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DE102009051673B3 - Herstellung von Galvannealed-Blechen durch Wärmebehandlung elektrolytisch veredelter Bleche - Google Patents

Herstellung von Galvannealed-Blechen durch Wärmebehandlung elektrolytisch veredelter Bleche Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Stahlband mit einer kathodischen Korrosionsschutzbeschichtung, wobei das Stahlband warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt wird, wobei das Stahlband einer elektrolytischen Verzinkung unterzogen wird und das Stahlband nach der elektrolytischen Verzinkung in einem Haubenglühofen bei Temperaturen von 250°C bis 350°C für einen Zeitraum von 4 bis 48 Stunden wärmebehandelt und dadurch eine Zink-Eisen-Schicht erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von beschichteten Stahlblechen.
  • Es ist bekannt, Stahlbleche mit einem Überzug eines Metalls herzustellen, um das Stahlblech von Korrosion zu schützen.
  • Man unterscheidet hierbei grundsätzlich zwischen sogenannten Barriereschutzschichten und kathodisch wirkenden Schutzschichten.
  • Barriereschutzschichten sind insbesondere Schutzschichten, die aus Aluminium, Zinn oder Chrom bestehen, wobei hierfür beispielsweise eine Aluminiumlegierung durch sogenanntes Schmelztauchbeschichten auf ein Stahlband aufgebracht wird.
  • Die am weitesten verbreitete Korrosionsschutzschicht mit kathodischer Wirkung ist eine Zinkbeschichtung, wobei die Wirkung insbesondere darauf beruht, dass bei einer Beschädigung der Zinkschicht auf dem Stahl bis auf das Stahlsubstrat herunter zunächst das Zink als chemisch unedleres Metall korrodiert wird und so das Stahlsubstrat schützt.
  • Bei den Zinkbeschichtungen gibt es wiederum Reinzinkbeschichtungen, Zinkbeschichtungen mit einem geringen Aluminiumanteil, Zinkbeschichtungen mit einem Aluminiumanteil von etwa 5% (Galfan) und Zink-Aluminiumbeschichtungen mit etwa je hälftigen Anteilen von Zink und Aluminium.
  • Diese Beschichtungen werden ebenfalls im Schmelztauchverfahren aufgebracht, wobei ein vorerwärmtes Stahlband durch ein Zinkbad bzw. Zinklegierungsbad geführt wird.
  • Eine Besonderheit stellen sogenannte Galvannealed-Schichten dar, bei denen zunächst mit einer Feuerverzinkung eine Zink- bzw. Zink-Legierungsschicht auf eine Stahlsubstrat aufgebracht wird und anschießend eine Glühung derart vorgenommen wird, dass es zu einer Diffusionsreaktion zwischen dem Eisen des Stahlsubstrats und dem Zink kommt, so dass sich eine Zink-Eisen-Legierungsschicht bildet. Eine solche Schicht wird als Galvanealed-Schicht bezeichnet.
  • Eine solche Galvannealed-Schicht wird bei Glühtemperaturen von 480°C bis 600°C in kontinuierlichen Durchlauföfen erzeugt, in denen das Band nach dem Verzinken durchläuft.
  • Die DE 10 2007 019 196 A1 betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von flexibel gewalztem Bandmaterial mit einer kathodischen Korrosionsschutzschicht, wobei bei diesem Verfahren flexibel gewalztes Material, d. h. Stahlband mit über die Länge unterschiedlichen Stahlbanddicken u. a. elektrolytisch verzinkt und anschließend geglüht wird, wobei die Glühbehandlung bei < 420°C durchgeführt wird.
  • Aus der DE 10 2007 013 739 B3 ist ein Verfahren zum flexiblen Walzen von beschichteten Stahlbändern bekannt, wobei diese Stahlbänder auch elektrolytisch verzinkt sein können und kontinuierlich geglüht werden.
  • Aus der DE 10 2004 023 886 B4 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veredelung von flexibel gewalztem Bandmaterial bekannt, bei dem flexibel gewalztes Bandmaterial mit periodisch veränderlicher Materialdicke kontinuierlich durch eine Behandlungslinie aus Glühstrecke, Abschreckeinheit, Vorheizeinheit und Zinkpott geführt und dadurch wärmebehandelt und feuerverzinkt wird, wobei die Eintrittstemperatur für den Zinkpott am flexibel gewalztem Band durch Variation der Heizenergie in der Vorheizeinheit in Abhängigkeit von der Banddicke auf einen konstanten Wert geregelt wird und die Zinkauftragsdicke durch Abstandsvariation von Ablassdüsen zum flexibel gewalztem Band in Abhängigkeit von der Banddicke auf einen konstanten Wert geregelt wird.
  • Aus der DE 10 2004 023 886 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Veredelung von flexibel gewalztem Bandmaterial bekannt, wobei das Kaltband ein auf seinen Dickenverlauf abgestimmtes Eigenschaftsprofil besitzen soll, wobei eine erste Glühbehandlung bei Temperatur zwischen 500°C und 600°C erfolgt, anschließend das Kaltband auf vordefinierte Dickenverläufe derart gewalzt wird, dass das flexibel gewalzte Kaltband in Walzrichtung zumindest ein Bereich höherer Dicke und ein Bereich geringerer Dicke aufweist und eine zweite Glühbehandlung folgt, bei der die Temperatur höher als bei der ersten Glühbehandlung erfolgt.
  • Auf derart flexibel gewalzten Bändern eine sogenannte Galvannealed-Schicht aufzubringen, stößt jedoch auf Probleme. Das Aufbringen der Galvannealed-Beschichtung erfolgt üblicherweise über den Weg einer Feuerverzinkung mit einer anschließenden kontinuierlichen Inline-Wärmebehandlung. Hiermit könnten jedoch Stahlgüten, die über eine Schmelztauchverzinkung nicht oder mit großem Aufwand hergestellt werden können, nicht mit einer Galvannealed-Beschichtung versehen werden. Hierzu gehören isotrope Stähle, hoherfeste Stähle mit Festigkeiten > 1.000 MPa und die zuvor genannten flexibel gewalzten Bänder. Gerade bei flexibel gewalzten Bändern ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Blechdicke in einer Schmelztauchverzinkungsanlage sowohl innenhomogene mechanische Eigenschaften als auch unterschiedliche Zink-Eisen-Wachstumsfortschritte, da sich bei Inline-Verfahren selbstverständlich die dicken Bereiche anders aufheizen als die dünnen Bereiche und dementsprechend andere Diffusionsgeschwindigkeiten zwischen Zink und Eisen vorliegen müssen.
  • Die Herstellung eines flexibel gewalzten Bandes mit einer Galvannealingbeschichtung an einer FVZ-Anlage erscheint jedoch auch aus anderen Gründen kaum machbar. Selbst bei einer Induktions-Galvannealing-Anlage wäre die Leistungssteuerung in der geforderten Exaktheit (Variation der Spulenleistung um einen Faktor bis zu zwei und mehr innerhalb weniger Zentimeter Positioniergenauigkeit) schwer darstellbar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Herstellen von flexibel gewalzten oder isotropen oder höherfesten, galvannealed-beschichteten Stahlbändern zu schaffen. Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Erfindungsgemäß werden die Probleme durch unterschiedliche Temperaturen im flexibel gewalzten Band dadurch umgangen, dass das Band nicht feuerverzinkt sondern elektrolytisch verzinkt wird, so dass unterschiedliche Aufbauhöhen von Zink-Eisen-Phasen aufgrund von Temperaturunterschieden des Bandes beim Feuerverzinken schon vermieden werden. In gleicher Weise werden Probleme beim Feuerverzinken von isotropen oder höherfesten Stählen vermieden.
  • Erfindungsgemäß wird zudem die Galvannealed-Schicht nicht inline kontinuierlich erzeugt, sondern die Galvannealed-Schicht-Bildung erfolgt unter Schutzgas in einer Haubenglühe. Zudem wird erfindungsgemäß die Temperatur der Glühung herabgesetzt, wobei erfindungsgemäß Temperaturen von etwa 300°C bei Haltezeiten von etwa 20 Stunden eingehalten werden.
  • Aufgrund der langsamen Aufheizung in der Haubenglühe erfolgt eine gleichmäßige Erwärmung des Bandes, so dass die Zink-Eisen-Reaktion auch in unterschiedlich dicken Bandbereichen sehr gleichmäßig erfolgt.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein Band flexibel kalt gewalzt, in einer Haubenglühe eine Rekristallisierungsglühe durchgeführt, bei etwa 650°C für 24 Stunden, nachfolgend das Band dressiert und elektrolytisch verzinkt und nachfolgend der Galvannealing-Schritt in der Haubenglühe durchgeführt.
  • Bei der Erfindung ist somit von Vorteil, dass ein Stahlband mit periodisch wechselnder Blechdicke (flexibel gewalztes Band (tailor rolled blank)) mit einem hochwertigen kathodischen Korrosionsschutz versehen werden kann, der eine gute Schweißeignung besitzt, wobei in vorteilhafter Weise sowohl isotrope und höherfeste Stähle und andere Stahlsorten ebenso mit einer Galvanealed-Schicht versehen werden können.
  • Darüber hinaus ist von Vorteil, dass erfindungsgemäß Galvanealed-Bleche mit sehr niedrigen Galvannealed-Schichtauflagen hergestellt werden können, was einerseits durch die elektrolytische Verzinkung und andererseits durch die schonende Kühlung ermöglicht wird.
  • Erfindungsgemäß können auch isotrope und höherfeste Stähle, die einer Feuerverzinkung nur schwer zugänglich sind, mit einer Galvannealed-Schicht versehen werden, wenn sich an die elektrolytische Verzinkung der beschriebene erfindungsgemäße Haubenglühschritt anschließt.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen von Stahlband mit einer kathodischen Korrosionsschutzbeschichtung, wobei das Stahlband warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt wird, wobei das Stahlband einer elektrolytischen Verzinkung unterzogen wird und das Stahlband nach der elektrolytischen Verzinkung in einem Haubenglühofen bei Temperaturen von 250°C bis 350°C für einen Zeitraum von 4 bis 48 Stunden wärmebehandelt und dadurch eine Zink-Eisen-Schicht erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband flexibel kaltgewalzt derart ist, dass das Stahlband über die Länge und/oder Breite periodisch unterschiedliche Dicken aufweist und/oder ein Stahlband mit isotropen oder höherfesten Eigenschaften verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexibel gewalzte Band vor der elektrolytischen Verzinkung einer Rekristallisationsglühung im Haubenofen bei 550°C bis 650°C oder in einer Kontiglühe unterzogen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der elektrolytisch aufgebrachten Zinkschicht zwischen 2 μm und 10 μm liegt.
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