EP1398390A1

EP1398390A1 - Steel with a very fine ferritic and martensitic microstructure having a high tensile strength

Info

Publication number: EP1398390A1
Application number: EP02020294A
Authority: EP
Inventors: Andreas Nuss; Thomas Dr.-Ing. Heller; Bernhard Dr.-Ing. Engl
Original assignee: ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-03-17
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: ATE316157T1; EP1398390B1; DE50205631D1; ES2256378T3

Abstract

The following composition (wt. %) is cast into optionally flat ingots: C 0.05-2, Si up to 0.9, P up to 0.06, Mn 0.6-1.2, Al up to 0.05%, Cr 0.02-0.6, Nb up to 0.08%, Ti up to 0.08%, V up to 0.08%, Mo up to 0.4%, Cu up to 1%, Ni up to 1%, remainder Fe and inevitable impurities. The ingot is heated to hot-rolling temperature of 750-950 degrees C. The hot sheet is cooled to normal temperatures, up to 250 degrees C, at the rate of at least 10 K/s, for winding into rolls. An Independent claim is included for corresponding sheet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines hochfesten Warmbands, das eine ultrafeine Kornstruktur besitzt.The invention relates to a method for generating a high-strength hot strip, which has an ultra-fine grain structure has.

Ein Verfahren zum Herstellen von Warmbändern dieser Art ist aus der EP 1 001 041 A1 bekannt. Gemäß dem bekannten Verfahren wird ein (in Masse-%) 0,01 - 0,3 % C, bis zu 2,0 % Si, bis zu 3,0 % Mn, nicht mehr als 0,05 % P, 0,03 - 0,3 % Ti und als Rest Eisen sowie unvermeidbare Verunreinigungen enthaltender Stahl zu Brammen vergossen. Nach der Wiedererwärmung auf nicht mehr als 1150 °C werden die Brammen in mehreren Schritten zu Warmband warmgewalzt. Das Warmwalzen wird bei Temperaturen durchgeführt, bei denen es zu einer dynamischen Rekristallisation des Stahls kommt. Gleichzeitig werden geringe Reduktionsgrade eingestellt, die im letzten Walzschritt 13 % bis 30 % und in allen dem letzten Schritt vorangehenden Walzschritten 4 % bis 20 % betragen sollen. Auf diese Weise soll die gewünscht feinkörnige austenitische Struktur des Warmbandes eingestellt werden können, bei der die Korndurchmesser des Austenits im Bereich von weniger als 4 µm, insbesondere weniger als 2 µm liegen. In möglichst unmittelbarem Anschluss an das Warmwalzen wird das erhaltene Warmband schnell auf eine 350 bis 600 °C betragende Temperatur abgekühlt, um die Bildung von feinkörnigem Ferrit zu bewirken. Die Abkühlrate beträgt dabei nicht weniger als 30 °C/s. Die Temperatur, mit der das Band anschließend gehaspelt wird, ist gemäß dem bekannten Verfahren an die für den jeweiligen Stahl günstigste Temperatur anzupassen.One method of making hot strips of this type is known from EP 1 001 041 A1. According to the known Process is a (in mass%) 0.01 - 0.3% C, up to 2.0% Si, up to 3.0% Mn, not more than 0.05% P, 0.03 - 0.3% Ti and the balance iron and unavoidable Cast steel containing impurities into slabs. After reheating to no more than 1150 ° C the slabs are hot-rolled into hot strip in several steps. The hot rolling is carried out at temperatures at which leads to dynamic recrystallization of the steel comes. At the same time, low degrees of reduction set in the last rolling step 13% to 30% and in all the rolling steps preceding the last step 4% to 20%. In this way the desired fine-grained austenitic structure of the hot strip can be set at which the grain diameter of the Austenites in the range of less than 4 µm, especially are less than 2 µm. As immediately as possible The hot strip obtained is connected to the hot rolling quickly to a temperature of 350 to 600 ° C cooled to form the fine grain ferrite cause. The cooling rate is not less than 30 ° C / s. The temperature at which the tape subsequently is coiled according to the known method to the to adapt the most favorable temperature for the respective steel.

Der nach dem bekannten Verfahren erhaltene Stahl zeichnet sich durch eine gute Verformbarkeit bei gleichzeitig vergleichbar hoher Festigkeit aus. So werden bei den in der EP 1 001 041 A1 angegebenen Beispielen Zugfestigkeiten erreicht, die regelmäßig über 500 MPa liegen und bis zu 763 MPa betragen können. Gleichzeitig liegt die Fließgrenze im Bereich von mindestens 420 MPa bis 645 MPa. Das Streckgrenzenverhältnis ("yield ratio") des bekannten Stahls liegt regelmäßig im Bereich von mindestens 0,75.The steel obtained by the known method draws through good ductility at the same time comparable high strength. So in the Examples given in EP 1 001 041 A1 are tensile strengths achieved, which are regularly above 500 MPa and up to 763 Can be MPa. At the same time, the yield point is in the Range from at least 420 MPa to 645 MPa. The Yield ratio of the known Stahls is regularly in the range of at least 0.75.

Trotz der verbesserten Eigenschaften des nach dem bekannten Verfahren erzeugten Bandes werden immer höhere Anforderungen von den Verarbeitern von Warmbändern der in Rede stehenden Art an die Verformbarkeit einerseits und die Zugfestigkeit andererseits gestellt.Despite the improved properties of the known Processed tape are getting higher Requirements from the processors of hot strips in The type in question of the deformability on the one hand and the Tensile strength on the other hand.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich zuverlässig Warmbänder erzeugen lassen, bei welchen die Kombination aus Verformbarkeit und Festigkeit weiter optimiert ist.The object of the invention was therefore a Specify the process by which hot strips can be reliably let generate, where the combination of Deformability and strength is further optimized.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Warmbands mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 MPa und einer ultrafeinen ferritisch/martensitischen und perlitfreien Kornstruktur, bei der der durchschnittliche Durchmesser der Ferritkörner weniger als 2,5 µm beträgt, gelöst, welches folgende Schritte umfasst:

a) Vergießen einer (in Masse-%) C: 0,05 - 0,2 %,
Si: < 0,9 %, P: < 0,06 %, Mn: 0,6 - 1,2 %,
A1: < 0,05 %, Cr: 0,02 - 0,6 %, Nb: ≤ 0,08 %, Ti: ≤ 0,08 %, V: ≤ 0,08 %, Mo: ≤ 0,4 %, Cu: ≤ 1 %, Ni: ≤ 1 %, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthaltenden Stahlschmelze zu einem Vormaterial, wie Brammen oder Dünnbrammen,

b) Warmwalzen des Vormaterials zu einem Warmband bei einer 750 °C bis 950 °C betragenden Warmwalzendtemperatur,

c) Kühlen des erhaltenen Warmbands auf eine Raumtemperatur bis 250 °C betragenden Haspeltemperatur mit einer mindestens 10 K/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit,

d) Haspeln des abgekühlten Warmbands.

This object is achieved by a method for producing a hot strip with a tensile strength of at least 700 MPa and an ultra-fine ferritic / martensitic and pearlite-free grain structure, in which the average diameter of the ferrite grains is less than 2.5 μm, which comprises the following steps:

a) casting one (in mass%) C: 0.05-0.2%,
Si: <0.9%, P: <0.06%, Mn: 0.6 - 1.2%,
A1: <0.05%, Cr: 0.02 - 0.6%, Nb: ≤ 0.08%, Ti: ≤ 0.08%, V: ≤ 0.08%, Mo: ≤ 0.4% , Cu: ≤ 1%, Ni: ≤ 1%, balance iron and steel melt containing unavoidable impurities to form a starting material such as slabs or thin slabs,

b) hot rolling of the primary material to a hot strip at a final hot rolling temperature of 750 ° C. to 950 ° C.,

c) cooling the hot strip obtained to a reel temperature of from room temperature to 250 ° C. with a cooling rate of at least 10 K / s,

d) reeling the cooled hot strip.

Mit der Erfindung wird ein Warmband erhalten, dessen Gefüge im Wesentlichen vollständig martensitisch/ferritisch und frei von Perlit ausgebildet ist. Das Warmband weist dabei ein Gefüge auf, dessen Ferritkörner ultrafein sind. Dies wird durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäß vorgegebenen Zusammensetzung des verarbeiteten Stahls, der vergleichsweise hohen Warmwalzendtemperatur von 750 °C bis 900 °C und der auf das Warmwalzen folgenden Abkühlung auf eine niedrige Haspeltemperatur erreicht, deren Obergrenze erfindungsgemäß auf 250 °C festgelegt und von dieser Obergrenze bis zur Raumtemperatur reichen kann.With the invention, a hot strip is obtained, its structure essentially completely martensitic / ferritic and is free of pearlite. The hot strip shows a structure whose ferrite grains are ultra-fine. This is due to the interaction of the invention given composition of the processed steel, the comparatively high hot rolling end temperature of 750 ° C to 900 ° C and the cooling after the hot rolling reached a low reel temperature, the upper limit according to the invention set at 250 ° C and from this Upper limit can reach room temperature.

Aufwändige Walzverfahren, wie sie beim Stand der Technik erforderlich sind, um die erwünschte Feinkörnigkeit des Gefüges zu erhalten, sind beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr erforderlich. Vielmehr wirken die einzelnen Parameter der Zusammensetzung des Stahls und des Verfahrens so zusammen, dass ein Warmband mit extrem feinem Gefüge erhalten wird. So lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren sowohl über die eine konventionelle Brammenerzeugung umfassende Warmbandstraßenroute als auch unter Einbeziehung einer Gießwalzanlage durchführen, in der als Vormaterial Dünnbrammen erzeugt werden die anschließend "in line" in einem kontinuierlichen Prozess zu Warmband verarbeitet werden.Elaborate rolling processes as used in the prior art are required to achieve the desired fine grain size Structures are to be obtained in the method according to the invention not necessary anymore. The individual rather act Steel composition and process parameters so together that a hot strip with an extremely fine structure is obtained. The method according to the invention can be done in this way both about conventional slab production comprehensive hot strip route as well as with inclusion perform a casting and rolling mill, in the as raw material Thin slabs are then produced "in line" in processed into hot strip in a continuous process become.

Das extrem feine Gefüge erfindungsgemäß erzeugter Warmbänder führt zu deren besonders guten Dehnungskennwerten. Erfindungsgemäß wird dazu ein durchschnittlicher Ferritkorndurchmesser eingestellt, der unter Berücksichtigung der jeweils geforderten Eigenschaften möglichst gering ist. Er liegt bei erfindungsgemäßen Warmbändern, deren Zugfestigkeit im Bereich von 700 MPa bis 900 MPa liegt, im Mittel bevorzugt bei 2,5 µm. Bei höherfesten erfindungsgemäßen Warmbändern wird die durchschnittliche Ferritkorngröße dagegen bevorzugt auf unter 2 µm, insbesondere unter 1 µm, eingestellt, um auch bei den hohen Festigkeiten eine optimale Verformbarkeit zu gewährleisten.The extremely fine structure produced according to the invention Hot strips lead to their particularly good ones Elongation characteristics. According to the invention, a average ferrite grain diameter set, the taking into account the respectively required Properties is as low as possible. It is included inventive hot strips, the tensile strength in The range is from 700 MPa to 900 MPa, preferred on average at 2.5 µm. With high-strength hot strips according to the invention the average ferrite grain size is opposed preferably less than 2 µm, especially less than 1 µm, set to a high strength to ensure optimal deformability.

Wesentlichen Einfluss auf die Ausbildung derart ultrafeiner Ferritkörner im Gefüge erfindungsgemäß erzeugter Warmbänder hat die Anwesenheit von Niob. So zeigen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, Niob enthaltende Warmbänder ein deutlich feineres Ferritkorn als in gleicher Weise erzeugte Warmbänder, die kein Niob enthalten. Significant influence on the training of such ultra-fine Ferrite grains in the structure of hot strips produced according to the invention has the presence of niobium. So show after Niobium-containing process produced according to the invention Hot strips are a significantly finer grain of ferrite than in the same Hot strips produced in this way, which do not contain niobium.

Gleichzeitig wirkt sich die Anwesenheit von Niob in der erfindungsgemäß verwendeten Stahlzusammensetzung günstig auf die Festigkeit des erhaltenen Warmbands aus. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass im verwendete Stahl mindestens 0,03 Masse-% Niob vorhanden sind. Die positiven Einflüsse von Niob machen sich dabei insbesondere dann bemerkbar, wenn höher kohlenstoffhaltige Stähle verarbeitet werden.At the same time, the presence of niobium in the Steel composition used according to the invention favorably on the strength of the hot strip obtained. According to the invention it is therefore provided that the used Steel at least 0.03 mass% niobium are present. The The positive influences of niobium are particularly noticeable then noticeable when higher carbon steels are processed.

Entscheidend beeinflusst wird die Festigkeit erfindungsgemäß erzeugten Warmbands auch durch die Höhe seines Martensitgehalts. Durch eine Erhöhung der Martensitanteile bei gleichzeitiger Verminderung der Ferritanteile lassen sich Zugfestigkeiten im Bereich von 700 MPa bis 1000 MPa erhalten. So weist erfindungsgemäßes Warmband, das eine Zugfestigkeit von bis zu 800 MPa besitzt, typischerweise ein zu 60 % bis 90 % ferritisches Gefüge auf. Bei Zugfestigkeiten, die im Bereich von 800-900 MPa liegen, ist der Ferritgehalt dagegen schon auf ca. 40 % bis 60 % beschränkt. Werden Festigkeiten von mehr als 900 MPa benötigt, so wird dazu der Ferritgehalt erfindungsgemäß auf 10 % bis ca. 45 % eingestellt. Über den Martensitgehalt kann so die gewünschte Festigkeit gezielt hergestellt werden.The strength is decisively influenced hot strips produced according to the invention also by the height its martensite content. By increasing the Martensite shares while reducing the Ferrite fractions can be tensile strengths in the range of Obtained 700 MPa to 1000 MPa. So points according to the invention Hot strip, which has a tensile strength of up to 800 MPa typically has a 60% to 90% ferritic Structure on. With tensile strengths in the range of 800-900 MPa, the ferrite content is already around 40% to 60% restricted. Are strengths of more than 900 MPa is required, so is the ferrite content according to the invention set to 10% to about 45%. On the The martensite content can thus target the desired strength getting produced.

Die gute Verformbarkeit einerseits und die hohen Festigkeiten andererseits führen zu einem besonders guten Verhältnis von Verformbarkeit und Zugfestigkeit der erfindungsgemäß erzeugten Warmbänder. Dementsprechend liegt das als Verhältnis von Dehngrenze zur Zugfestigkeit gebildete Streckgrenzverhältnis bei erfindungsgemäß erzeugten Warmbändern regelmäßig unter 0,7, also deutlich unter dem Wert, der sich bei den nach dem bekannten Verfahren erzeugten Warmbändern feststellen lässt. The good formability on the one hand and the high Strengths on the other hand lead to a particularly good one Relationship between deformability and tensile strength of the hot strips produced according to the invention. Accordingly lies that as the ratio of yield strength to tensile strength Yield strength ratio formed in the invention produced hot tapes regularly below 0.7, so clearly below the value found in the case of the known Process generated hot strips can be determined.

Kennzeichnend für die optimierte Eigenschaftskombination erfindungsgemäßer Warmbänder ist ebenfalls, dass ihr Produkt aus Zugfestigkeit (Rm) und Bruchdehnung (A5) in Längsrichtung des erhaltenen Warmbands gemessen regelmäßig mindestens 15.000 MPa*% beträgt.Characteristic of the optimized combination of properties Hot strips according to the invention is also that you Product of tensile strength (Rm) and elongation at break (A5) in Longitudinal direction of the hot strip obtained was measured regularly is at least 15,000 MPa *%.

Aufgrund dieser besonderen Eigenschaftskombination eignen sich erfindungsgemäß erzeugte Warmbänder in besonderer Weise zur Herstellung von dünnwandigen Bauelementen mit komplexer Formgebung, die dennoch in der Lage sind, große Kräfte aufzunehmen. So lassen sich aus erfindungsgemäßen Warmbändern gewonnene Bleche besonders gut zur Herstellung von Bauteilen und Strukturelementen von Fahrzeugkarosserien einsetzen, die bei geringen Wandstärken, dementsprechend geringem Gewicht und aufwändiger Gestaltung in der Lage sind, hohe Belastungen aufzunehmen.Suitable due to this special combination of properties hot strips produced according to the invention in particular Way to produce thin-walled components with complex shapes that are still capable of large To absorb forces. So can be from the invention Sheets obtained from hot-rolled strips are particularly good for production of components and structural elements of vehicle bodies use that with thin walls, accordingly light weight and elaborate design capable are able to absorb high loads.

Über die Art und Weise, in der das Warmband nach dem Verlassen der Fertigwarmwalzstaffel abgekühlt wird, lässt sich die Ausprägung des ultrafeinkörnigen Gefüges erfindungsgemäß erzeugter Warmbänder direkt beeinflussen. Gleichzeitig hat die Abkühlung unmittelbaren Einfluss auf den Martensitanteil und damit einhergehend auf die Festigkeit der Warmbänder.About the way in which the hot strip after the Leaving the finished hot rolling mill is cooled, leaves the expression of the ultra-fine-grained structure influence hot strips produced according to the invention directly. At the same time, the cooling has a direct impact on the martensite portion and, consequently, on the Strength of the hot strips.

Höchste Festigkeiten bei gleichzeitig feinster Kornausbildung werden erreicht, wenn die Abkühlung des Warmbands auf Haspeltemperatur in einem Schritt unterbrechungsfrei erfolgt. Soll dagegen ein Warmband erzeugt werden, das im Rahmen der Erfindung ein höheres Streckgrenzverhältnis besitzt, kann dies dadurch erreicht werden, dass das Warmband beim Abkühlen auf Haspeltemperatur zunächst mit einer 10 bis 200 K/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit auf eine 600 - 700 °C betragende Zwischentemperatur abgekühlt wird, dass daraufhin die Abkühlung für 2 bis 6 Sekunden unterbrochen wird und dass das Warmband anschließend mit einer 10 bis 200 K/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit auf die Haspeltemperatur gekühlt wird. Die Wahl eines geeigneten Verfahrens zur Abkühlung des nach dem Warmwalzen erhaltenen Warmbands auf die niedrige Haspeltemperatur ermöglicht so auf einfache Weise die optimale Anpassung der jeweiligen Eigenschaften des erfindungsgemäß erzeugten Warmbands an die vom Verwender gestellten Anforderungen.Highest strengths with the finest at the same time Grain formation is achieved when the cooling of the Hot coils at reel temperature in one step done without interruption. In contrast, a hot strip should are generated, which is a higher within the scope of the invention Yield strength ratio can achieve this be that the hot strip cools down on Reel temperature initially with a 10 to 200 K / s cooling rate to 600 - 700 ° C amount is cooled that then the cooling is interrupted for 2 to 6 seconds and that the hot strip is then with a 10 to 200 K / s cooling rate to the Reel temperature is cooled. Choosing a suitable one Process for cooling the obtained after hot rolling This enables warm strips to the low reel temperature in a simple way the optimal adaptation of the respective Properties of the hot strip produced according to the invention the requirements set by the user.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to Embodiments explained in more detail.

Die Figuren 1 und 2 zeigen Schliffbilder von vier nach unterschiedlichen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Warmbändern.Figures 1 and 2 show micrographs from four to four different variants of the invention Process produced hot strips.

In den Diagrammen 1 und 2 sind die Ergebnisse der nachfolgend erläuterten Versuche graphisch dargestellt.Diagrams 1 and 2 show the results of experiments illustrated below are shown graphically.

Es wurden zahlreiche Laborwalzversuche durchgeführt, bei denen vier Stahlschmelzen S1, S2, S3, S4 verwendet wurden, deren Zusammensetzungen in Tabelle 1 angegeben sind. Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, Angaben in Masse-%, C Mn P S Si Al N Cr Nb S1 0,188 1,05 0,004 0,004 0,82 0,030 0,0031 0,42 - S2 0,181 1,02 0,004 0,003 0,81 0,032 0,0022 0,42 0,047 S3 0,077 1,02 0,005 0,003 0,81 0,030 0,0020 0,41 0,045 S4 0,073 1,02 0,032 0,003 0,11 0,025 0,0022 0,41 0,057 Numerous laboratory rolling tests were carried out using four steel melts S1, S2, S3, S4, the compositions of which are given in Table 1. Balance iron and unavoidable impurities, figures in mass%, C Mn P S Si al N Cr Nb S1 0.188 1.05 0,004 0,004 0.82 0,030 0.0031 0.42 - S2 0,181 1.02 0,004 0,003 0.81 0.032 0.0022 0.42 0.047 S3 0.077 1.02 0.005 0,003 0.81 0,030 0.0020 0.41 0,045 S4 0.073 1.02 0.032 0,003 0.11 0,025 0.0022 0.41 0.057

Bei den Schmelzen S1, S2 handelte es sich um Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt. Mit Ausnahme der Niob-Gehalte sind die Legierungen beider Stähle S1, S2 im Wesentlichen identisch. Der Stahl S1 enthält jedoch kein Niob, während der Stahl S2 Gehalte an Niob aufweist. Anhand der Stähle S1 und S2 konnte somit nachgewiesen werden, welche positiven Wirkungen die Anwesenheit von Niob in einer erfindungsgemäß verarbeiteten, höherkohlenstoffhaltigen Stahllegierung hat.The melts S1, S2 were steels with high carbon content. Except for the niobium contents the alloys of both steels S1, S2 essentially identical. However, the steel S1 does not contain niobium the steel S2 has niobium contents. Using steels S1 and S2 could thus be shown which positive Effects the presence of niobium in an invention processed, higher carbon steel alloy.

In vergleichbarer Weise ist die Wirkung von Silizium anhand der Stähle S3 und S4 nachgewiesen worden. Bis auf den Si-Gehalt sind deren Zusammensetzungen im Wesentlichen gleich. Beim Stahl S3 ist jedoch der Si-Gehalt auf ein Minimum reduziert, während der Stahl S4 nennenswerte Gehalte an Silizium aufweist.The effect of silicon can be compared in a similar way of steels S3 and S4 have been verified. Except for the Si content their compositions are essentially the same. With steel S3, however, the Si content is at a minimum reduced, while the steel S4 at significant levels Has silicon.

Aus den Stählen S1 - S4 gegossene Brammen sind in vier unterschiedlichen Versuchsreihen V1 - V4 jeweils zu Warmband verarbeitet worden.Slabs cast from steels S1 - S4 are divided into four different test series V1 - V4 each Hot strip has been processed.

In der Versuchsreihe V1 sind die Brammen in einer Walzstaffel jeweils zu 3,5 mm dicken Warmbändern warmgewalzt worden. Nach dem Verlassen der Warmwalzstaffel sind die erhaltenen Warmbänder in zwei Stufen mit zwischengeschalteter Kühlpause gesteuert auf die Haspeltemperatur abgekühlt worden, bevor sie zu Coils gehaspelt worden sind. Die Kühlung erfolgte im ersten Abschnitt mit einer ersten Abkühlgeschwindigkeit K1 bis zu einer Abkühlungsstopptemperatur Ts, wurde dann für eine Pause mit der Dauer P unterbrochen, bevor sie im zweiten Kühlabschnitt mit einer zweiten Abkühlgeschwindigkeit K2 bis auf die Haspeltemperatur HT fortgesetzt worden ist.In the V1 test series, the slabs are in one Rolling series of 3.5 mm thick hot strips been hot rolled. After leaving the hot rolling mill the hot strips obtained are in two stages intermediate cooling break controlled on the Coiler temperature has been cooled before going to coils have been coiled. The cooling took place in the first Section with a first cooling rate K1 up to a cooling stop temperature Ts, was then for a Pause with the duration P interrupted before being in the second Cooling section with a second cooling rate K2 has continued up to the reel temperature HT.

Die Abkühlungsstopptemperatur Ts wurde in den Temperaturbereich gelegt, bei dem es zur Ferritbildung kommt. Auf diese Weise wurde jeweils gezielt ein bestimmter Ferritgehalt in dem erhaltenen Warmband eingestellt. The cooling stop temperature Ts was in the Temperature range set at which it to ferrite formation comes. In this way, a specific one was targeted Ferrite content in the hot strip obtained.

In gleicher Weise sind die Versuchsreihen V2 und V3 durchgeführt worden. Allerdings lag die Warmwalzendtemperatur bei der Versuchsreihe V2 niedriger als bei der Versuchsreihe V1 und bei der Versuchsreihe V3 niedriger als bei der Versuchsreihe V2.The test series are V2 and V3 in the same way Have been carried out. However, that was Final hot rolling temperature in the V2 test series is lower than in the test series V1 and in the test series V3 lower than in the V2 test series.

Bei der Versuchsreihe V4 ist das Warmwalzen bei der gleichen Warmwalzendtemperatur beendet worden wie in der Versuchsreihe V2. Allerdings schloss sich an das Warmwalzen keine mehrstufige Abkühlung an, sondern die Abkühlung auf Haspeltemperatur erfolgte mit einer einzigen hohen Abkühlgeschwindigkeit K1 kontinuierlich in einem Zuge.In the test series V4, hot rolling is at same hot rolling end temperature as in the Test series V2. However, hot rolling followed no multi-stage cooling, but the cooling on Reel temperature was done with a single high Cooling speed K1 continuously in one go.

Die bei den Versuchsreihen V1 - V4 jeweils eingehaltenen Betriebsparameter "Warmwalzendtemperatur ET", "Abkühlgeschwindigkeit K1", "Abkühlungsstopptemperatur Ts", "Pausendauer P", "Abkühlgeschwindigkeit K2" und "Haspeltemperatur HT" und "Warmbanddicke d" sind in Tabelle 2 zusammengestellt. ET K1 Ts P K2 HT mm °C K/s °C s K/s °C mm V1 860 80 660 3 80 RT 3,5 V2 820 80 660 3 80 RT 3,5 V3 780 80 660 3 80 RT 3,5 V4 820 200 Abkühlung in einem Zug RT 3,5 The operating parameters "hot rolling end temperature ET", "cooling speed K1", "cooling stop temperature Ts", "pause time P", "cooling speed K2" and "coiling temperature HT" and "hot strip thickness d" are shown in Table 2. ET K1 ts P K2 HT mm ° C K / s ° C s K / s ° C mm V1 860 80 660 3 80 RT 3.5 V2 820 80 660 3 80 RT 3.5 V3 780 80 660 3 80 RT 3.5 V4 820 200 Cool off in one go RT 3.5

Die in "Längsrichtung L" und "Querrichtung Q" ermittelten mechanischen Eigenschaften "Dehngrenze R_p0,2", Zugfestigkeit R_m", " Streckgrenzverhältnis R_p0,2/R_m", "Gleichmaßdehnung A_g", "Dehnung A₅", "Produkt aus Zugfestigkeit R_m und Dehnung A₅ R_m*A₅" sowie die jeweiligen Anteile des Gefüges an "Ferrit FA", "Bainit BA", "Martensit MA", "Restaustenit RA" und der jeweils ermittelte durchschnittliche "Ferritkorndurchmesser F" der in den Versuchsreihen V1 - V4 erhaltenen Warmbänder sind in den Tabellen 3a bis 3d angegeben.The mechanical properties determined in "longitudinal direction L" and "transverse direction Q""yield strength R _p0.2 ", tensile strength R _m "," yield strength _ratio R _p0.2 / R _m "," uniform elongation A _g "," elongation A ₅ ", "Product of tensile strength R _m and elongation A ₅ R _m * A ₅ " as well as the respective proportions of the structure of "ferrite FA", "bainite BA", "martensite MA", "residual austenite RA" and the respectively determined average "ferrite grain diameter F  "of the hot strips obtained in the test series V1 - V4 are given in Tables 3a to 3d.

In Fig. 1 ist das Schliffbild eines Warmbands dargestellt, das aus der sowohl einen hohen Kohlenstoffgehalt als auch einen Gehalt an Niob aufweisenden Schmelze S2 in der Versuchsreihe V4 mit einer unterbrechungsfreien Abkühlung nach dem Warmwalzen erzeugt worden ist. Die durch eine konventionelle Bildanalyse ermittelte durchschnittliche Größe der Ferritkörner beträgt bei diesem Beispiel 1 µm.1 shows the micrograph of a hot strip, that from both a high carbon content as well a content of niobium-containing melt S2 in the Test series V4 with uninterrupted cooling generated after hot rolling. The one conventional image analysis determined average The size of the ferrite grains in this example is 1 µm.

Fig. 2 zeigt das Schliffbild eines aus der einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und einen minimierten Siliziumgehalt aufweisenden Schmelze S4 ebenfalls in der Versuchsreihe V4 erzeugten Warmbands. Die durchschnittliche Größe der Ferritkörner beträgt bei diesem Beispiel 1,6 µm.Fig. 2 shows the micrograph of a low one Carbon content and a minimized silicon content having melt S4 also in the test series V4 generated hot strip. The average size of the Ferrite grains are 1.6 µm in this example.

Bei einem Warmband, das aus der einen hohen Kohlenstoffgehalt jedoch keinen Niobanteil besitzenden Schmelze S1 in der Versuchsreihe V2 (Abkühlung mit Kühlpause) erzeugt worden ist, betrug die durchschnittliche Größe der Ferritkörner 2,6 µm.In the case of a hot strip that comes from a high Carbon content, however, has no niobium content Melt S1 in the test series V2 (cooling with Cooling break) was generated, the average Size of the ferrite grains 2.6 µm.

Bei einem Warmbands, das aus der einen niedrigen Kohlenstoffgehalt bei einem erhöhten Siliziumgehalt aufweisenden Schmelze S3 in der Versuchsreihe V1 hergestellt worden ist, konnte eine durchschnittliche Größe der Ferritkörner von 2 µm ermittelt werden.In the case of a hot strip that comes from a low one Carbon content with an increased silicon content having melt S3 in the test series V1 could be made an average size the ferrite grains of 2 µm can be determined.

Es zeigte sich, dass die feinsten Gefüge und größten Festigkeiten bei den Warmbändern vorlagen, die in der Versuchsreihe V4 ausgehend von der Warmwalzendtemperatur in einem Zuge mit hoher Abkühlgeschwindigkeit auf die Haspeltemperatur HT abgekühlt worden sind. Eine weitere Verfeinerung des Gefüges stellt sich ein, wenn noch höhere Abkühlgeschwindigkeiten eingestellt werden. Dementsprechend sieht die Erfindung gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung einen Bereich der Abkühlgeschwindigkeit vor, der von 10 K/s bis 1000 K/s reicht. Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass mit Abkühlgeschwindigkeiten von mindestens 50 K/s gearbeitet wird. Die Einhaltung dieser Mindestkühlrate stellt sicher, dass die jeweils gewünschte Feinkörnigkeit immer erreicht wird.It showed that the finest structure and largest Strengths in the hot strips that existed in the Test series V4 based on the hot rolling end temperature in a train with high cooling speed on the Reel temperature HT have been cooled. Another Refinement of the structure occurs when it is even higher Cooling speeds can be set. Accordingly sees the invention according to an advantageous embodiment a range of cooling rate from 10 K / s up to 1000 K / s. In particular, the invention provides that with cooling speeds of at least 50 K / s is worked. Compliance with this minimum cooling rate ensures that the desired fine grain size is always achieved.

Gleichzeitig geht aus den Versuchsergebnissen der günstige Einfluss der Gehalte an Silizium und Niob auf die Feinkörnigkeit des Gefüges hervor. Dies wird insbesondere durch die Fig. 1 und 2 belegt.At the same time, the cheap results come from the test results Influence of the silicon and niobium contents on the Fine grain of the structure. This will be particularly shown by FIGS. 1 and 2.

Die Ergebnisse der Versuchsreihen V1 bis V4 sind im Diag. 1 noch einmal graphisch dargestellt.The results of the test series V1 to V4 are in the Diag. 1 displayed again graphically.

Im Diag. 2 ist die Zugfestigkeit der in erfindungsgemäßer Weise aus den Schmelzen S1 - S4 erzeugten Warmbänder in Abhängigkeit vom Ferritgehalt dargestellt. Es ist klar zu erkennen, dass mit zu Gunsten von steigenden Martensitgehalten sinkenden Ferritgehalten höhere Zugfestigkeiten erreicht werden. Gleichzeitig geht aus Diag. 2 das Potential der einzelnen Legierung hervor. So lassen sich aus den hochkohlenstoffhaltigen Schmelzen S1 und S2 sicher Warmbänder erzeugen, die im hohen Zugfestigkeitsbereich von 900 MPa bis 1100 MPa liegen. Mit den niedrigen Kohlenstoffgehalte aufweisenden Stahlzusammensetzungen S3 und S4 dagegen lassen sich Warmbänder mit Zugfestigkeiten von mindestens 700 MPa herstellen. Damit ist klar, dass neben den Verfahrensparametern "Kühlgeschwindigkeit" und "Kühlpause" die Legierungselemente Kohlenstoff, Niob und Silizium in dieser Reihenfolge die wichtigsten Steuergrößen sind, mit denen sich über ein hinsichtlich der Ferritkörner ultrafeinen martensitisch/ferritischen Gefüge die Werkstoffeigenschaften der gemäß der Erfindung erzeugten Warmbänder einstellen lassen.In the diag. 2 is the tensile strength of the in accordance with the invention Hot strips produced from the melts S1 - S4 in Dependence on the ferrite content shown. It is clear too realize that with rising in favor Falling martensite contents, higher ferrite contents Tensile strengths can be achieved. Goes out at the same time Diag. 2 the potential of the individual alloy. So can be made from the high-carbon melts S1 and S2 safely produce hot strips that are high Tensile strength range from 900 MPa to 1100 MPa. With the low carbon content Steel compositions S3 and S4, however, can be Hot strips with tensile strengths of at least 700 MPa produce. It is clear that in addition to the Process parameters "cooling speed" and "cooling pause" the alloying elements carbon, niobium and silicon in are the most important control parameters in this order which are concerned about ferrite grains ultra-fine martensitic / ferritic structure Material properties of those produced according to the invention Have hot strips set.

Mit den Versuchen konnte ebenso nachgewiesen werden, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sicher Warmbänder erzeugen lassen, deren Zugfestigkeit regelmäßig mehr als 700 MPa betrug. Gleichzeitig lag die Dehngrenze regelmäßig unterhalb von 500 MPa, so dass ein für die den erfindungsgemäß erzeugten Warmbändern zugedachten Anwendungen besonders günstiger Wert der Streckgrenzverhältnis von 0,65 bei keinem der untersuchten Warmbänder überschritten wurde.

The tests also demonstrated that hot strips whose tensile strength was regularly more than 700 MPa could be produced with the method according to the invention. At the same time, the yield strength was regularly below 500 MPa, so that a value of 0.65, which was particularly favorable for the applications intended for the hot strips produced according to the invention, was not exceeded in any of the hot strips examined.

Claims

A process for producing a high-strength hot strip with a tensile strength of at least 700 MPa and an ultrafine ferritic / martensitic and pearlite-free grain structure, in which the average diameter of the ferrite grains is less than 2.5 µm, comprising the following steps:

a) casting one (in mass%)
C: 0.05 - 0.2%,
Si: <0.9%,
P: <0.06%,
Mn: 0.6 - 1.2%,
Al: <0.05%,
Cr: 0.02 - 0.6%,
Nb: ≤ 0.08%,
Ti: ≤ 0.08%,
V: ≤ 0.08%,
Mo: ≤ 0.4%,
Cu: ≤ 1%,
Ni: ≤ 1%,
Remainder iron and steel melt containing unavoidable impurities to a starting material, such as slabs or thin slabs,

b) Hot rolling the primary material to a hot strip at a temperature of 750 ° C to 950 ° C
hot rolling,

d) reeling the cooled hot strip.

A method according to claim 1, characterized in that the cooling of the hot strip to reel temperature takes place in one step.

A method according to claim 1, characterized in that the warm bath is first cooled to a 600-700 ° C intermediate temperature when cooling to the reel temperature at a cooling rate of 10 to 200 K / s, and then the cooling is interrupted for 2 to 6 seconds and that the hot strip is then cooled to the coiling temperature at a cooling rate of 10 to 200 K / s.

A method according to claim 1, characterized in that the molten steel contains at least 0.03 mass% Nb.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the average diameter of the ferrite grains is less than 2 µm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the average diameter of the ferrite grains is less than 0.1 µm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling rate is 10 K / s to 1000 K / s.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling rate is at least 50 K / s.

Hot strip produced by the method designed according to one of claims 1 to 6, characterized in that the product of tensile strength (Rm) and elongation at break (A5) is at least 15,000 MPa *%.

Hot strip according to claim 9, characterized in that its tensile strength (Rm) is more than 900 MPa.

Hot strip according to one of claims 9 or 10, characterized in that its tensile strength is up to 1100 MPa.