguished by an ⁇ Wsg value of at most 0.19 pm, in particular 0.00 to 0.185 pm .
  • the cold strip obtained according to the invention can then optionally be provided with a protective coating against corrosion in the following process steps, and formed into a component which is characterized by a special surface quality, in particular by an advantageous Awsg value of at most 0.19 pm, in particular 0.00 to 0, 185 pm.
  • step (D) of the method according to the invention is generally carried out using methods and devices known to the person skilled in the art.
  • a cold rolling mill with five stands is particularly preferably used in step (D) of the method according to the invention.
  • a work roll with a Wsg value of 0.05 to 0.750 pm, particularly preferably 0.10 to 0.700 pm, is used in step (D) of the process according to the invention, preferably in the last step of the rolling process.
  • the rolling in the last step of the rolling process from step (D) of the method according to the invention is preferably carried out at a rolling force of 0.20 kN / mm to 0.60 kN / mm, particularly preferably 0.30 kN / mm to 0.55 / mm kN.
  • a cold strip which has a thickness of, for example, 0.20 to 2.0 mm, preferably 0.50 to 1.6 mm.
  • step (D) being followed by the following steps:
  • the optional step (E) of the method according to the invention comprises cleaning the flat steel product from step (D).
  • Step (E) of the process according to the invention can generally be carried out by all processes known to the person skilled in the art.
  • the cleaning can be done mechanically by brushing, alkaline by appropriate cleaning agents, for example containing surfactants and / or defoamers, and / or electrolytically, for example by alternately switching the strip as cathode and anode.
  • the three methods mentioned can be used individually or usually in combination. If necessary, thermal cleaning can also be carried out on an open flame.
  • the flat steel product can be dried after cleaning, for example at elevated temperature and / or using air nozzles.
  • Step (F) of the method according to the invention comprises a recrystallizing annealing of the flat steel product from step (D) or (E).
  • the annealing temperature is preferably 650 to 900 ° C, particularly preferably 750 to 850 ° C.
  • the annealing time in s in step (F) of the process according to the invention is preferably 190 to 500 s, particularly preferably 200 to 300 s.
  • the dew point present in the annealing furnace in step (F) of the process according to the invention is preferably -60 to +10 ° C, particularly preferably -40 to 0 ° C.
  • Step (F) of the method according to the invention can generally be carried out in all devices known to the person skilled in the art.
  • Preferred devices for step (F) of the process according to the invention are preferably continuously operating furnaces, for example a continuous annealing furnace of an FBA (fire coating system) or continuous annealing, or non-continuously operating furnaces, for example by bell annealing.
  • FBA fire coating system
  • non-continuously operating furnaces for example by bell annealing.
  • the optional step (G) of the method according to the invention comprises the application of a protective coating against corrosion to the flat steel product from step (F).
  • a protective coating against corrosion is known per se to the person skilled in the art.
  • a coating containing zinc is preferably applied as a protective coating against corrosion.
  • a zinc-containing coating is preferably applied by a hot-dip process known to the person skilled in the art, by electrolytic deposition or by a coating from the gas phase (CVD or PVD process). Methods for hot-dip coating are described, for example, in US 2015/292072 A1, US 2016/339491 A1, US 2012/0107636 A1 and our own application DE 10 2017 216 572.3.
  • Electrolytic processes for the deposition of a zinc-containing layer are also known to the person skilled in the art and are described, for example, in WO 2015/114405.
  • CVD and PVD processes are also known to the person skilled in the art. Step (G) need not be done.
  • the steps are carried out in the order (E), (F), (G), (H). If the coating protecting against corrosion is applied electrolytically, the steps in the order (E), (F), (H), (G) are carried out.
  • a coating which protects against corrosion is preferably applied, containing 0.1 to 2.0% by weight of Al and optionally 0.1 to 3% by weight of Mg, the rest being Zn and inevitable impurities.
  • the corrosion-protecting coating is further preferably applied by hot dip coating.
  • the present invention therefore preferably relates to the method according to the invention, step (G) being carried out by hot-dip coating in a melt bath, containing 0.1 to 2.0% by weight of Al and optionally 0.1 to 3% by weight of Mg, the rest being Zn and inevitable impurities.
  • the desired layer thickness or the desired coating weight is set by methods known to the person skilled in the art, for example using scraping nozzles.
  • the coating protecting against corrosion is preferably present in a coating weight of 20 to 100 g / m 2 , preferably 30 to 80 g / m 2 , in each case on each side of the flat steel product.
  • the applied coating which protects against corrosion, can optionally be diffusion annealed, for example at 450 to 550 ° C., so that an Fe content of 0.1 to 15 wt.%, Preferably 4 to 10 wt Corrosion protective coating sets.
  • the present invention therefore preferably relates to the method according to the invention, the coating protecting against corrosion being diffusion annealed.
  • Step (H) of the method according to the invention comprises the dressing of the flat steel product from step (G).
  • step (H) of the method according to the invention can be carried out by all methods known to the person skilled in the art, for example the skin pass according to method step (E) is carried out by textured rollers.
  • EDT electric discharge texturing
  • oscillating electrodes are attached to the rotating roller, the roller surface locally melts due to the current flow, when the current is switched off gas bubbles that have formed on the surface implode and material is thrown out;
  • EBT Electro Beam Texturing
  • ECD Electro Chemical Deposition
  • the roughness Ra of the work rolls used is preferably less than or equal to 4.0 gm, particularly preferably less than or equal to 2.7 gm, very particularly preferably less than or equal to 2.2 gm. According to the invention, the work roll roughness is preferably at least 0.5 gm .
  • Step (I) of the method according to the invention comprises coiling the coated steel flat product from step (H).
  • step (I) of the process according to the invention the flat steel product obtained from step (H), provided with a corrosion-protective coating, is coiled, i.e. wound up into a coil.
  • the reeling in step (I) of the method according to the invention can be carried out by all methods known to the person skilled in the art.
  • the flat steel product obtained by the process according to the invention comprising at least steps (A), (B), (C), (D), (F), (G), (H) and (I) is particularly suitable due to the advantages described above to be further processed by forming into components which are used, for example, as the outer skin of vehicles, in particular automobiles.
  • the present invention therefore further relates to a method for producing a component, comprising at least the following steps:
  • Step (J) of the method according to the invention comprises providing a flat steel product with a coating protecting against corrosion by the method according to the invention.
  • This method according to the invention comprises at least steps (A), (B), (C), (D), (F), (G), (H) and (I) as described above.
  • step (I) of the method according to the invention the flat steel product emerges in coiled form as a coil. It is therefore preferred according to the invention to unroll the flat steel product obtained from step (I) before step (J) and, if necessary, to straighten and / or clean it.
  • the flat steel product passes through a set of processor straightening rollers, in particular for leveling any unevenness, is then cut into boards of the desired shape and, if necessary, treated with methods known to the person skilled in the art, for example oiling, cleaning, etc.
  • Step (K) of the method according to the invention comprises forming the flat steel product from step (J) in order to obtain the component.
  • Step (K) of the process according to the invention is preferably carried out by cold working.
  • the flat steel product which is preferably obtained as a steel strip, is first cut or punched into corresponding sheets or blanks. These sheets or blanks are then placed in an appropriate forming tool and formed under pressure.
  • the present invention provides a flat steel product which, owing to the treatment according to the invention preferred for cooling after hot rolling in step (C) and the cold rolling according to the invention in step (D), has a very good waviness, expressed by the Wsg value.
  • the advantageous ripple does not change significantly even in a forming process, in particular cold forming.
  • the change in the WsgO% value before or after the forming is expressed by the ⁇ Wsg value.
  • the ⁇ Wsg value of a component obtained by reshaping is preferably at most 0.19 pm, in particular 0.00 to 0.185 gm.
  • the present invention also relates to a flat steel product provided with a corrosion-protecting coating, produced by the method according to the invention, comprising at least the steps (A), (B), (C), (D), (F), (G), (H ) and (I).
  • the process according to the invention makes it possible to produce a flat steel product which, owing to the cooling strategy according to the invention in step (C) and optionally the cold rolling according to the invention carried out in step (D), has a particularly good surface condition in the deformed state. This is shown in particular by an advantageous Awsg value of the component obtained by deformation of at most 0.19 pm, in particular 0.00 to 0.185 pm.
  • the present invention preferably relates to the flat steel product according to the invention, the coating protecting against corrosion not only containing Zn and unavoidable impurities, but also containing 0.1 to 2.0% by weight of Al and optionally 0.1 to 3% by weight of Mg.
  • the flat steel product according to the invention is characterized by a particularly low frictional force in a forming tool.
  • the frictional force is determined in the context of the present invention in accordance with the multi-frottement test.
  • a sheet metal strip measuring 50 x 700 mm is pulled 5 times through a tool at high surface pressure and the friction force in [kN] is determined.
  • the tool is a flat jaw with an overlying cylinder with a 20 mm diameter through which the strip is drawn.
  • the tool material 1.3342 used has a hardness HRC> 60.
  • the test speed is 60 mm / min with a constant normal force F N of 5 kN.
  • the test length is 50 mm
  • the sample geometry is 50 x 700 mm, whereby the strip sample is cleaned and then oiled with FUCHS RP4107 and 1.5 g / m 2 per side.
  • the tool is cleaned, then one and the same metal strip is pulled through 5 times, the tool not being cleaned for each run. The tool is only cleaned after all 5 passes have been completed.
  • the friction force is then analyzed using a friction curve.
  • the frictional force of the flat steel product according to the invention is preferably less than 7.50 kN, particularly preferably 0.90 to 7.30 kN.
  • the present invention also preferably relates to the flat steel product according to the invention, the hot strip having an IMPOC value of at least 2560 A / m 2 , particularly preferably 2560 to 4500 A / m 2 .
  • the IMPOC value is measured using an IMPOC measuring device (Impulse Magnetic Process Online Controller) from EMG (year of manufacture: 2015).
  • the measuring principle is based on the magnetic measurement of a characteristic size of the stray field of a previously magnetized steel strip.
  • the IMPOC value obtained in this way shows a good correlation with material properties, including the grain size.
  • the basis of the IMPOC system is formed by two identically constructed measuring heads, which are arranged on the top and bottom of the belt are. Each measuring head contains a magnetizing coil and a highly sensitive magnetic field sensor.
  • the measuring cycles consist of a local and periodic magnetization of the moving belt by the two magnetization coils.
  • the magnetic field sensors then measure the gradient of the residual magnetic field strength on the top and bottom of the tape.
  • the two values of the upper and lower measuring probe are calculated internally and the IMPOC value is measured in A / m 2 .
  • the present invention further preferably relates to the flat steel product according to the invention, the hot strip having a grain size of less than 20 ⁇ m, preferably 10 to 20 ⁇ m.
  • the grain size is determined according to DIN EN ISO 643.
  • the present invention also preferably relates to the flat steel product according to the invention, where it has a Wsg value of less than 0.34 pm, particularly preferably 0.15 to 0.34 pm, as a cold-rolled cold strip.
  • the flat steel product can generally have all the thicknesses known to the person skilled in the art, for example 0.2 to 2.0 mm, preferably 0.5 to 1.6 mm, in each case including the coating which protects against corrosion.
  • the flat steel product obtained according to the invention in particular a steel strip, preferably has a width of 500 to 2500 mm, particularly preferably 800 to 2000 mm.
  • the steel present in the flat steel product according to the invention can generally have any composition.
  • a flat steel product is particularly preferably used, comprising a steel containing, in addition to Fe and inevitable impurities (all data in% by weight)
  • the present invention also relates to the component produced by the method according to the invention, at least comprising steps (J) and (K).
  • the present invention preferably relates to the component according to the invention, wherein it has an ⁇ Wsg value of at most 0, 190 pm, particularly preferably 0.00 to 0, 185.
  • the present invention also relates to the use of a flat steel product according to the invention or a component according to the invention in the automotive sector, in particular for commercial vehicles, in particular trucks, construction machinery and earth moving vehicles, in the industrial sector, for example as rails or telescopic rails, in the construction sector, for example as facade elements, for household appliances, in the energy sector , in shipbuilding.
  • the slabs with the thickness of approx. 255 mm produced in the continuous casting process were rolled out on a hot wide strip mill.
  • the slabs were placed in furnaces and discharged at a temperature of 1220 to 1320 ° C and then reversely pre-rolled to a pre-strip thickness in the range of 35 to 45 mm. Simultaneous descaling followed.
  • the supporting strip Before entering the finishing line at approx. 1060 ° C, the supporting strip goes through a cropping shear so that we can enter the finishing line with a straight edge, which here consists of 7 individual stands, whereby the strip is rolled thinner from stand to stand until it is reached desired WB thickness of 3.2 to 4.0 mm at a desired finish rolling temperature of 910 to 940 ° C.
  • the finished strip then runs through the cooling section and is cooled down to a defined reel temperature of 660 to 735 ° C and then rewound into a coil.
  • the hot strip then produced was then descaled in a combined pickling cold rolling line using H 2 S0 4 and immediately thereafter on a 5-stand tandem mill at a cold rolling degree of 75 to 82% according to the conditions in Table 2 to give cold strip with a thickness of 0 , 65 to 0.70 mm rolled.
  • the cold-rolled cold-rolled strip produced in this way was cleaned in a hot-dip coating system, annealed in a recrystallizing manner under an HNx atmosphere at a holding temperature of 775 to 850 ° C and then in an approximately 455 ° C hot bath of molten zinc with certain proportions of aluminum and optionally immersed magnesium at approximately the same hot strip temperature.
  • Coated flat steel products which are distinguished by a particularly high-quality surface structure can be obtained by the process according to the invention. These flat steel products can therefore be used advantageously in the automotive sector.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts, ein entsprechendes Stahlflachprodukt, ein daraus durch Umformung erhaltenes Bauteil sowie deren Verwendung im Automobilsektor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Baumaschinen und Erdreichbewegungsfahrzeuge, im Industriesektor, beispielsweise als Gehäuse oder Teleskopschienen, im Bausektor, beispielsweise als Fassadenelemente, für Haushaltsgeräte, im Energiesektor, im Schiffsbau.

Description

Verzinktes Kaltfeinblech mit verbesserten tribologischen Eigenschaften II
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts, ein entsprechendes Stahl flachprodukt, ein daraus durch Umformung erhaltenes Bauteil sowie deren Verwendung im Automobilsektor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Baumaschinen und Erdreichbewegungsfahrzeuge, im Industriesektor, beispielsweise als Gehäuse oder Teleskopschienen, im Bausektor, beispielsweise als Fassaden elemente, für Haushaltsgeräte, im Energiesektor, im Schiffsbau.
Technischer Hintergrund
Verfahren zur Beschichtung von Stahlflachprodukten, die eine vor Korrosion schützende Beschichtung auf Basis von Zn oder von Zn und Magnesium aufweisen können, sind dem Fachmann an sich bekannt.
Das Dokument US 2015/292072 Al offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachproduktes mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung, wobei nach dem Eintauchen des unbeschichteten Stahlflachproduktes in ein entsprechendes Schmelzenbad das Abstreifen des aufgebrachten flüssigen Metalls zur Einstellung der gewünschten Schichtdicke unter Verwendung einer Abstreifdüse erfolgt, wobei diese unter sehr spezifischen geometrischen Bedingungen zum Stahlflachprodukt angeordnet ist.
US 2016/339491 Al offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines mit Zink beschichteten Feinblechs. Dazu wird ein kaltgewalztes Stahlband mit einer texturierten Walze gewalzt und anschließend elektrolytisch mit einer vor Korrosion schützenden Zink-Schicht beschichtet.
In der US 2012/0107636 Al wird ein Verfahren zur Beschichtung eines Stahlflachprodukts mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung, insbesondere einer Zn-enthaltenden Beschichtung, offenbart. Nach dem eigentlichen Beschichten wird in dem Verfahren überschüssiges flüssiges Metall in einer Abstreifvorrichtung mit einer bestimmten Geometrie entfernt.
Verzinkte Kaltfeinbleche müssen für ihre Anwendung in für komplexe Außenhautteile von Automobilen neben einem exzellenten Lackerscheinungsbild auch sehr gute Umformeigenschaften aufweisen. Neben mechanisch technologischen Eigenschaften aus dem Zugversuch sind für gute Umformeigenschaften auch gute tribologische Eigenschaften wie niedrige Reibwerte sowie eine geringe Abriebneigung im Presswerkzeug bei hohen Hubzahlen ausschlaggebend. Während der Kaltumformung kann es bei einigen Außenhautstahlgüten Vorkommen, dass sich die Oberflächenstruktur derart verändert, dass diese Wellen aufwirft, die unter Umständen zu einem Schmierfilm abriss führen können und dadurch zu Reißern und ungewünscht starken Einschnürungen im Bauteil führen.
Eine gängige Prüfbedingung zur Erfassung der Oberflächenveränderung nach Umformung ist ein biaxialer Streckzug mit 3,5% oder 5% Dehnung. Üblicherweise wird die Welligkeit nur im Profilschnitt gemessen (siehe dazu SEP 1941). Jedoch sind verschiedene Messverfahren, wie die konfokale Lichtmikroskopie oder Laserscanning, darüber hinaus geeignet, die Oberfläche nicht nur entlang einer Linie, sondern auch zweidimensional in der Fläche zu erfassen. Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, dass ein Welligkeitskennwert, der aus einer solchen flächenhaften Topografiemessung bestimmt wird, das Erscheinungsbild der Oberfläche nach einer Lackierung aussagekräftiger widerspiegeln kann als ein einfacher Profilkennwert. Eine Profilfilterung erfolgt nur in einer Raumrichtung. Bei einer Flächenmessung ist die Faltungsoperation in beide laterale Richtungen möglich. Dieses ist realitätsnaher, da das Pendant zur Filterung, die Lackschicht, die Rauheit nicht linienförmig, sondern flächenhaft abdeckt.
Zur Bestimmung des flächenhaften Welligkeitskennwertes Wsg muss die Messfläche eine Breite von mindestens 0,5 mm und eine Länge von mindestens 25 mm haben. Die laterale Auflösung der Messpunkte muss mindestens 10 pm betragen. Die Höhendaten sind in der Fläche auszurichten.
Die ausgerichteten Daten werden mit einem Flächenfilter gemäß DIN EN ISO 16610-61:2012 tiefpassgefiltert. Die Gewichtsfunktion des Flächenfilters besitzt die Gleichung einer rotationssymmetrischen Gaußfunktion mit einer Grenzwellenlänge lw von 0,6 mm. Aus den Topografiemessdaten werden entlang der Messrichtung ein Profil oder mehrere Profile extrahiert, und das Profil bzw. die Profile wird/werden entsprechend der Norm DIN EN ISO 11562 mit einer Grenzwellenlänge von 5 mm hochpassgefiltert. Aus den Höhendaten wird das guadratische Mittel oder auch guadratischer Mittelwert QMW (engl, root mean sguare RMS) berechnet und so der Wsg-Wert erhalten.
Im Zuge des aktuellen Trends in der Automobilindustrie, dünnere und zum Teil füllerlose Lackiersysteme zu applizieren, wirkt sich eine umformbedingte Verschlechterung der Welligkeit signifikant auf das Lackerscheinungs bild aus. Das Lackerscheinungsbild markiert ein wichtiges Kaufkriterium bei der Anschaffung eines neuen PKWs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Stahlflachprodukt, insbesondere ein mit einer Korrosion schützenden Beschichtung versehenes Stahlflachprodukt, bereitzustellen, welches während einer Umformung, insbesondere Kaltumformung, in entsprechende Bauteile, eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit beibehält. Dieses Beibehalten der hervorragenden Oberfläche kann durch einen ÄWsg-Wert beschrieben werden. Der ÄWsg- Wert ergibt sich hierbei durch die Subtraktion des Wsg-Wertes des Bauteils bei 0% Umformgrad vom Wsg-Wert des umgeformten Bauteils. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit dem entsprechende Bauteile zuverlässig erhalten werden können.
Gelöst werden diese Aufgaben durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts, mindestens umfassend die folgenden Schritte:
(A) Bereitstellen einer Bramme,
(B) Einbringen der Bramme aus Schritt (A) in mindestens einen Warmwalzschritt, um ein Warmband zu erhalten,
(C) Abkühlen des Warmbands aus Schritt (B), und
(D) Kaltwalzen des Warmbands aus Schritt (C) in mindestens zwei Kaltwalzschritten, wobei im letzten Kaltwalzschritt die relative Dickenreduktion höchstens 1,40% an der Gesamtdickenreduktion beträgt.
Die Aufgaben werden auch gelöst durch ein mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehenes Stahlflachprodukt, und durch ein daraus erhaltenes Bauteil und durch die Verwendung des Stahlflachprodukts oder Bauteils im Automobilsektor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Baumaschinen und Erdreichbewegungsfahrzeuge, im Industriesektor, beispielsweise als Gehäuse oder Teleskopschienen, im Bau sektor, beispielsweise als Fassadenelemente, für Haushaltsgeräte, im Energiesektor, im Schiffsbau.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert beschreiben.
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer Bramme. Dem Fachmann ist der Begriff „Bramme“ an sich bekannt. Erfindungsgemäße ersetzbare Brammen weisen geeignete Abmessungen auf. Erfindungsgemäß kann die eingesetzte Bramme jede Stahlzusammensetzung aufweisen, die das daraus erhaltene Stahlflachprodukt bzw. Bauteil für die erfindungsgemäß bevorzugten Verwendungen geeignet sein lassen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (A) eine Bramme bereitgestellt, enthaltend, neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen (alle Angaben in Gew.-%)
0,00 bis 0,3 C,
0,00 bis 1 ,50 Si,
0,01 bis 4,00 Mn,
0,00 bis 0,10 P,
0,00 bis 0,02 S,
0,001 bis 2,20 AI,
bis zu 0,2 Ti+Nb,
bis 1,50 Cr+Mo,
bis zu 0,25 V,
bis zu 0,0 IN,
0,00 bis 0,20Ni,
bis zu 0,01 B und
bis zu 0,01 Ca
enthält.
Die genannte Stahlzusammensetzung der Bramme findet sich auch in dem daraus hergestellten Stahlflachprodukt wieder. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt auch das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt, wobei die genannte Stahlzusammensetzung aufweist.
Beispielsweise wird eine Bramme durch das dem Fachmann bekannte Stranggussverfahren erhalten.
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Einbringen der Bramme aus Schritt (A) in mindestens einen Warmwalzschritt, um ein Warmband zu erhalten.
Beim Warmwalzen gemäß Schritt (B) wird bevorzugt zunächst aus einer Bramme mit einer Dicke von 240 bis 270 mm, bevorzugt ca. 255 mm, ein so genanntes Vorband erzeugt. Das kann durch eine so genannte reversierende Walzung an mindestens einem Vorgerüst, welches das Band hin und her passiert, erfolgen. Man spricht hierbei von so genannten Stichen. Die Stichzahl muss bevorzugt ungerade sein, da sich das Walzgut sonst wieder rückwärts in Richtung Brammenofen bewegen würde. Die reversierende Walzung kann daher durch 1 bis 11 Walzstiche erfolgen, wobei dann aus der Bramme ein Vorband erzeugt wird mit einer Dicke von 25 bis 50 mm, bevorzugt 35 bis 45 mm. Dieses Vorband tritt dann bevorzugt in die Fertigstaffel ein, die bevorzugt aus 5 bis 9, beispielsweise 7, Fertiggerüsten besteht, wobei das Band dann von Gerüst zu Gerüst immer dünner wird. Gewalzt wird hier bevorzugt nicht reversierend, sondern nur in eine Richtung, nämlich nach vorne in Richtung Aufhaspel.
Am Ende des letzten Fertiggerüsts hat das Warmband dann bevorzugt eine Dicke von 1,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 2,5 bis 8 mm. Die reversierende Vorwalzung passiert bevorzugt bei Temperaturen zwischen 1000 bis 1350 °C, besonders bevorzugt 1020 bis 1290 °C. Bei Eintritt in die Fertigstaffel ist das Band beispielsweise 900 bis 1100 °C heiß und wir dann fertiggewalzt. Bei Austritt aus der Fertigstaffel (=entspricht Endwalztemperatur ET) beträgt die Temperatur beispielsweise 750 bis 980 °C, bevorzugt 780 bis 950 °C. Die Breite des Warmbands liegt typischerweise bei 500 bis 2500 mm, bevorzugt 800 bis 2000 mm.
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Abkühlen des Warmbands aus Schritt (B).
Der erfindungsgemäße Schritt (C) wird bevorzugt derart durchgeführt, dass die folgende Formel (I) erfüllt ist
235.351 + 15.592
fk(x) = (695.21 - 17 * fc) + 1.9
Figure imgf000005_0001
1 + C 4.017 - 1.910 * k ) worin fk(x), k und x die folgenden Bedeutungen haben: fk(x) Temperatur des Warmbands in °C nach x Sekunden in der Kühlstrecke,
k Wert von mindestens 0,24,
x Kühlzeit in s.
Das Abkühlen in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach jeder dem Fachmann bekannten Methode erfolgen, beispielsweise unter Verwendung von Wasser, Luft und/oder anderen flüssigen oder gasförmigen Kühlmedien, so lange die Bedingungen gemäß Formel (I) erfüllt sind.
In Formel (I) beschreibt fk(x) die Temperatur des Warmbands in °C nach x Sekunden Aufenthalt im Bereich zwischen letztem Fertiggerüst und Aufhaspel, entsprechend der Kühlstrecke. Verfahren zur Bestimmung dieser Temperatur sind dem Fachmann an sich bekannt. Die Temperatur des Warmbands beträgt zu Beginn von Schritt (C) beispielsweise 750 bis 980 °C, bevorzugt 780 °C bis 950 °C. x beschreibt die Kühlzeit in s. Der Beginn der Kühlzeit ist erfindungsgemäß dadurch definiert, dass die Kühlung des aus dem Warmwalzen erhaltenen Warmbandes durch ein entsprechendes Kühlmedium beginnt. Das Ende der Kühlzeit ist erfindungsgemäß so definiert, dass der Zeitpunkt ist, an dem das Stahlflachprodukt die Temperatur erreicht hat, mit der es in Schritt (D) gehaspelt wird. Die Kühlzeit x beträgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise 6 bis 16 s, bevorzugt 8 bis 14 s. k ist ein erfindungsgemäßer dimensionsloser Wert, der mindestens 0,24 beträgt. Eine erfindungsgemäß bevorzugte Obergrenze für k ist 2,00. Bevorzugt beträgt k 0,26 bis 1,20, weiter bevorzugt 0,26 bis 1, 10.
Der erfindungsgemäße, dimensionslose Wert k verknüpft in der Formel (I) die Kühlzeit x mit der Temperatur des Warmbands in °C nach x Sekunden Kühlung. Durch diese erfindungsgemäß gefundene Abkühlstrategie gelingt es, ein warmgewalztes Stahlflachprodukt zu erhalten, welches in folgenden Verfahrensschritten kaltgewalzt und gegebenenfalls mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehen wird, welches sich durch eine besondere Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere durch einen vorteilhaften ÄWsg-Wert von höchstens 0, 19 pm, insbesondere 0,00 pm bis 0,185 pm, gemessen am Umgeformten Kaltband, auszeichnet. Durch die erfindungsgemäße Abkühlstrategie kann ein Warmband, daraus ein Kaltband, daraus optional ein mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehenes Kaltband und daraus ein durch Umformung erhaltenes Bauteil, erzeugt werden, welche jeweils eine vorteilhafte Oberfläche zeigen, insbesondere wird ein Kaltband erhalten, welches den genannten vorteilhaften ÄWsg-Wert, gemessen am Umgeformten Kaltband, aufweist.
Das Warmband, welches nach Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, weist im Allgemeinen eine Dicke von 1,5 bis 10 mm, bevorzugt 2,5 bis 8 mm, auf.
Nach Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt ein Warmband vor, welches eine Temperatur von 450 bis 900 °C aufweist, bevorzugt 480 bis 830 °C. Dieses kann erfindungsgemäß bevorzugt direkt im Anschluss gehaspelt werden. Verfahren und Vorrichtungen für das Haspeln sind dem Fachmann an sich bekannt.
Erfindungsgemäß weist das erfindungsgemäße Verfahren den folgenden Schritt (D) auf:
(D) Kaltwalzen des Warmbands aus Schritt (C) in mindestens zwei Kaltwalzschritten, wobei im letzten Kaltwalzschritt die relative Dickenreduktion höchstens 1,40% an der Gesamtdickenreduktion beträgt.
Erfindungsgemäß kann vor Schritt (D) des Verfahrens das aus Schritt (C) in gehaspelter Form erhaltene Stahl flachprodukt zunächst abgehaspelt werden.
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst mindestens zwei Kaltwalzschritte, bevorzugt umfasst Schritt (D) zwei bis fünf, besonders bevorzugt fünf, Kaltwalzschritte. In Schritt (D) kann auch ein Reversiergerüst eingesetzt werden. In diesem pendelt das Walzgut hin und her, wobei der Walzspalt nach jedem Stich verringert wird.
Die gesamte Dickenreduktion aller Kaltwalzschritte beträgt beispielsweise 60 bis 90%, bevorzugt 70 bis 85%. Wesentlich für den Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die relative Dickenreduktion im letzten der mindestens zwei Kaltwalzschritte höchstens 1,40%, bevorzugt höchstens 1,35%, an der Gesamtdicken reduktion, beträgt.
Die relative Dickenreduktion im letzten der mindestens zwei Kaltwalzschritte beträgt bevorzugt mindestens 0,05%. Die genannte relative Dickenreduktion im letzten der mindestens zwei Kaltwalzschritte entspricht bevorzugt einer absoluten Dickenreduktion im letzten der mindestens zwei Kaltwalzschritte von 0,002 bis 0,038 mm. Die absolute, gesamte Dickenreduktion des Kaltwalzschrittes (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt bevorzugt 1 ,2 bis 8,0 mm, besonders bevorzugt 2,0 bis 6,4 mm.
Dass im letzten Walzschritt die Dickenreduktion lediglich höchstens 1,40% beträgt, trägt dazu bei, dass erfindungs gemäß ein kaltgewalztes, walzhartes Stahlflachprodukt erhalten wird, welches sich durch eine besondere Ober flächenbeschaffenheit, insbesondere durch einen vorteilhaften Wsg-Wert von weniger als 0,34 pm, insbesondere 0,15 bis 0,33 pm, auszeichnet. Dieser Wsg-Wert kann am walzharten Kaltfeinblech direkt nach dem Fertigungs schritt (D) gemessen ermittelt werden. Besonders durch die Kombination der Erfindungsgemäßen Verfahren (C) und (D) kann ein Kaltfeinblech erhalten werden, welches sich nach Umformung zu einem Bauteil durch einen ÄWsg-Wert von höchstens 0, 19 pm, insbesondere 0,00 bis 0, 185 pm, auszeichnet.
Das erfindungsgemäß erhaltene Kaltband kann dann in folgenden Verfahrensschritten gegebenenfalls mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehen, und in ein Bauteil umgeformt werden, welches sich durch eine besondere Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere durch einen vorteilhaften ÄWsg-Wert von höchstens 0,19 pm, insbesondere 0,00 bis 0, 185 pm, auszeichnet.
Das Kaltwalzen gemäß Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Allgemeinen mit dem Fachmann bekannten Verfahren und Vorrichtungen. Besonders bevorzugt wird in Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kaltwalzstraße mit fünf Gerüsten eingesetzt.
Erfindungsgemäß wird in Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt im letzten Schritt des Walzvorgangs eine Arbeitswalze mit einem Wsg-Wert von 0,05 bis 0,750 pm, besonders bevorzugt 0, 10 bis 0,700 pm, eingesetzt.
Des Weiteren erfolgt das Walzen im letzten Schritt des Walzvorgangs von Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt bei einer Walzkraft von 0,20 kN/mm bis 0,60 kN/mm, besonders bevorzugt 0,30 kN/mm bis 0,55/mm kN.
Nach Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Kaltband erhalten, welches eine Dicke von beispielsweise 0,20 bis 2,0 mm, bevorzugt 0,50 bis 1,6 mm, aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Verfahren, wobei sich Schritt (D) die folgenden Schritte anschließen:
(E) gegebenenfalls Reinigung des Stahlflachprodukts aus Schritt (D),
(F) rekristallisierende Glühung des Stahlflachprodukts aus Schritt (D) oder (E),
(G) optional Aufbringen einer vor Korrosion schützenden Beschichtung auf das Stahlflachprodukt aus Schritt
(F),
(Fl) Dressieren des Stahlflachprodukts,
(I) Haspeln des beschichteten Stahlflachprodukts aus Schritt (J), wobei die Schritte in der Reihenfolge (E), (F), (G), (Fl) und (I) oder (E), (F), (Fl), (G) und (I) durchgeführt werden. Der optionale Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Reinigung des Stahlflachprodukts aus Schritt (D).
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Allgemeinen nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Die Reinigung kann mechanisch durch Bürsten, alkalisch durch entsprechende Reinigungsmittel, beispielsweise enthaltend Tenside und/oder Entschäumer, und/oder elektrolytisch, beispielsweise durch abwechselndes Schalten des Bandes als Kathode und Anode, erfolgen. Die drei genannten Verfahren können einzeln oder üblicherweise in Kombination verwendet werden. Gegebenenfalls kann auch eine thermische Reinigung an offener Flamme erfolgen.
Gegebenenfalls kann das Stahlflachprodukt nach der Reinigung getrocknet werden, beispielsweise bei erhöhter Temperatur und/oder unter Verwendung von Luftdüsen.
Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine rekristallisierende Glühung des Stahlflachprodukts aus Schritt (D) oder (E).
In Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Glühtemperatur bevorzugt 650 bis 900 °C, besonders bevorzugt 750 bis 850 °C. Die Glühdauer in s beträgt in Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt 190 bis 500 s, besonders bevorzugt 200 bis 300 s. Der im Glühofen vorliegende Taupunkt beträgt in Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt -60 bis +10 °C, besonders bevorzugt -40 bis 0 °C.
Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Allgemeinen in allen dem Fachmann bekannten Vorrichtungen durchgeführt werden. Bevorzugte Vorrichtungen für Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bevorzugt kontinuierlich arbeitende Öfen, beispielsweise Durchlaufglühofen einer FBA (Feuerbeschichtungs anlage) oder eine Contiglühung, oder nicht kontinuierlich arbeitende Öfen, beispielsweise durch Haubenglühen.
Der optionale Schritt (G) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Aufbringen einer vor Korrosion schützenden Beschichtung auf das Stahlflachprodukt aus Schritt (F). Verfahren zum Aufbringen von vor Korrosion schützenden Beschichtungen sind dem Fachmann an sich bekannt. Bevorzugt wird als vor Korrosion schützende Beschichtung eine Zink enthaltende Beschichtung aufgebracht. Bevorzugt wird eine Zink enthaltende Beschichtung durch ein dem Fachmann bekanntes Schmelztaucherfahren, durch elektrolytische Abscheidung oder eine Beschichtung aus der Gasphase (CVD- oder PVD-Verfahren) aufgebracht. Verfahren zum Schmelztauchbeschichten sind beispielsweise beschrieben in US 2015/292072 Al, US 2016/339491 Al, US 2012/0107636 Al und der eigenen Anmeldung DE 10 2017 216 572.3. Elektrolytische Verfahren zur Abscheidung einer Zink enthaltenden Schicht sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und beispielsweise beschrieben in WO 2015/114405. CVD- bzw. PVD-Verfahren sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. Schritt (G) muss nicht erfolgen.
Wird die vor Korrosion schützende Beschichtung durch ein Schmelztauchverfahren aufgebracht, so werden die Schritte in der Reihenfolge (E), (F), (G), (H) durchgeführt. Wird die vor Korrosion schützende Beschichtung elektrolytisch aufgebracht, so werden die Schritte in der Reihen folge (E), (F), (H), (G) durchgeführt.
Bevorzugt wird erfindungsgemäß eine vor Korrosion schützende Beschichtung aufgebracht, enthaltend 0, 1 bis 2,0 Gew.-% AI und optional 0, 1 bis 3 Gew.-% Mg, Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen. Weiter bevorzugt wird die vor Korrosion schützende Beschichtung durch Schmelztauchbeschichten aufgebracht.
Die vorliegenden Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei Schritt (G) durch Schmelztauchbeschichten in einem Schmelzenbad erfolgt, enthaltend 0, 1 bis 2,0 Gew.-% AI und optional 0, 1 bis 3 Gew.-% Mg, Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen.
Nach dem Beschichten des Stahlflachprodukts mit der vor Korrosion schützenden Beschichtung wird durch dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise unter Verwendung von Abstreifdüsen, die gewünschte Schichtdicke bzw. das gewünschte Auflagengewicht eingestellt. Die vor Korrosion schützende Beschichtung liegt erfindungs gemäß bevorzugt in einem Auflagengewicht von 20 bis 100 g/m2, bevorzugt 30 bis 80 g/m2, jeweils pro Seite des Stahlflachprodukts, vor.
Die aufgebrachte, vor Korrosion schützende Beschichtung kann optional diffusionsgeglüht werden, beispielsweise bei 450 bis 550 °C, so dass sich ein Fe-Gehalt von 0, 1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 10 Gew.-%, in der vor Korrosion schützenden Beschichtung einstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die vor Korrosion schützende Beschichtung diffusionsgeglüht wird.
Schritt (H) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Dressieren des Stahlflachprodukts aus Schritt (G).
Schritt (H) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise wird das Dressieren gemäß Verfahrensschritt (E) durch texturierte Walzen durchgeführt.
Dem Fachmann bekannte Verfahren, die hier angewendet werden können sind beispielsweise
• SBT (shot blast texturing), hierbei wird die Walze mechanisch beschossen, d.h. es werden Partikel aus der Walze herausgeschlagen;
• EDT (electrical Discharge Texturing), hier werden oszillierende Elektroden an der rotierenden Walze angebracht, durch den Stromfluss schmilzt die Walzenoberfläche lokal auf, beim Ausschalten des Stromes implodieren Gasblasen, die sich an der Oberfläche gebildet haben und Material wird herausgeschleudert;
• LT (Laser Texturing), hierbei schmilzt ein präziser Laser die Walzenoberfläche lokal auf, Schmelze wird durch Druck des Plasmas oder Inertgas ausgetrieben;
• EBT (Electron Beam Texturing) ähnlich LT-Verfahren, aber mit Elektronenstrahl statt Laserstrahl;
• ECD (Electro Chemical Deposition), hierbei wird kein Material herausgetrieben, sondern gesteuertes Aufbringen von Material durch elektrolytisches Hartverchromen der Walze (als Kathode), Steuerung der Spannung zwischen Anodenkäfig und Walze ergibt strukturierten Auftrag. Bevorzugt werden erfindungsgemäß EDT-texturierte Walzen eingesetzt.
Die Rauheiten Ra der eingesetzten Arbeitswalzen betragen dabei bevorzugt kleiner oder gleich 4,0 gm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2,7 gm, ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleiche 2,2 gm. Erfindungsgemäß beträgt die Arbeitswalzen rau heit bevorzugt mindestens 0,5 gm.
Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Haspeln des beschichteten Stahlflachprodukts aus Schritt (H). In Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das aus Schritt (H) erhaltene mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehene Stahlflachprodukt gehaspelt, d.h. zu einem Coil aufgewickelt. Das Haspeln in Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
Das durch das erfindungsgemäße Verfahren umfassend wenigstens die Schritte (A), (B), (C), (D), (F), (G), (H) und (I) erhaltene Stahlflachprodukt ist aufgrund der oben beschriebenen Vorteile besonders geeignet, durch Umformen zu Bauteilen weiterverarbeitet zu werden, die beispielsweise als Außenhaut von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, eingesetzt werden .
Die vorliegende Erfindung betrifft daher des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, umfassend mindestens die folgenden Schritte:
(J) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, optional mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung, durch das erfindungsgemäße Verfahren, und
(K) Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (J), um das Bauteil zu erhalten.
Schritt (J) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen eines Stahlflachprodukts mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung durch das erfindungsgemäße Verfahren. Dieses erfindungsgemäße Verfahren umfasst mindestens die Schritte (A), (B), (C), (D), (F), (G), (H) und (I) wie oben beschrieben .
Aus Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens geht das Stahlflachprodukt in gehaspelter Form als Coil hervor. Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, das aus Schritt (I) erhaltene Stahlflachprodukt vor Schritt (J) abzurollen und gegebenenfalls zu richten und/oder zu reinigen. Beispielsweise durchläuft das Stahlflachprodukt nach dem Abrollen einen Prozessorrichtrollensatz, insbesondere zur Einebnung etwaiger Unebenheiten, wird dann in Platinen der gewünschten Form geschnitten und bei Bedarf mit dem Fachmann bekannten Verfahren behandelt, beispielsweise Ölung, Reinigung etc.
Schritt (K) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (J), um das Bauteil zu erhalten . Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt. Bevorzugt erfolgt Schritt (K) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Kaltumformen . Dazu wird zunächst das bevorzugt als Stahlband erhaltene Stahlflachprodukt in entsprechende Bleche bzw. Platinen geschnitten bzw. gestanzt. Diese Bleche oder Platinen werden dann in ein entsprechendes Umformwerkzeug eingelegt und unter Druck umgeformt. Die vorliegende Erfindung stellt ein Stahlflachprodukt bereit, welches aufgrund der erfindungsgemäß bevorzugten Behandlung beim Abkühlen nach dem Warmwalzen in Schritt (C) und durch das erfindungsgemäße Kaltwalzen in Schritt (D), eine sehr gute Welligkeit, ausgedrückt durch den Wsg-Wert, aufweist. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht des Weiteren darin, dass sich die vorteilhafte Welligkeit auch in einem Umformvorgang, insbesondere einem Kaltumformen, nicht stark verändert. Die Veränderung des WsgO%-Wertes vor bzw. nach dem Umformen wird durch den ÄWsg-Wert ausgedrückt. Der ÄWsg-Wert eines durch Umformung erhaltenen Bauteils liegt erfindungsgemäß bevorzugt bei höchstens 0,19 pm, insbesondere 0,00 bis 0, 185 gm, auszeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehenes Stahlflachprodukt, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren umfassend mindestens die Schritte (A), (B), (C), (D), (F), (G), (H) und (I). Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, ein Stahlflachprodukt herzustellen, welches aufgrund der erfindungsgemäß erfolgten Ab küh Strategie in Schritt (C) und gegebenenfalls dem erfindungsgemäß durchgeführten Kaltwalzen gemäß Schritt (D) eine besonders gute Oberflächenbeschaffenheit im umgeformten Zustand aufweist. Dies zeigt sich insbesondere durch einen vorteilhaften ÄWsg-Wert des durch Umformung erhaltenen Bauteils von höchstens 0, 19 pm, insbesondere 0,00 bis 0,185 pm.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt, wobei die vor Korrosion schützende Beschichtung neben Zn und unvermeidbaren Verunreinigungen 0, 1 bis 2,0 Gew.-% AI und optional 0, 1 bis 3 Gew.-% Mg enthält.
Das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt zeichnet sich durch eine besonders niedrige Reibkraft in einem Umformwerkzeug aus. Die Reibkraft wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß dem Multi-Frottement- Test bestimmt. Dabei wird ein Blechstreifen der Abmessung 50 x 700 mm bei hoher Flächenpressung 5 mal durch ein Werkzeug gezogen und die Reibkraft in [kN] dabei ermittelt. Beim Werkzeug handelt es sich um eine Flachbacke mit aufliegendem Zylinder mit 20 mm Durchmesser, durch die der Streifen gezogen wird. Der verwendete Werkzeugwerkstoff 1.3342 hat hierbei eine Härte HRC > 60. Die Prüfgeschwindigkeit beträgt 60 mm/min bei einer konstanten Normalkraft FN von 5 kN. Die Prüflänge beträgt 50 mm, die Probengeometrie beträgt 50 x 700 mm, wobei die Streifenprobe gereinigt und anschließend definiert mit dem Öl FUCHS RP4107 und 1,5 g/m2 je Seite eingeölt wird. Vor Versuchsbeginn wird das Werkzeug gereinigt, anschließend ein und derselbe Blechstreifen 5 mal durchgezogen, wobei das Werkzeug je Durchgang zunächst nicht gereinigt wird. Erst nachdem alle 5 Durchgänge absolviert wurden, wird das Werkzeug gereinigt. Analysiert wird anschließend die Reibkraft durch einen Reibkurvenverlauf. Die Reibkraft des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts beträgt bevorzugt weniger als 7,50 kN auf, besonders bevorzugt 0,90 bis 7,30 kN.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch bevorzugt das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt, wobei es als Warmband einen IMPOC-Wert von mindestens 2560 A/m2, insbesondere bevorzugt 2560 bis 4500 A/m2, aufweist.
Der IMPOC-Wert wird erfindungsgemäß mit einem IMPOC-Messgerät (Impulse Magnetic Process Online Controller) der Firma EMG gemessen (Herstelljahr: 2015). Das Messprinzip basiert auf der magnetischen Messung einer charakteristischen Größe des Streufeldes eines zuvor magnetisierten Stahlbandes. Der so gewonnene IMPOC-Wert weist eine gute Korrelation mit Werkstoffeigenschaften auf, u.a. auch die Korngröße. Die Basis des IMPOC- Systems bilden zwei identisch aufgebaute Messköpfe, die an der Ober- und Unterseite des Bandes angeordnet sind. Jeder Messkopf enthält eine Magnetisierungsspule und einen hochempfindlichen Magnetfeldsensor. Die Messzyklen bestehen aus einer lokalen und periodischen Magnetisierung des laufenden Bandes durch die beiden Magnetisierungsspulen. Anschließend messen die Magnetfeldsensoren den Gradienten der magnetischen Rest feldstärke auf Ober-, Und Unterseite des Bandes. Die beiden Werte der oberen und unteren Messsonde werden intern verrechnet und es ergibt sich der IMPOC-Wert gemessen in A/m2.
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung bevorzugt das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt, wobei es als Warmband eine Korngröße von weniger als 20 pm, bevorzugt 10 bis 20 gm, aufweist. Die Korngröße wird nach DIN EN ISO 643 bestimmt.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch bevorzugt das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt, wobei es als walzhartes Kaltband einen Wsg-Wert von weniger als 0,34 pm, besonders bevorzugt 0,15 bis 0,34 pm, aufweist.
Das Stahlflachprodukt kann nach dem Kaltwalzen im Allgemeinen alle dem Fachmann bekannte Dicken aufweisen, beispielsweise 0,2 bis 2,0 mm, bevorzugt 0,5 bis 1 ,6 mm, jeweils inklusive der vor Korrosion schützenden Beschichtung. Das erfindungsgemäß erhaltene Stahlflachprodukt, insbesondere ein Stahlband, weist bevorzugt eine Breite von 500 Bis 2500 mm, besonders bevorzugt 800 bis 2000 mm, auf.
Der in dem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt vorliegende Stahl kann im Allgemeinen jedwede Zusammen setzung aufweisen. Besonders bevorzugt ist ein Stahlflachprodukt eingesetzt, umfassend einen Stahl, enthaltend neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen (alle Angaben in Gew.-%)
0,00 bis 0,3 C,
0,00 bis 1 ,50 Si,
0,01 bis 4,00 Mn,
0,00 bis 0,10 P,
0,00 bis 0,02 S,
0,001 bis 2,20 AI,
bis zu 0,2 Ti+Nb,
bis 1,50 Cr+Mo,
bis zu 0,25 V,
bis zu 0,01 N,
0,00 bis 0,20 Ni,
bis zu 0,01 B und
bis zu 0,01 Ca
enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch das Bauteil, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren, mindestens umfassend die Schritte (J) und (K).
Erfindungsgemäß bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Bauteil, wobei es einen ÄWsg-Wert von höchstens 0, 190 pm, besonders bevorzugt 0,00 bis 0, 185, aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts oder eines erfindungsgemäßen Bauteils im Automobilsektor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Baumaschinen und Erdreichbewegungsfahrzeuge, im Industriesektor, beispielsweise als Gehäuse oder Teleskop schienen, im Bausektor, beispielsweise als Fassadenelemente, für Haushaltsgeräte, im Energiesektor, im Schiffs bau.
Die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens genannten Details und bevorzugten Ausführungsformen gelten für die erfindungsgemäßen Stahlflachprodukte, das Bauteil und die Verwendung entsprechend.
Beispiele
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
Eingesetzt wurden die Stähle I und II mit den in Tabelle 1 gezeigten Analysen.
Die im Stranggussverfahren erzeugten Brammen mit einer Dicke von ca. 255 mm wurden an einer Warmbreit bandstraße ausgewalzt. Dabei wurden die Brammen in Öfen eingebracht und bei einer Temperatur von 1220 bis 1320 °C ausgetragen und anschließend reversierend vorgewalzt auf eine Vorbanddicke im Bereich von 35 bis 45 mm. Simultan folgte eine regelmäßige Entzunderung. Vor Eintritt in die Fertigstaffel bei ca. 1060 °C durchläuft das Vorband eine Schopfschere, um mit gerader Kante in die Fertigstaffel eintreten zu können, die hier aus 7 Einzel gerüsten besteht, wobei das Band von Gerüst zu Gerüst dünner gewalzt wird bis zum Erreichen der gewünschten WB-Dicke von 3,2 bis 4,0 mm bei einer gewünschten Endwalztemperatur von 910 bis 940 °C. Anschließende durchläuft das sodann erzeugte Fertigband die Kühlstrecke und wird auf eine definierte Haspeltemperatur von 660 bis 735 °C heruntergekühlt und anschließend zu einem Coil aufgehaspelt.
Das sodann erzeugte Warmband wurde anschließend in einer kombinierten Beize-Kaltwalzlinie unter Einsatz von H2S04 entzundert und unmittelbar danach an einer 5-gerüstigen Tandemstraße bei einem Kaltwalzgrad von 75 bis 82% gemäß den Bedingungen gemäß Tabelle 2 zu Kaltband mit einer Dicke von 0,65 bis 0,70 mm ausgewalzt. Im nächsten Schritt wurde das so erzeugte walzharte Kaltband in einer Feuerbeschichtungsanlage gereinigt, rekristallisierend unter einer HNx-Atmosphäre bei einer Haltetemperatur von 775 bis 850 °C geglüht und anschließend in ein ca. 455 °C heißes Bad aus geschmolzenem Zink mit bestimmten Anteilen an Aluminium sowie optional Magnesium bei in etwa ebenso heißer Bandtemperatur eingetaucht. Nach dem Auftauchen passierte das Band eine Abstreifdüse, um die Auflage des metallischen Überzugs im Bereich von ca. 7 pm einzustellen. Das sodann beschichtete Band wurde anschließend in Linie dressiert bei einem Nachwalzgrad von 0,5 bis 1,7%, besäumt, geölt und anschließend zu einem Ring aufgewickelt. An den so erhaltenen Stahlbändern wurden die Eigenschaften gemäß Tabelle 3 bestimmt. abelle 1: eingesetzte Stahlsorten
Figure imgf000014_0001
lle Angaben in Gew.-%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen abelle 2: erfindungsgemäße Beispiele und Vergleichsbeispiele
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000015_0001
Vergleichsversuch
Tabelle 3: erfindungsgemäße Beispiele und Vergleichsbeispiele
Figure imgf000016_0001
V Vergleichsversuch
Multifrottement-Versuch Gewerbliche Anwendbarkeit
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können beschichtete Stahlflachprodukte erhalten werden, die sich durch eine besonders hochwertige Oberflächenstruktur auszeichnen. Daher können diese Stahlflachprodukte vorteilhaft im Automobilbereich eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts, mindestens umfassend die folgenden Schritte:
(A) Bereitstellen einer Bramme,
(B) Einbringen der Bramme aus Schritt (A) in mindestens einen Warmwalzschritt, um ein Warmband zu erhalten,
(C) Abkühlen des Warmbands aus Schritt (B), und
(D) Kaltwalzen des Warmbands aus Schritt (C) in mindestens zwei Kaltwalzschritten, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Kaltwalzschritt die relative Dickenreduktion höchstens 1,40% an der Gesamtdickenreduktion beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (C) derart durchgeführt wird, dass die folgende Formel erfüllt ist
235.351 + 15.592
fk(x) = (695.21 - 17 * fc) +
x 1.9
Figure imgf000018_0001
1 + C 4.017 - 1.910 * k ) worin fk(x), k und x die folgenden Bedeutungen haben: fk(x) Temperatur des Warmbands in °C nach x Sekunden in der Kühlstrecke,
k Wert von mindestens 0,24,
x Kühlzeit in s.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an Schritt (D) die folgenden Schritte anschließen:
(E) gegebenenfalls Reinigung des Stahlflachprodukts aus Schritt (D),
(F) rekristallisierende Glühung des Stahlflachprodukts aus Schritt (D) oder (E),
(G) optional Aufbringen einer vor Korrosion schützenden Beschichtung auf das Stahlflachprodukt aus Schritt (F),
(H) Dressieren des Stahlflachprodukts,
(I) Haspeln des beschichteten Stahlflachprodukts aus Schritt (J), wobei die Schritte in der Reihenfolge (E), (F), (G), (H) und (I) oder (E), (F), (H), (G) und (I) durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (G) durch Schmelztauchbeschichten in einem Schmelzenbad erfolgt, enthaltend 0, 1 bis 2,0 Gew.-% AI und optional 0, 1 bis 3 Gew.-% Mg, Rest Zn und unvermeidbare Verunreinigungen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachprodukt neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen (alle Angaben in Gew.-%)
0,00 bis 0,3 C,
0,00 bis 1,50 Si,
0,01 bis 4,00 Mn,
0,00 bis 0, 10 P,
0,00 bis 0,02 S,
0,001 bis 2,20 AI,
bis zu 0,2 Ti+Nb,
bis 1,50 Cr+Mo,
bis zu 0,25 V,
bis zu 0,01N,
0,00 bis 0,20Ni,
bis zu 0,01B und
bis zu 0,01 Ca
enthält.
6. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, umfassend mindestens die folgenden Schritte:
(J) Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, optional mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung, durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, und
(K) Umformen des Stahlflachprodukts aus Schritt (J), um das Bauteil zu erhalten.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen in Schritt (K) durch Kaltumformen erfolgt.
8. Mit einer vor Korrosion schützenden Beschichtung versehenes Stahlflachprodukt, hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7.
9. Stahlflachprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es als Warmband einen IMPOC-Wert von 2560 bis 4500 A/m2 aufweist.
10. Stahlflachprodukt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es als walzhartes Kaltband einen Wsg- Wert von weniger als 0,34 pm aufweist.
11. Stahlflachprodukt nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Reibkraft von weniger als 7,50 kN aufweist.
12. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es als Warmband eine Korngröße von weniger als 20 pm aufweist.
13. Bauteil, hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 6 oder 7.
14. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass einen ÄWsg-Wert von höchstens 0, 19 pm aufweist.
15. Verwendung eines Stahlflachprodukts nach einem der Ansprüche 8 bis 12 oder eines Bauteils nach Anspruch 13 oder 14 im Automobilsektor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Baumaschinen und Erdreichbewegungsfahrzeuge, im Industriesektor, beispielsweise als Gehäuse oder Teleskopschienen, im Bausektor, beispielsweise als Fassadenelemente, für Haushaltsgeräte, im Energiesektor, im Schiffsbau.
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