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DE2063605A1 - Verfahren zur Herstellung von kalt gewalztem, besonders gut tiefziehfahigem Stahl - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von kalt gewalztem, besonders gut tiefziehfahigem Stahl

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DE2063605A1
DE2063605A1 DE19702063605 DE2063605A DE2063605A1 DE 2063605 A1 DE2063605 A1 DE 2063605A1 DE 19702063605 DE19702063605 DE 19702063605 DE 2063605 A DE2063605 A DE 2063605A DE 2063605 A1 DE2063605 A1 DE 2063605A1
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DE
Germany
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steel
rolled
cold
less
hot
Prior art date
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Pending
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DE19702063605
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English (en)
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Haruo Hashimoto Yukio Ohkubo Masuta Yokohama Kanagawa Gonda Hisashi Tokio Tanaka Nobuo Matsudo Kazuo Shimomura Takayoshi Fukuyama Hiroshima Kubotera, (Japan) R
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • 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
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    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0421—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the working steps
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

Patentanwalt Patentanwälte
Dr. phH. Gerhard Henkel Dr· rer· nat· Wolf-Dieter Henkel
757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern
Waidgasse 20 8 München 90 Tel.: (07221) 63427 9 Π R ? R Π S Eduard-Schmld-Stf. 2 T.l.gr.-Adr.: Ellipsoid Bad.n-B.dtn L U ° Q ö U ^ Tel.: (0811) 225197 Ttltgr.-Adr.s Ellipsoid Mlindian
Γ Π
Nippon Kokan Kabushiki Kaisha
Tokio, Japan Telefon - Nr.
66 31 97
Ab 16.9.70 neue
L -I-
Unstr Zeldwi:
Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem, besonders gut
tiefziehfähigem Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Tiefzieh-Stahl durch eine Kombination eines speziellen Entgasungsverfahren, besonderer Warmwalzbedingungen und eines kurzen schnellen Glühvorgangs, wie z.B, durch kontinuierliches Glühen.
Bei den bekannten Verfahren werden kaltgewalzte Stahlbleche für das Tiefziehen im allgemeinen dadurch hergestellt, daß die Bleche längere Zeit in einem Kasten-Glühofen erwärmt werden.
Das herkömmliche Verfahren erfordert jedoch eine lange Glühzeit und beträchtlichen Raum für den Einbau der Glühofenanlage. Weiterhin war es bisher unmöglich, die gesamte Länge eines Coils gleichmäßig zu erwärmen und durchgehend gleichmäßige Qualität zu erzielen. Andererseits besitzt das kontinuierliche Glühverfahren Vorteile, wie beispielsweise einen hohen Glüh-Wirkungsgrad je Einheit und die Qualitäts-Gleichmäßigkeit in Richtung der Coil-Länge, Gleichzeitig hat aber das kontinuierliche Glühverfahren Nachteile, wie z.B. den des unzureichenden Kornwachstums infolge der schnellen
109820/1161 " 2'"
Erwärmung und kurzen Durchglüh- bzw. Einwirk-Zeit, wobei es unmöglich ist, ein Kornwachstum in der für das Tiefziehen vorteilhaften Richtung zu erzielen. Außerdem ist eine Ausscheidung von Kohlenstoff als Karbide im Stahl infolge des schnellen Abschreckens nach dem Durchglühen nicht möglich. Die nachteiligen Eigenschaften des Stahls, wie z.B. eine Erhöhung der Streckgrenze und der Alterungseigenschaften sowie eine Abnahme der Gesamt-Bruchdehnung, sind auffällig. Aus diesem Grund wurde das kontinuierliche Glühverfahren üblicherweise nur auf die Herstellung harter, warmgewalzter Stahlbleche für die Weißblechfertigung, aber nicht auf Stahlbleche für das Tiefziehen angewandt. Es wäre daher sehr vorteilhaft, wenn die Herstellung von kaltgewalzten Stahlblechen für das Tiefziehen mit Eigenschaften, wie verbessertem Glüh-Wirkungsgrad und gleichmäßiger Qualität der Stahlbleche wie beim kontinuierlichen Glühverfahren, ermöglicht werden könnte.
Die Erfindung wurde nach umfangreichen Untersuchungen mit dem Ziel der Schaffung eines Verfahrens eingangs genannter Art entwickelt.
Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die möglichst weitgehende Verminderung von Elementen, die bei Beendigung des Warmwalzens einer Ausscheidung unterliegen, und außerdem die Ermöglichung eines Kornwachstums in den warmgewalzten Stahlblechen mit Hilfe einer Entgasungsvorrichtung, Es ist wünschenswert, die unnötigen Elemente vor dem Glühen möglichst weitgehend zu unterdrücken, um (ä) die Ausscheidung nach dem kontinuierlichen Glühen und Abschrecken zu verringern, und (b) das Korn am Ende des Warmwalzens möglichst weitgehend zu vergrößern, weil die Korngröße nach dem kontinuierlichen Glühen weitgehend von derjenigen vor dem Kaltwalst?i. abhängt»
11SI
6AD
Zum besseren Verständnis ist die Erfindung im folgenden in bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b Querschnitte durch die Unterteile zweier
bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzter Entgasungsvorrichtungen.
Die Erfindung ist auf die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von kaltgewalzten Stahlblechen für das Tiefziehen gerichtet* bei welchem eine spezielle Entgasung durchgeführt wird, wobei ein Inertgas o.dgl. durch am Boden einer in Fig. 1a und 1b dargestellten Gießpfanne angeordnete poröse Ziegel bzw. Steine hindurchgeblasen wird, um die Umsetzungen zu begünstigen. Anschließend wird eine Entgasung durchgeführt, an die sich dann ein herkömmliches Warmwalzen, Kaltwalzen und ein kontinuierliches Glühen anschließt.
Gemäß Fig· la und 1b sind am Boden einer Gießpfanne 1 poröse Steine 2 angeordnet, wobei ein Inertgas oder ein anderes, die Entkohlungs-Reaktion begünstigendes Gas" aus einer Gasflasche 3 über die porösen Steine 2 und andere Gaszulässe zugeführt wird.
Bei Anwendung der herkömmlichen Entgasungsverfahren ist die Herstellung eines Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,010 % schwierig, wobei auch die Entgasungsgeschwindigkeit niedrig ist. Für die Herstellung von Stählen mit weniger als 0,010 %■ Kohlenstoff wird nämlich eine beträchtliche Zeitspanne benötigt, wobei es auch schwierig ist, den C-Gehalt stabil auf unter 0,010# zu senken. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen die Bildung von Blasencavernen 4 begünstigt, sojdaß Stähle mit dem genannten Kohlenstoffgehalt ohne weiteres in kurzer Zeit erreicht werden können»
Die folgende Tabelle 1 veranschaulicht die Ergebnisse eines Versuchs, bei welchem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt in einem 50 t-Konverter geschmolzen, die Sauerstoffringe in der Stahlschmelze nach dem Abstich mit Aluminium geringfügig eingestellt und der Stahl sodann mittels eines Entgasungsverfahrens behandelt wurde, bei welchem Argon durch die am Boden der Gießpfanne vorgesehenen porösen Steine hindurchgeblasen wurde.
Tabelle 1
Probe Bestands-Anteil vor
dem Entgasen (#)
C 0		 0,068 Entgasungs
zeit (min)		 Bestands-Änteil nach
dem Entgasen ($■)■
C O		 0,042
1 0,024 0,084 17 0,004 0,051
2 0,028 0,092 14 0,003 0,047 ·
3 0,037 0,092 21 0,005 0,067
4 0,026 0,087 24 0,008 0,064
VJl 0,031 0,074 27 0,012 0,034
6 0,040 31 0,011
Anmerkung: . Proben 1 bis 3 wurden nach dem erfindungsgemäßen Entgasungsverfallpen behandelt und- die Proben 4 bis 6 nach einem herkömmlichen Entgäsungsverfahren.
Wie aus der obigen Tabelle 1 hervorgeht, kann def ß-Gehalt innerhalb kürzer Zeitspanne beträchtlich gesenkt werden,? indem das herkömmliche Entgaöungsverfähren mit einem Verfahren zum Durchblasen mit Gas auf vorher ermahnt© Weisen kombiniert wirdV
Die entgaste Stahlschmelze wird entweder zu einem Gußblock vergossen oder nach der Zugabe von Legierungszuschlägen, wie Mn, Al oodgl., in Abhängigkeit von den Erfordernissen an der letzten Stufe des Entgasungsverfahrens kontinuierlich vergossen«
Beispiel 1
Im folgenden ist ein Beispiel für kontinuierliche Glühversuche aufgeführt, die bei nach dem Abstich erfindungsgemäß sowie nach dem bekannten Entgasungsverfahren behandelten Stählen durchgeführt wurden.
Die folgende Tabelle 2 veranschaulicht die Ergebnisse der Prüfanalyse von warmgewalzten Stahlblechen. Durch die Entgasungsbehandlung wurden die sieben Stahlsorten A, B, C, P, G, H und I gemäß Tabelle 2 erhalten.
Die in der Tabelle aufgeführten Stähle A und P wurden nach dem speziellen, erwähnten Entgasungsverfahren zu entgasten Stählen mit besonders niedrigem Kohlenstoffgehalt verarbeitet. Die Stähle A, B und C wurden nach dem Entgasen ohne Verwendung eines Desoxydationsmittels, wie Al, Ti ο.dgl., abgestochen. Weiterhin wurden die Stähle P, G, H und I in der letzten Stufe des Entgasungsvorgangs mit Al desoxydiert, Als Vergleichsproben sind ein herkömmlicher unberuhigter Stahl (Stahl D) und ein Al-beruhigter Stahl (Stahl J) aufgeführt.
Tabelle 2
Prüfanalyse von warmgewalzten Stahlblechen ($) Stahl C Mn P £3 N Lösl.Al 0
A 0,004 0,34 0,014 0,009
B 7 36 1213
C 12 39 10 14
D 0,043 28 9 13
F 0,004 0,27 13 11
G 8 24 13 14
H 13 26 14 12
I 20 26 11 16
J 54 25 10 13
109829/1158
,0012 NM 0,056 ■ -
13 _ 46 -
14 _ 42 -
13 - 57
34 0 ,042
36 35
27 48
42 33
41 47
Die folgende Tabelle 3 veranschaulicht die für diese Stähle angewandten Warmwalzbedingungen. Da während des kontinuierlichen Glühvorgangs kein AlN aus Al-beruhigtem Stahl ausgeschieden werden kann, wurden die Stähle bei zwei Temperaturbereichen warmgewalzt.
Tabelle
Stahl A
Warmwalzbedingungen Haspeltemperatur
Fertigwalztemperatur (0C) 630°C
895°C 650
870 670
880 640
875 7000C
910°C 54o
900 710
890 560
900 680
870 570
870 670
880 540
870 700
875 550
865
Alle warmgewalzten Stahlbleche besaßen eine Dicke im Bereich
ge von 2-6 mm und wurden auf 0,5 mm Dicke kaltjwalzt (Kaltwalz·
reduktionsgrad: 80,8 %).
Hierbei wurden folgende Bedingungen beim kontinuierlichen Glühen eingestellt:
Durchlaufgeschwindigkeit 8O m/min Verweilzeit im Ofen:
Temperatur in der Heizzone 900 - 930 C
740 - 78O0C 500 - 52O°C 400 - 0
Temperatur in der Durchglühzone
Temperatur am Einlauf zu einer Langsam-Kühlzone
Temperatur am Auslaß der Langsam-Kühlzone
60 s
60 s
80 s
80 s
Der Nachwalz-Reduktionsgrad betrug 0,8 - 1,5 %· Die folgende Tabelle 4 zeigt die mechanischen Prüfwerte der Stähle gemäß Tabelle 3.
Die nachstehende Tabelle 4-1 veranschaulicht die Ergebnisse der üblichen metallurgischen Versuche bei Stählen ohne Zusatz von Desoxydationsmitteln wie Ti, Al o.dgl. Tabelle 4-2 zeigt die Ergebnisse der bei Al-beruhigten Stählen durchgeführten Versuche, wobei den Stählen in der letzten Stufe des Entgasungsverfahrens Aluminium zugesetzt wurde und die Stähle sodann warmgewalzt und bei Temperaturen von 670 - 700°C gehaspelt wurden. Tabelle 4-3 veranschaulicht die Prüfergebnisse bei Stählen, die bei einer Temperatur von unter 57O°C gehaspelt wurden.
Sorte
Tabelle 4-1 (Stahlblechdicke: 5 mm)
Streckgrenze Bruchdehnung Zugfestig-2 Gesamt- Erich- { kg/cmm J ($f>) keit (kg/mm J dehnung sen-
Wert
(mm)
20,8
23,7
25,4
26,1
0 0 0 0
30,8 32,6 34,8 38,1
47,8
43,4
39,8
35,6
10,8
10,4
9,8
8,7
1,71
1,53
1,44
1,56
Alterungs-Indexzahl r- (kg/W
6,4 6,6
7,3 7,2
8 -
109829/1188
Sorte
F - 2 G - 2 H - 2 1-2 J - 2
Tabelle 4-2 (Stahlblechdicke: 0,5 mm)
jStreckgrenze Bruchdehnung Zugfestig-p Gesamt- Erich- (kg/cmm ) \%) keit(kg/mm) dehnung sen- r
Wert (mm)
Alterungs-Index-Zahl ,
(kg/mm )
F - 1 18,6 0 30,2 46,7 10,6 Gesamt-
dehnung
{%) 		ErIoh-
sen-
Wert
(mm)		 1,46 4,2
G - 1 21,4 0 32,5 43,6 10,4 1,42 5,0
H - 1 23,6 . 0 35,7 38,4 ■ 9,3 1,37 6,4
I - 1 24,2 0 36,7 37,2 9,5 1,38 6,5
J - 1 23,8 0 35,8 39,9 9,0 1,39 5,7
Tabelle 4-3 (Stahlblechdicke: 0,5 mm)
Sorte Streck^
(kg/cmnr1 		Srenze Bruchdehnung
Π . Wo) 		Zugfestig- o
keit (kg/mnr)		 r Alte
rungs
ind ex -
zahl ρ
(kf-/mm )
21,5 23,4 25,0
26,5 26,1
0
0
0
0
0
31,3
33,6
36,5
36,9
37,2
45,4
40,1
35,4
35,7
37,2
10,1
9,8 8,9 8,7 8,8
1,39 1,25 1,26 1,18
1,12
7,2
.7,1 7,2 7,0
7,4
Wie sich anhand dieser Ergebnisse erkennen läßt, besaßen die Stähle, denen kein Desoxidationsmittel wie Al, Ti o.dgl. zugesetzt worden war, proportional zur Zunahme des C-Gehalts verschlechterte Qualität. Die für das Tiefziehen erforderlichen Eigenschaften eines gewöhnlichen kaltgewalzten Stahlblechs können nur bei Stählen mit weniger als 0,010$ C erzielt werden. Ein solcher Stahl zeichnet sich dadurch aus, daß er, obgleich seine Eigenschaften wie seine Streckgrenze und seine Alterungseigenschaften vergleichsweise unterlegen sind, bemerkenswert gute Tiefziehbarkeit (Lankford-Wert) im Vergleich zu den Al-beruhigten Stählen gemäß Tabellen 4-2 und 4-5 besitzt.
09f21/1111
8AO
AlN ist aus Al-beruhigtem Stahl, der bei weniger als 57O0C warmgewalzt und gehaspelt wurde, nicht zur Ausscheidung zu bringen, so daß die Alterungseigenschaften dieses Stahls unterlegen und außerdem seine Qualitäten als gewöhnliches kaltgewalztes Stahlblech für das Tiefziehen mangelhaft sind. Stähle, die bei über 65O0C warmgewalzt und gehaspelt wurden, zeigen eine wesentliche Qualitäts-Verbesserung 0
In diesem Fall ist auch der Einfluß des C-Gehalts offensichtlich. Die Stähle H und I, deren C-Gehalt nicht ausreichend vermindert worden ist, sind beträchtlich bezüglich der Alterungseigenschaften und der Gesamtdehnung im Nachteil, so daß ersichtlich ist, daß die Stähle durch das Entgasungsverfahren auf einen Kohlenstoffgehalt von unter 0,010$ verbessert wurden. Dies bedeutet, daß kaltgewalzte Stahlbleche mit ausgezeichneter Tiefziehbarkeit durch kontinuierliches Glühen von Al-beruhigten Stählen, deren C-Gehalt auf unter 0,010$ herabgesetzt worden ist, und durch Pertigwalzen und Haspeln dieser Stähle bei für die Ausscheidung von Aluminiumnitrid ausreichenden Temperaturen hergestellt werden können.
Anhand anderer Versuche hat es sich gezeigt, daß die Ausscheidung von AlN weitgehend vom löslichen Aluminiumgehalt des Stahls abhängt und daß bei einem Stahl mit mehr als 0,020$ löslichem Al die Haspeltemperatur über 63O0C liegen muß.
Vorzugsweise sollten die als lösliche Elemente, wie C, N, Mn, Al o,dgl., und Verunreinigungen im Stahl vorhandenen Elemente im Hinblick auf das Kornwachstum zum Zeitpunkt des bei hoher Temperatur erfolgenden Haspeins im Verlauf des kontinuierlichen Glühens und Warmwalzens möglichst gering gehalten werden. Es ist jedoch wünschenswert, daß die Fertigwalztemperatur beim Warmwalzen möglichst hoch liegt. » -jq -
109829/1158 B
Die erfindungsgemäßen Stähle können ebenso wie die mit Aluminium desoxydierten Stähle kontinuierlich und ohne Zuschlag eines Desoxydationsmittels wie Al, Ti oder dgl« vergossen werden0 Die abgestochenen Stähle zeigen beim Vergießen keine Neigung zur Bildung von Blasen und zeigen eine ähnliche Erstarrung wie beruhigte Stähle,
Erfindungsgemäß lassen sich mithin kaltgewalzte Stahlbleche
*»> j rnlF-t« hohem/Glühwirkungsgrad . ,_ . . _ . , . für das Tiefziehen/herstellen, öle ausgezeichnete und gleichmäßige Eigenschaften besitzen,, Die Erfindung läßt sich jedoch auch auf andere Gebiete anwenden, beispielsweise für die Herstellung von Stahlblechen mit einer Oberflächenbehandlung vor dem Ziehen.
Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein Verfahren zur Herstellung von ausgezeichnete» tiefziehfähigen Stählen mit weniger als 0,10$ C und weniger als O,4O# Mn, wobei ein Inertgas bzw. ein Entkohlungsgas durch die Stahlschmelze hindurchgeblasen wird, die dann im Unterdruck entgast, und der Stahl schließlich entweder in Blöcken oder kontinuierlich vergossen, warm- und kaltgewalzt sowie anschließend ,einer schnellen kontinuierlichen Glühbehandlung bei einer Temperatur von mindestens 65O°C unterworfen wird.
109tas/itif

Claims (1)

  1. Pate ntansflrttehe
    1. Verfahren zur Herstellung von besonders gut tiefziehfähigem^kaltgewalztem Stahl, der weniger als 0,010$ C und weniger als 0,50$ Mn enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschmelze zunächst durch Unterdruck-Entgasung behandelt wird und der entgaste Stahl sodann ohne Zugabe eines Desoxydationsmittels vergossen, warmgewalzt, dann kaltgewalzt sowie schließlich bei einer Temperatur von über 65O0C geglüht wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl kontinuierlich geglüht wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kaltgewalzte Stahl weniger als 0,010$ C, weniger als 0,40$ Mn und mehr als 0,020$ Lösungs-Aluminium enthält und daß der St! warmgewalzt und aufgerollt wird.
    Aluminium enthält und daß der Stahl bei über 65O C
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlschmelze kontinuierlich vergossen wird.
    5. Verfahren zur Herstellung von gesonders gut tiefziehfähigem, kaltgewalztem Stahl, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis J, der weniger als 0,10$ C und weniger als 0,50$ Mn enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas oder ein entkohlendes Gas durch die in einer Gießpfanne befindliche Stahlschmelze hindurchgeblasen wird, die Stahlschmelze sodann im Vakuum entgast wird, die Stahlschmelze ohne Zugabe von Desoxydationsmitteln vergossen wird, der vergossene Stahl warmgewalzt und sodann kaltgewalzt und der kaltgewalzte Stahl anschließend bei einer Temperatur von mindestens 65O0C
    schnell geglüht wird· - 12 -
    109829/1158
    BAD ORIGINAL
    Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch im Boden der Gießpfanne· vorgesehene poröse Steine hindurehgeblasen wird·.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl kontinuierlich vergossen wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5> 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß der kaltgewalzte Stahl weniger als 0,010$ C, weniger als Ο,θ4θ$ Mn und mehr
    W als 0,020$ lösliches Aluminium enthält und daß der
    gegossene Stahl "bei über 6j5O°C warmgewalzt und gehaspelt und bei über 6j5O°C kontinuierlich geglüht wird.
    109829/η 58 bad original
DE19702063605 1969-12-27 1970-12-23 Verfahren zur Herstellung von kalt gewalztem, besonders gut tiefziehfahigem Stahl Pending DE2063605A1 (de)

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