DE60001797T2

DE60001797T2 - Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl

Info

Publication number: DE60001797T2
Application number: DE60001797T
Authority: DE
Inventors: Norimasa Hirata; Yasushi Kato; Susumu Satoh; Takumi Ujiro; Takeshi Yokota
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: EP1113084A1; US20010003293A1; US6645324B2; DE60001797D1; US6383309B2; US20020144756A1; TW480288B; KR100500792B1; KR20010062057A; EP1113084B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl und ein Herstellungsverfahren und insbesondere Blech aus ferritischem rostfreiem. Stahl, was durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche auch Bandstahl umfasst, wobei das Blech eine hervorragende Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit, wie Pressbearbeitbarkeit und Biegbarkeit, aufweist.

Beschreibung verwandter Gebiete

Ferritische rostfreie Stähle wurden auf verschiedenen Gebieten, wie Küchengeräte oder Kraftfahrzeugteile, verwendet, da sie gegenüber der Bildung von Belastungskorrosionsrissen beständig und kostengünstig sind und verbesserte Tiefzieheigenschaften und Gratbildungsbeständigkeit aufweisen.
Da sich das Gebiet der Verwendung für die ferritischen rostfreien Stähle erweitert hat, wurden strengere Standards auch für andere Arten von Formbarkeitseigenschaften, wie Ausbuchtungseigenschaften oder Biegbarkeit zusätzlich zu Tiefzieheigenschaften und Gratbildungsbeständigkeit gefordert. Die Ausbuchtungseigenschaft des Blechs ist ein Maß, wie stark ein Zentralbereich des Blechs ohne Brechen ausgebuchtet werden kann, wenn es durch Pressen mit eingespannten Blechenden ausgebuchtet wird. Dies wird durch die Ausbuchthöhe angegeben, die sich von der Tiefzieheigenschaft (die als "r-Wert" bewertet wird) durch Pressen ohne Einspannen der Blechenden unterscheidet.
Zur Verbesserung der Tiefzieheigenschaften und Gratbildungsbeständigkeit der ferritischen rostfreien Stähle wurde vor kurzem ein Verfahren zur Steuerung der Kolonien in den Stahlblechen vorgeschlagen.
Gemäß den bisherigen Untersuchungen an Kolonien, die als Gruppen von Kristallkörnern mit identischer Orientierung definiert sind, wurde das Verkleinern der Kolonie als am wirksamsten zur Verbesserung der Gratbildungsbeständigkeit angesehen. Beispielsweise offenbart das japanische offengelegte Patent Nr. 330887/1998 ein Verfahren zur Verbesserung der Gratbildungsbeständigkeit durch Festlegen der Länge der Kolonie in Richtung der Blechdicke in einer RD(Walzrichtung, wie in Fig. 6 angegeben, im folgenden einfach als die RD bezeichnet)-Ebene auf 30% oder weniger der Blechdicke, wodurch die Koloniegröße in der Richtung der Blechdicke vermindert wird, und zur Verbesserung der Tiefzieheigenschaften durch Festlegen des Volumenanteils einer Kolonie der Orientierung {111} auf 15% oder mehr, wie in Fig. 6 angegeben.
Andererseits gab es einen Versuch, spezifizierte Kolonien zu verwenden. Beispielsweise offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 263900/1997 das Verfahren der Festlegung der Größe der Kolonie der Orienteriung {111} in Richtung der Blechbreite auf 100-1000 um, wodurch die Gratbildungsbeständigkeit des Blechs verbessert wird, und der Erhöhung des Anteils der Kolonie der Orientierung {111} in Richtung der Blechbreite zur Verbesserung der Tiefzieheigenschaft (r-Wert). Die US-A-4 861 390 offenbart eine Verminderung der Gratbildung bei einem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt durch Grobwalzen, während der Stahl im ferritischen Zustand unter Ar&sub3; ist.
Bei jedem der oben beschriebenen Verfahren soll die Tiefzieheigenschaft (r-Wert) verbessert werden, indem das Vorhandensein einer großen Menge der Kolonie der Orientierung {111} bewirkt wird, und die Gratbildungsbeständigkeit des Blechs verbessert werden, indem die Größe der Kolonie der Orientierung {111} geringer gemacht wird.
Obwohl die Tiefzieheigenschaft und die Gratbildungsbeständigkeit durch die oben beschriebenen Verfahren verbessert werden können, ist es jedoch schwierig, auch die Ausbuchtungseigenschaft des Blechs deutlich zu verbessern. Das offengelegte japanische Patent Nr. 310122/1995 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Gratbildungsbeständigkeit zusammen mit der Pressbearbeitbarkeit. Dies soll die Tiefzieheigenschaft (r-Wert), die Gratbildungsbeständigkeit und die Ausbuchtungseigenschaft zusammen verbessern, indem die Temperatur beim Grobwalzen (1000-1150ºC), der Reibungskoeffizient (0,3 oder weniger), der Walzreduktionsgrad (40-75%) und die Belastungsrate (7-100 l/s) gesteuert werden, wodurch die Rekristallisation in der Mitte der Blechdicke gefördert wird. Jedoch kann auch dieses Verfahren nicht wirksam der Forderung nach einem großen Ausbuchtungsvermögen in den letzten Jahren genügen.
Andererseits wurde, da Risse manchmal bei starkem Biegen von Blechen aus rostfreiem Stahl aufgetreten sind, die Biegebeständigkeit auch eine der wichtigen erforderlichen Eigenschaften. Risse beim Biegen wurden hauptsächlich im Hinblick auf Nichtmetalleinschlüsse in Stählen diskutiert. Insbesondere ist bekannt, dass "Einschlüsse des A-Typs" (Nr. 3132 nach der Definition durch JIS (japanische Industrienorm) G0202), die sich in Walzrichtung erstrecken, die direkt unterhalb der Oberfläche der Stahlbleche gelegen sind, unerwünschte Wirkungen ergeben ("Iron and Steel" von Otake et al., 46 (1960), S. 1273). Beispielsweise offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 239600/1993 ein Verfahren zur Verbesserung der Biegbarkeit durch Ersetzen von Einschlüssen des A-Typs, die an einer bearbeitungsinduzierten plastischen Verformung kranken, durch "Einschlüsse des C-Typs" (Nr. 3134 nach der Definition durch JIS G0202), wie unregelmäßig in den Stählen verteilte körnige Oxide, ohne plastische Verformung. Ferner offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 306435/1993 ein Verfahren zum Erreichen einer Verbesserung der Biegbarkeitseigenschaften durch Erhöhen der Reinheit, beispielsweise Fe + Cr ≥ 99,98 Gew.-% in Fe-Cr-Legierungen.
Ferner offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 104818/1974 ein Verfahren zur Verbesserung der Biegbarkeit durch Steuern der chemischen Zusammensetzungen, wie Mn/Si ≥ 1,4, und Verringern der Einschlüsse des MnO·SiO&sub2;-Typs. Die US-A-4 515 644 offenbart ein Verfahren zur Verminderung der Gratbildung bei ferritischem rostfreiem Stahl. Sie offenbart nicht eine Begrenzung der Temperaturdifferenz zwischen der Mitte und der Oberfläche des Blechs und sie offenbart auch nicht eine Gratbildungshöhe unter 5 um.
Da jedoch jedes der im vorhergehenden beschriebenen Verfahren ein Verfahren der Steuerung der Bestandteile in den Stählen ist, umfasst es das Problem einer Erhöhung der Produktionskosten und der Produktion und führt dadurch zur Verminderung der Produktivität.
Im Hinblick auf das Vorhergehende ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bewältigung der oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik und die Schaffung eines Blechs aus ferritischem rostfreiem Stahl mit hervorragender Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit (wie Tiefziehen, Ausbuchten und Biegbarkeit) sowie die Bereitstellung eines neuen Herstellungsverfahrens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines Blechs aus ferritischem rostfreiem Stahl mit hervorragender Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit sowie ein Herstellungsverfahren ohne spezielle Anforderung hinsichtlich spezieller chemischer Zusammensetzungen, wie ein verminderter Gehalt von C oder N, die Zugabe von Ti oder Nb, ein hoher Reinheitsgrad oder eine Steuerung der Mn/Si-Verhältnisse.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Wir untersuchten sorgfältig die Beziehung zwischen der Gratbildung und der Kristallorientierungsverteilung in Richtung der Blechdicke, um den genannten Zweck zu erreichen. Infolgedessen entdeckten wir einen neuen Weg zur Verbesserung der Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit (wie Tiefziehen, Ausbuchten und Biegbarkeit) von Blechen aus ferritischem rostfreiem Stahl für allgemeine Zwecke, typischerweise aus SUS430 und dgl. Wir entdeckten, dass es wichtig ist, positiv eine Kolonie der Orientierung {111} zu verwenden, und dass es insbesondere äußerst wirksam ist, die Kolonie in einer spezifizierten Position in der Querrichtungs(TD)-Ebene des Blechs, die im folgenden einfach als die TD-Ebene bezeichnet wird, zu steuern. Es ist insbesondere wichtig, mehr Kolonien der Orientierung {111} in den zwei Bereichen, die 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 der Blechdicke umfassen, in denen säulenförmige Kristalle gebildet werden, im Querschnitt in Richtung der Blechdicke zu verteilen. Es wurde ferner ermittelt, dass die Blechbiegbarkeit durch Steuern der mittleren Kristallkorngröße des Stahls auf einen vorgegebenen Bereich weiter verbessert wird.
(1) Das Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl der vorliegenden Erfindung, das durch Anspruch 1 angegeben ist, besitzt die folgenden Eigenschaften:
Der Flächenanteil von Kolonien der Orientierung {111}, der wie im folgenden ermittelt definiert ist, im in Walzrichtung geschnittenen Querschnitt in Richtung der Blechdicke ist so festgelegt, dass er etwa 30% oder mehr in den zwischen 1/8 und 3/8 liegenden Bereichen und den zwischen 5/8 und 7/8 liegenden Bereichen der Blechdicke im Querschnitt in Richtung der Blechdicke beträgt: Die Kolonie der Orientierung {111} ist eine Anordnung benachbarter Kristalle, bei denen der Winkel α des < 111> -Richtungsvektors jedes Kristalls, bezogen auf den zur Walzoberfläche vertikalen Orientierungsvektor innerhalb von 15º liegt. Dieser ist als die Orientierung der Normalenrichtung in Fig. 6 angegeben, die im folgenden als die "ND"-Orientierung bezeichnet wird.
Die Walzoberfläche gibt die Oberfläche des Walzmaterials an. Bezogen auf Fig. 6 ist dies eine zur ND-Ebene parallele Oberfläche, die die obere oder untere Oberfläche des Walzmaterials angibt.
(2) Ein Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl mit hervorragender Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit gemäß der obigen Definition bei (1), wobei die mittlere Kristallkorngröße etwa 3 bis 100 um, vorzugsweise etwa 3 bis 60 um, beträgt.
(3) Ein Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß Anspruch 1, das in Anspruch 6 angegeben ist, mit hervorragender Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit durch Grobwalzen und Fertigwalzen von Brammen beim Warmwalzen, Durchführen von Glühen und Kaltwalzen an den warmgewalzten Blechen und dann Durchführen von Fertigglühen, wobei das Grobwalzen mit einer Walzverminderungsrate in mindestens einem Durchgang in der Grobwalzstufe des Warmwalzens von etwa 30% oder mehr und bei einer Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Blechoberfläche von etwa 200ºC oder weniger bei dem Durchgang, bei dem die Walzverminderungsrate maximal ist, durchgeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Flächenanteil von Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 der Blechdicke und dem "r-Wert" und der Grathöhe erläutert;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Flächenanteil von Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/Ei der Blechdicke und der Grathöhe und der Ausbuchtungshöhe erläutert;
Fig. 3 ist eine Mikroskopdarstellung, die einen Querschnitt eines Blechs und Messungen der Kristallorientierungsverteilung durch Elektronenrückstreuungsbeugungsverfahren (EBSD) für kaltgewalzte geglühte Bleche der Beispiele und Vergleichsbeispiele zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Oberfläche in Beziehung zur Bildung der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen zwischen 1/8 bis 3/8 und in den Bereichen zwischen 5/8 bis 7/8 der Blechdicke erläutert;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Wirkung der maximalen Walzreduktionsrate pro einzelnem Durchgang eines Grobwalzens auf die Bildung von Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen zwischen 1/8 bis 3/8 und zwischen 5/8 bis 7/8 der Blechdicke {111} erläutert; und
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung, die die einzelnen Richtungen und Ebenen der RD (Walzrichtung), der TD (Querrichtung) und ND (Normalenrichtung) zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Ergebnisse der Versuche werden nun beschrieben. Nach der Herstellung von ferritischen rostfreien Stählen, die die in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzungen umfassen, durch Schmelzen, wurden sie jeweils zu kontinuierlich gegossenen Brammen einer Dicke von 200 mm geformt, auf 1170ºC erwärmt und dann einem Warmwalzen, das 6 Durchgänge Grobwalzen und 7 Duchgänge Fertigwalzen umfasste, unterzogen, wobei warmgewalzte Bleche mit einer Dicke von 4,0 mn hergestellt wurden. In diesem Fall lag die maximale Walzverminderungsrate beim Grobwalzverfahren im Bereich von 24 bis 63%, und die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Oberfläche des Blechs unmittelbar vor dem Walzenspalt wurde innerhalb eines Bereichs von kleiner als 233ºC verändert. Die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Oberfläche des Stahlblechs wurde hauptsächlich durch Steuern der Menge des Kühlwassers zum Entzundern innerhalb eines Bereichs von 0- 6800 l/min/m gesteuert. Das Grobwarmwalzen wurde mit einem Walzendurchmesser von 500-1500 mm und mit einer Walzgeschwindigkeit im Bereich von 50-500 m/min durchgeführt. Dann wurden die warmgewalzten Bleche 8 h hei 850ºC oder 1 min bei 900-960ºC geglüht, kaltgewalzt und danach 324 s oder weniger bei 598-1125ºC fertiggeglüht, wobei kaltgewalzte geglühte Bleche mit einer Blechdicke von 0,6 mm hergestellt wurden.
Da die Oberflächen- und Innentemperaturen des Stahlblechs während des Warmgrobwalzens nicht tatsächlich ermittelt werden können, beruhte die Bewertung auf Wärmeleitungsmessungen unter Verwendung des allgemein verwendeten Differenzierungsverfahrens. Einem Fachmann ist bekannt, dass gemäß dem Differenzierungsverfahren die Oberflächentemperatur und die Innentemperaturen des Stahlblechs nach dem Verstreichen eines optionalen Zeitraums unter Verwendung der tatsächlich ermittelten Temperatur der Oberfläche des Stahlblechs, der Größe des Stahlblechs vor und nach dem Walzen, des Walzendurchmessers, der Kühlwassermenge, dem Wärmeleitungskoeffizienten zwischen dem Stahlblech und der Walze und dem Wärmeleitungskoeffizienten zwischen dem Stahlblech und dem Kühlwasser bestimmt werden kann. Der tatsächlich ermittelte Wert der Innentemperatur des Stahlblechs kann durch Einbetten von Thermoelementen in den Körper des Stahlblechs ermittelt werden. Es wurde bestätigt, dass dieser ermittelte Wert näherungsweise mit einem hohen Genauigkeitsgrad mit dem gemäß dem Wärmeleitungsdifferenzierungsverfahren berechneten Wert übereinstimmt.
In der vorliegenden Erfindung wurden die Oberflächen- und Innentemperaturen des Stahlblechs während des Warmgrobwalzens unter Verwendung eines Temperaturvorhersagemodells (Referenzliteratur: C. M. Devadas, J. A. Whiteman: Metal Science, 13 (1979), S. 95) unter Beachtung der Materialtemperatur (Referenzliteratur: "Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity", Okado, Band 11 (1970) S. 816), der Walzentemperatur (Referenzliteratur: "Iron and Steel", Sekimoto et al., 61 (1975), S. 2337-2349) und des Walzdrucks (Referenzliteratur: "Theory and Practice of Plate Rolling", verlegt bei Nippon Tekko Kyokai; Japan Steel Association (1984), S. 36-37) bestimmt. Konkret wurde die Temperatur der Blechoberfläche vor dem Warmgrobwalzen durch Wärmeleitungsdifferenzierung auf der Grundlage des Heizmusters in einem Ofen ausgehend vom für die Brammenoberflächentemperatur durch ein Strahlungsthermometer unmittelbar vor dem Eintragen in den Heizofen tatsächlich ermittelten Wert bestimmt. Der Mittelwert wurde an drei Punkten, d. h. in der Mitte der Brammenbreite und an jeweils 200 mm von den Enden der Bramme in der Richtung der Breite der Bramme im Längsmittenbereich der Bramme beim Herausnehmen aus dem Heizofen ermittelt. Ferner wurden die Temperatur auf der Oberfläche des Blechs und die Temperatur in der Mitte der Blechdicke unmittelbar vor dem Walzenspalt an jedem der Standorte des Grobwalzwerks durch Wärmeleitungsdifferenzberechnung ausgehend vom Mittelwert für die Temperatur in Richtung der Blechdicke beim Herausnehmen aus dem Heizofen und auf der Grundlage der anschließenden Hysterese, beispielsweise des Kontakts mit der Walze, des Kontakts mit Kühlmitteln, wie Kühlwasser und spontanes Abkühlen, bestimmt.
Um die Ergebnisse zu erhalten, wurde eine Prüfung im Hinblick auf die Wirkung des Verhältnisses der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke im Querschnitt in Richtung der Blechdicke durchgeführt. Die Wirkungen auf die Tiefzieheigenschaften und die Gratbildungsbeständigkeit (Bewertung durch die Grathöhe) für die auf diese Weise erhaltenen gewalzten geglühten Bleche sind in Fig. 1 angegeben, wobei in Tabelle 1 "Stahl A" verwendet wurde. Das Ergebnis der Prüfung im Hinblick auf die Wirkung des Flächenanteils von Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke auf die Ausbuchtungshöhe ist in Fig. 2 angegeben.
Eine Kolonie der Orientierung {111} ist eine Anordnung benachbarter Kristalle, wobei dies eine Anordnung benachbarter Kristalle bedeutet, bei denen der < 111> -Orientierungsvektor für jeden Kristall innerhalb eines Winkels α von 15º, bezogen auf den zur Walzoberfläche vertikalen Orientierungsvektor (ND-Orientierung) ist. Für die Kolonie der Orientierung {111} wird die Orientierung der Kristalle im längs der Walzrichtung geschnittenen Querschnitt in Richtung der Blechdicke (der in Fig. 6 angegebenen TD-Ebene) in der breitenmäßigen Mitte des Stahlblechs mit einem Messabstand von 1 um durch das EBSD(Elektronenrückstreuungsbeugung)-Verfahren bestimmt, wobei der Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} im Bereich von 1/8 bis 3/8 und im Bereich von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke bestimmt wird. Da allgemein angenommen wird, dass sich die Orientierungskolonie des warmgewalzten Blechs in Walzrichtung erstreckt und längs der Walzrichtung geschnitten wird, sollte die Orientierungskolonie durch Schneiden längs der Walzrichtung einfach zu finden sein.
Des weiteren wurden die mittlere Kristallkorngröße, die Tiefzieheigenschaften, die Gratbildungsbeständigkeit und die Ausbuchtungseigenschaften durch die im folgenden diskutierten Verfahren ermittelt.
Die Bestimmung der Eigenschaften der Bleche wird nun beschrieben.
Mittlere Kristallkorngröße:
Die mittlere Kristallkorngröße wurde durch Zerschneiden unter Verwendung eines optischen Mikroskops, Ziehen von Linien jeweils in Abständen von 10 um auf einer Mikroskopphotographie, Ermitteln der Zahl der Kristallkörner auf den Linien und Ermitteln des Durchschnittswerts bestimmt.
Tiefzieheigenschaft:
Testprüflinge nach JES (japanische Industrienorm) Nr. 13 B (die von drei Positionen im Mittenbereich der Blechbreite und jeweils 200 mm von den Blechenden in Richtung der Blechbreite entfernten Punkten jeweils im Abstand von 50 m längs der Blechlänge genommen wurden) wurden verwendet und mit einer monoaxialen vorläufigen Zugbelastung von 15% belegt, um den r-Wert in jeder der Richtungen gemäß dem Drei- Punkt-Verfahren (rL, rD, re) zu bestimmen, wobei die r-Werte für jede der Probenpositionen gemäß der folgenden Gleichung berechnet wurden und ein Durchschnittswert bestimmt wurde.
r = (rL + 2 rD + rc)/4
wobei rL, rD und rC die r-Werte in Walzrichtung und in einer Richtung von 45º zur Walzrichtung bzw. i:n einer Richtung von 90º zur Walzrichtung bedeuten.

Gratbildungsbeständigkeit:

Nach dem Anlegen einer Zugspannung von 20% an Testprüflinge nach JIS Nr. 5, die in Walzrichtung als Proben genommen wurden (die an drei Positionen im Mittenbereich der Blechbreite und an jeweils 200 mm von den Blechenden in Richtung der Blechbreite entfernten Punkten als Proben gewonnen wurden, die in einem Abstand von jeweils 50 m längs des Blechs erhalten wurden), wurde die Grathöhe (um) unter Verwendung einer Oberflächenrauheitmessvorrichtung ermittelt und die Gratbildungsbeständigkeit durch den Maximalwert hiervon angegeben. Eine niedrigere Grathöhe ergibt eine höhere Gratbildungsbeständigkeit.
Ausbuchtungseigenschaft (Flüssigkeitsdruckausbuchtungstest) JIS G 1521:
Die Testprüflinge wurden von drei Positionen, im Mittenbereich der Blechbreite und an jeweils 200 mm von den Blechenden in Richtung der Blechbreite entfernten Punkten jeweils im Abstand von 50 m längs der Blechlänge gewonnen. Ein Flüssigkeitsdruckausbuchtungstest wurde mit einem Anwendungsdruck von 980 kN unter Verwendung eines Ringwerkzeugs von 100 mm Durchmesser durchgeführt, um die Ausbuchtungshöhe zu bestimmen.
Aus Fig. 1 ist der folgende Trend zu ersehen. Wenn der Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} 30% in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke übersteigt, steigt der r-Wert über 1,3 und er stabilisiert sich bei einem hohen r-Wert von etwa 1,5. Ferner erniedrigt sich die Grathöhe abrupt in einem Bereich, in dem der Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} 30% oder mehr beträgt, auf etwa 4 um oder weniger, und die Gratbildungsbeständigkeit ist verbessert.
Ferner wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wenn der Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und in den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke 30% übersteigt, die Ausbuchtungshöhe größer als 30 mm und sie tendiert dazu, sich bei einem hohen Wert von etwa 37 mm zu stabilisieren.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für Messungen de r Kristallorientierungsverteilung für kaltgewalzte geglühte Bleche mit hervorragenden Tiefzieh- und Gratbildungseigenschaften (erfindungsgemäßes Beispiel) und kaltgewalzte geglühte Bleche mit schlechten Tiefzieheigenschaften und Gratbildungseigenschaften (Vergleichsbeispiel) durch Gewinnen von Testprüflingen an der Position 1/2 in Richtung der Blechbreite und in einer Beobachtungsrichtung in Richtung der Blechbreite (TD-Richtung) durch das EBSD-Verfahren über die gesamte Blechdicke (0,6 mm). Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der existierende Anteil der Kolonie der Orientierung {111} (der graue Bereich in der Zeichnung) hauptsächlich in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 der Blechdicke und in den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke hoch ist.
In Fig. 3 ist eine graue Färbung zu sehen, wenn der Winkel α zwischen dem zur Walzoberfläche vertikalen Orientierungsvektor (ND-Richtung in Fig. 6) und dem < 111> -Richtungsvektor für jeden der Kristalle gebildet ist.
Des weiteren wird der Grund zur Festlegung der Orientierungsverteilung, der mittleren Kristallkorngröße und des Herstellungsverfahrens von Blechen aus ferritischem rostfreiem Stahl innerhalb des im vorhergehenden in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereichs beschrieben.
Orientierungsverteilung und Oberfläche zum Betrachten der mittleren Kristallkorngröße in Walzrichtung:
Da angenommen wird, dass sich jede Orientierungskolonie in dem warmgewalzten Blech im allgemeinen in Walzrichtung erstreckt und dass die Orientierungskolonien ohne weiteres durch ein Zerschneiden längs der Walzrichtung gefunden werden können, wird tatsächlich in Walzrichtung geschnitten. Jedoch ist für den Fall, dass eine Orientierungskolonie erkannt werden kann, das Schneiden nicht zwangsläufig exakt auf die Walzrichtung beschränkt.
Flächenanteile der Kolonie der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und in den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke: 30% oder mehr Zur Verbesserung der Tiefzieheigenschaft, der Gratbildungsbeständigkeit und der Ausbuchtungseigenschaft ist es wichtig, die Kolonie der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und in den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke, die dem Bereich der Bramme mit säulenförmigen Kristallen entspricht, positiv auszubilden, was auch unverzichtbar für die Verbesserung der Ausbuchtungseigenschaft ist.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, kommt es, wenn die Flächenanteile der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke weniger als etwa 30% betragen, zu einer abrupten. Zunahme der Grathöhe bei etwa 20 um oder mehr und zu einer Verringerung des r-Werts bis auf 1,3 und auch zu einer Verringerung der Ausbuchtungshöhe auf bis zu 30 mm. Insbesondere nimmt die Ausbuchtungshöhe (Fig. 2) abrupt zu, wenn der Flächenanteil der genannten Kolonien der Orientierung {111} 30% übersteigt. Daher wird der Flächenanteil der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und zwischen 5/8 bis 7/8 der Blechdicke als etwa. 30% oder mehr festgelegt. Vorzugsweise beträgt der Flächenanteil etwa 50 % oder mehr.
Mittlere Kristallkorngröße: etwa 3 bis 100 um Die mittlere Kristallkorngröße besitzt eine Wirkung auf den Grat des Auftretens von Rissen beim Biegen. Wenn die mittlere Kristallkorngröße sehr fein und geringer als etwa 3 um ist, führt dies zu einer Verkürzung der Glühdauer des warmgewalten Blechs zur Herstellung desselben, wobei die Rekristallisation nicht ausreichend erfolgt und während des Walzens im Stahl verursachte Spannungen beim Biegen gelöst werden, was Biegerisse verursachen kann. Bei groben Körern mit einer mittleren Kristallkorngröße von über etwa 100 um können Risse während des Biegens auftreten und die Duktilität ist verringert. Daher wird die mittlere Kristallkorngröße auf einen Bereich von etwa 3 bis etwa 100 um, vorzugsweise etwa 3 bis 60 um, festgelegt. Die mittlere Kristallkorngröße kann hauptsächlich durch eine später zu beschreibende Fertigglühbehandlung gesteuert werden.
Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Blechoberfläche: etwa 200ºC oder niedriger Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Flächenanteil der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und in den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke des kaltgewalzten geglühten Blechs und der Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Blechoberfläche während des Warmwalzens. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die jeweiligen Kolonien der Orientierung {111} in einem Flächenanteil von etwa 30% oder mehr in jedem der kaltgewalzten geglühten Bleche in einem Bereich, bei dem die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und den Oberflächen im Bereich von etwa 200ºC oder niedriger liegt, mit Ausnahme der Bleche, die eine maximale Walzverminderungsrate des Grobwalzens, die nicht etwa 30% erreicht, aufweisen, vorhanden sind.
Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Oberfläche unmittelbar vor dem Walzenspalt etwa 200ºC übersteigt, wird angenommen, dass die Kolonie der Orientierung {111} nicht zu etwa 30% oder mehr ohne weiteres gebildet werden kann, da das Verhalten bei der Rekristallisation sich stark zwischen dem Mittenbereich der Blechdicke und der Nachbarschaft der Oberfläche unterscheidet. Eine Wärmeleitung zur Walze erfolgt durch Walzen und eine Temperaturverteilung erfolgt an dem gewalzten Material in Richtung der Blechdicke, wobei die Temperaturdifferenz, die unmittelbar nach dem Walzen maximal ist, durch die Wärmeleitung in Richtung der Blechdicke im Laufe der Zeit gemittelt und vermindert wird, und die Temperaturdifferenz nach dem Verstreichen eines ausreichenden Zeitraums (etwa 30 s) auf 0 vermindert wird.
Wie im vorhergehenden beschrieben, wird die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Oberfläche unmittelbar vor dem Spalt der Grobwalzwalze durch den vorherigen Durchgang verursacht und die Temperaturdifferenz auch durch eine in Richtung der Blechdicke während des Erhitzens in einem Heizofen gebildeten Temperaturverteilung verursacht oder durch das Kühlmittel (üblicherweise Wasser), das auf die Oberfläche des Walzmaterials mit dem Ziel des Entzunderns unmittelbar vor dem Grobwalzen appliziert wird, verursacht. Ferner wird die Temperaturdifferenz auf der Grundlage der Walzgeschwindigkeit und des Zeitraums, bis die Temperatur durch Wärmeleitung in Richtung der Blechdicke gemittelt ist, bestimmt.
Maximale Walzverminderungsrate pro Einzeldurchgang des Grobwalzens: etwa 30% oder mehr
Aus dem Ergebnis des im vorhergehenden beschriebenen Versuchs zeigt Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Flächenanteil der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 und der maximalen Walzverminderungsrate pro ein Durchgang des Grobwalzens. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Kolonien der Orientierung {111} mit einem Flächenanteil von 30% oder mehr in den genannten Bereichen von 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 der Blechdicke gebildet werden. Nach dem Gesagten ist es notwendig, die maximale Walzverminderungsrate mindestens für einen Durchgang auf etwa 30% oder mehr in der Grobwalzstufe einzustellen, um einen Flächenanteil der Kolonien der Orientierung {111} von etwa 30% oder mehr in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und in den Bereichen von 5/8 bis 7/8 der Blechdicke sicherzustellen.
Endglühen: etwa 700 bis 1100ºC innerhalb von etwa 300 s Zur Steuerung der mittleren Kristallkorngröße auf einen Bereich von etwa 3 bis 100 um, der in der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, werden die Endglühbedingungen vorzugsweise auf optimale Bedingungen eingestellt. Wenn die Temperatur für das Endglühen geringer als etwa 700ºC ist, erstreckt sich die Rekristallisation nicht vollständig in den Mittenbereich des Stahlblechs, und es ist schwierig, eine ausreichende Formbarkeit, insbesondere Biegbarkeit, zu erhalten. Ferner wird, wenn bei einer Temperatur, die etwa 1100ºC übersteigt, das Kristallkorn gröber als erforderlich, was Risse beim Biegen verursachen kann. Auch werden für den Fall, dass die Glühdauer etwa 300 s übersteigt, die Kristallkörner ebenfalls gröber, was die Biegbarkeit verschlechtert. Daher wird das Fertigglühen günstigerweise in einem Temperaturbereich von etwa 700 bis 1100ºC, vorzugsweise etwa 800 bis 1000ºC, und in einem Zeitraum von etwa 300 s oder weniger, vorzugsweise etwa 10 bis 90 s, durchgeführt.
Die vorliegende Erfindung ist ohne Probleme auf ferritische rostfreie Stähle verschiedener chemischer Zusammensetzungen anwendbar und insbesondere auch auf ferritische rostfreie Stähle ohne spezielle Anforderungen bezüglich spezifischer chemischer Zusammensetzungen, die C, N oder keine Zugabe von Ti oder Nb oder nicht die Notwendigkeit einer hohen Reinigung oder Steuerung von Mn/Si beispielsweise umfassen, anwendbar.
Konkrete chemische Zusammensetzungen, für die die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise verwendbar ist, können umfassen (auf der Basis von Masse-%): 0,1% oder weniger C, 1,5% oder weniger Si, 1,5% oder weniger Mn, 5-50% Cr, 2,0% oder weniger Ni, 0, 08% oder weniger P, 0,02% oder weniger S und 0,1% oder weniger N und optional eines oder mehrere Elemente, die ausgewählt sind aus 0,5% oder weniger Nb, 0,5% oder weniger Ti, 0,2% oder weniger Al, 0,3% oder weniger V, 0,3% oder weniger Zr, 2,5% oder weniger Mo, 2,5% oder weniger Cu, 2,0% oder weniger W, 0,1% oder weniger Seltenerdmetalle, 0,05% oder weniger B, 0,02% oder weniger Ca und 0,02% oder weniger Mg und zum Rest Fe und beiläufige Verunreinigungen.
Ferner ist es in der vorliegenden Erfindung erforderlich, dass die Brammenerwärmungstemperatur beim Warmwalzen etwa 1000 bis 1300ºC und vorzugsweise etwa 1100 bis 1200ºC im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften beträgt und dass die Walztemperatur etwa 600 bis 1000ºC, vorzugsweise etwa 700 bis 950ºC, als die Temperatur am Fertigwalzenende im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaft und zur Sicherstellung der Bearbeitbarkeit beträgt. Ferner wird das Glühen des warmgewalzten Blechs in Abhängigkeit von der Stahlart vorzugsweise bei etwa 700 bis 1100ºC während etwa 10 s bis 10 h durchgeführt. Des weiteren kann das Kaltwalzen zwar entsprechend der Blechdicke der Produkte fertiggestellt werden, doch beträgt die Kaltwalzverminderungsrate vorzugsweise etwa 50% oder mehr im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Pressbearbeitbarkeit.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele sollen den Umfang der Erfindung, die in den Ansprüchen definiert ist, nicht festlegen oder beschränken.
Ferritische rostfreie Stähle, die die in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzungen und im wesentlichen zum Rest Fe umfassen, wurden hergestellt, indem sie jeweils zu einer kontinuierlich gegossenen Bramme einer Dicke von 200 mm geschmolzen, auf 1170ºC erhitzt und dann unter 6 Durchgängen Grobwalzen und 7 Durchgängen Fertigwalzen warmgewalzt wurden, wobei warmgewalzte Bleche einer Blechdicke von 4,0 mm hergestellt wurden. In diesem Fall wurde die maximale Walzverminderungsrate der Grobwalzstufe im Bereich von 24 bis 63% variiert und die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Blechoberfläche unmittelbar vor dem Walzenspalt in dem Durchgang zur maximalen Walzverminderung verschiedentlich in einem Bereich von 233ºC oder niedriger geändert. Das Verfahren zum Bestimmen der Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Oberfläche wurde oben bereits beschrieben. Die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Blechdicke und der Blechoberfläche wurde hauptsächlich durch Einstellen der Menge des Kühlwassers zwischen 0 und 6800 l/min/m gesteuert, und das Grobwalzen wurde im Bereich eines Walzendurchmessers von 500 bis 1500 mm und einer Walzgeschwindigkeit von 50 bis 500 m/min durchgeführt. Die warmgewalzten Bleche wurden dann bei 850ºC 8 h oder bei 900 bis 960ºC 1 min geglüht und nach dem Kaltwalzen wurde ein Endglühen durchgeführt, wobei die Temperatur und die Dauer innerhalb verschiedener Bereiche geändert wurden, wobei kaltgewalzte geglühte Bleche einer Blechdicke von 0,6 mm gebildet wurden.
Für die auf diese Weise erhaltenen Stahlbleche wurden der Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} in den zwei Bereichen, die 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 der Blechdicke umfassen, und die mittlere Kristallkorngröße in einem zur Blechbreite vertikalen Querschnitt jeweils ermittelt. Die Ergebnisse sind zusammen mit der Tiefzieheigenschaft (r-Wert), der Ausbuchtungshöhe, der Biegbarkeit (Auftreten von Rissen) und der maximalen Grathöhe in den Tabellen 2, 3 und 4 angegeben.
Für den Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} wurde die Kristallorientierung im Querschnitt der gesamten Blechdicke (0,6 mm) x Walzrichtung (0,9 mm) durch das EBSD- Verfahren ermittelt, um den Flächenanteil der Kolonie der Orientierung {111} in den jeweiligen Bereichen 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 zu bestimmen.
Ferner wurde die Biegbarkeit durch Anlegen einer Zugspannung von 20% an in Walzrichtung gewonnenen Testprüflingen nach JIS Nr. 5 und anschließendes Durchführen eines vollständigen Kontaktbiegens um 180º und auf der Grundlage des Nichtvorhandenseins oder Vorhandenseins von in dem gebogenen Bereich gebildeten Rissen bewertet. Ferner wurden die Tiefzieheigenschaft (r-Wert), die maximale Grathöhe und die Ausbuchtungshöhe entsprechend den gleichen Verfahren, die für das Ergebnis des Versuchs erklärt wurden, ermittelt.
Wie in den Tabellen 2 bis 4 angegeben ist, ist ersichtlich, dass die Beispiele der Erfindung hervorragende Tiefzieheigenschaften (r-Wert), Ausbuchtungseigenschaften, Biegbarkeit und Gratbildungsbeständigkeit im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen aufwiesen.
Wie im vorhergehenden beschrieben, ermittelten wir, wie Bleche aus ferritischem rostfreiem Stahl, die eine hervorragende Gratbildungsbeständigkeit und Formbarkeit aufweisen, durch Steuern des Grobwalzens im Warmwalzverfahren zur Gewährleistung des wichtigen Flächenanteils der Kolonien der Orientierung {111} in den Bereichen von 1/8 bis 3/8 und 5/8 bis 7/8 der Blechdicke von etwa 30% oder mehr bereitgestellt werden können.
Ferner liefert, da gemäß der vorliegenden Erfindung die angegebenen Wirkungen in ferritischen rostfreien Stählen einschließlich von Stählen für allgemeine Zwecke, wie SUS430, ohne spezielle Anforderungen bezüglich spezieller chemischer Zusammensetzungen, insbesondere eine Verminderung von C oder N, die Zugabe von Ti oder Nb und dgl., erhalten werden können, die vorliegende Erfindung einen hohen Beitrag zum Besitz einer stabilen Versorgung mit Blechen aus ferritischem rostfreiem Stahl zu verminderten Kosten und mit hervorragenden Eigenschaften. Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 2 (Fortsetzung) Tabelle 3 Tabelle 3 (Fortsetzung) Tabelle 4 Tabelle 4 (Fortsetzung)

Claims

1. Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl, das eine Vielzahl von Kolonien der Orientierung {111} enthält, die eine Anordnung benachbarter Kristalle, bei denen der Winkel des < 111> -Richtungsvektors jedes Kristalls, bezogen auf einen zur Walzoberfläche vertikalen Orientierungsvektor innerhalb von etwa 15º liegt, umfassen, wobei der Flächenanteil von Kolonien der Orientierung {111}, der für einen in Walzrichtung geschnittenen Querschnitt in Richtung der Plattendicke ermittelt wurde, in den Bereichen zwischen etwa 1/8 bis 3/8 und zwischen etwa 5/8 bis 7/8 der Plattendicke im Querschnitt in Richtung der Plattendicke etwa 30% oder mehr beträgt, wobei die Gratbildung etwa 4 um oder weniger beträgt.

2. Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß der Definition in Anspruch 1, wobei die mittlere Kristallkorngröße etwa 3 bis 100 um beträgt.

3. Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß der Definition in Anspruch 2, wobei die mittlere Kristallkorngröße etwa 3 bis 60 um beträgt.

4. Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß der Definition in Anspruch 1, wobei das Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl eine Stahlzusammensetzung aufweist, die auf der Basis von Masse-% etwa die folgenden Bestandteile umfasst: 0,1% oder weniger C, 1,5% oder weniger Si, 1,5% oder weniger Mn, 5-50% Cr, 2,0% oder weniger Ni, 0,08% oder weniger P, 0,02% oder weniger S und 0,1% oder weniger N und zum Rest Fe und beiläufige Verunreinigungen.

5. Blech aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß der Definition in Anspruch 4, das ferner ein oder mehrere Elemente umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe von etwa 0,5% oder weniger Nb, etwa 0,5% oder weniger Ti, etwa 0,2% oder weniger Al, etwa 0,3% oder weniger V, etwa 0,3% oder weniger Zr, etwa 2,5% oder weniger Mo, etwa 2, 5% oder weniger Cu, etwa 2,0% oder weniger W, etwa 0,1% oder weniger Seltenerdmetalle, etwa 0,05% oder weniger B, etwa 0,02% oder weniger Ca und etwa 0,002% oder weniger Mg.

6. Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus ferritischem rostfreiem Stahl nach Anspruch 1 mit hervorragender Gratbildungsfestigkeit und Formbarkeit, das die folgenden Stufen umfasst:

Erhitzen von Brammen auf eine Temperatur von 1000-1300 ºC,

Grobwalzen und Fertigwalzen der Brammen beim Warmwalzen mit einer Temperatur von 600-1000ºC am Ausgang des Fertigwalzens,

Durchführen von Glühen und Kaltwalzen an den entstandenen warmgewalzten Blechen und

Durchführen des Fertigglühens,

wobei das Grobwalzen mit einer Walzverminderungsrate in mindestens einem Durchgang in der Grobwalzstufe des Warmwalzens von etwa 30% oder mehr durchgeführt wird, und

Beibehalten einer Temperaturdifferenz zwischen der Mitte der Plattendicke und der Plattenoberfläche von etwa 200 ºC oder weniger bei diesem Durchgang, wenn die Walzreduktion maximal ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß der Definition in Anspruch 6, wobei das Fertigglühen bei einer Glühtemperatur von etwa 700-1100ºC und während einer Glühdauer von etwa 300 s oder weniger durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus ferritischem rostfreiem Stahl gemäß der Definition in Anspruch 7, wobei die Glühtemperatur etwa 800-1000ºC beträgt und die Glühdauer etwa 10-90 s beträgt.