Verfahren zum Erzeugen von alterungsbeständigen Bändern aus einem aluminiumberuhigten Stahl

Abstract

 Um ein kostengünstig und zeitsparend durchführbares Verfahren zum Erzeugen von alterungsbeständigen aus einem aluminiumberuhigten Stahl bestehenden Bändern anzugeben, bei dem zunächst in üblicher Weise ein Band durch Walzen hergestellt und das gewalzte Band durchlaufgeglüht wird, wird das noch erwärmte Band dann zu einem Coil gewickelt und das zu einem Coil gewickelte Band auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei das im Coil abgekühlte Band schließlich dressiert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von alterungsbeständigen Bändern aus einem aluminiumberuhigten Stahl. Derartige Stahlbänder werden als Warm- oder Kaltbänder zur Herstellung kaltumgeformter Bauelemente, wie Karosserieteilen u.ä., verwendet.

[0002] Im Zuge ihrer Herstellung werden die Stahlbänder üblicherweise zur Verbesserung ihrer Eigenschaften, nachdem sie auf übliche Weise durch Warmwalzen und ein gegebenenfalls erforderliches anschließendes Kaltwalzen hergestellt worden sind, einer Glühbehandlung in einem Durchlaufglühofen unterzogen. Im Anschluß an diese Glühbehandlung wird das Band häufig einer Oberflächenveredelung, wie beispielsweise einer Feuerverzinkung, unterzogen. Dann wird es abgekühlt und einer Dressier-Walzung unterzogen, bis es schließlich zu einem Coil gewickelt der Weiterverarbeitung zugeführt wird.

[0003] Ein Problem bei der voranstehend zusammengefaßten Vorgehensweise besteht darin, daß das derart erzeugte Band in der Praxis nicht die erforderliche Alterungsbeständigkeit aufweist. Die vorzeitige Alterung des Bandes führt im Ergebnis dazu, daß das Band schon kurze Zeit nach seiner Herstellung so verschlechterte Umformeigenschaften aufweist, daß seine Weiterverarbeitung erschwert oder sogar unmöglich wird.

[0004] Eine Möglichkeit zur Beseitigung der Alterungsempfindlichkeit von aus aluminiumberuhigten Stählen hergestellten Bändern besteht darin, das Band, nachdem es durchlaufgeglüht, oberflächenveredelt und abgekühlt worden ist, einer Haubenglühung zu unterziehen und es erst im Anschluß an diese Haubenglühung zu dressieren und zu einem Coil zu wickeln. Aufgrund des zwischengeschalteten Haubenglühvorgangs ist diese Vorgehensweise jedoch kosten- und zeitaufwendig.

[0005] Es ist daher versucht worden, Bänder mit geringem Alterungspotential aus Stählen der in Rede stehenden Art in einem kontinuierlichen Verfahren ohne Haubenglühe durch eine gesteuerte, bestimmten Kühlverläufen folgende Abkühlung zu erzeugen. Diese Versuche haben jedoch selbst dann nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt, wenn die Glühbehandlung mit einer Überalterungsbehandlung kombiniert worden ist.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünstig und zeitsparend durchführbares Verfahren zum Erzeugen von alterungsbeständigen, aus einem Alberuhigten Stahl bestehenden Bändern anzugeben.

[0007] Diese Aufgabe wird ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik durch ein Verfahren zum Erzeugen von alterungsbeständigen Bändern aus einem aluminiumberuhigten Stahl gelöst, bei dem zunächst in üblicher Weise ein Band durch Walzen hergestellt wird, bei dem das gewalzte Band durchlaufgeglüht wird, bei dem das noch erwärmte Band dann zu einem Coil gewickelt wird, bei dem das zu einem Coil gewickelte Band auf Raumtemperatur abkühlt wird und bei dem das im Coil abgekühlte Band schließlich dressiert wird.

[0008] Vorzugsweise wird das Band im Anschluß an die Durchlaufglühung oberflächenveredelt, bevor es nach Verlassen der Oberflächenveredelungseinrichtung im noch erwärmten Zustand zu dem Coil gewickelt wird. Dabei führt das erfindungsgemäße Verfahren zu besonders guten Ergebnissen, wenn das Band im Zuge der Oberflächenveredelung feuerverzinkt wird.

[0009] Anders als beim Stand der Technik wird das geglübte und anschließend gegebenenfalls oberflächenveredelte Band, wenn es den Durchlaufglühofen bzw. die Oberflächenveredelungseinrichtung verlassen hat, bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise nicht gesondert abgekühlt, sondern im noch warmen Zustand zu einem Coil gewickelt. In dem Coil kühlt das Band langsam ab, bis es Raumtemperatur erreicht hat. Erst daraufhin wird das Band der Dressier-Walzung unterzogen.

[0010] Es ist festgestellt worden, daß ein erfindungsgemäß erzeugtes Band aus Al-beruhigtem Stahl genauso alterungsbeständig ist wie ein Band, welches zusätzlich zu der Durchlaufglühbehandung und der gegebenenfalls durchgeführten Oberflächenveredelung einer Haubenglühung unterworfen worden ist. Dies konnte überraschenderweise allein dadurch erreicht werden, daß das Band unter Mitnahme der Temperatur, auf die es im Durchlaufglühofen bzw. in der Oberflächenveredelungseinrichtung, beispielsweise der Feuerverzinkungseinrichtung, gebracht worden ist, gewickelt und anschließend in ausreichend langer Zeit langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

[0011] Auf eine gesteuerte, schnelle Abkühlung im Anschluß an die Glühung bzw. Oberflächenbehandlung und eine damit kombinierte Überalterungabehandlung kann bei erfindungsgemäßer Arbeitsweise ebenso verzichtet werden, wie auf das Haubenglühen. Dies ermöglicht es, mit der Erfindung ein alterungsbeständiges Band aus einem aluminiumberuhigten Stahl bei geringem Kosten- und Zeitaufwand herzustellen.

[0012] Umfaßt die Oberflächenveredlung eine Feuerverzinkung, so ist die am Ende des Verzinkungsprozesses vorhandene Temperatur des Bandes gut geeignet für das erfindungsgemäß durchgeführte Wickeln des Coils im unmittelbarem Anschluß an die Oberflächenveredelung.

[0013] Wesentlich ist, daß, wie erwähnt, das Band unter Mitnahme seiner Temperatur am Ende der Glühung bzw. Oberflächenveredelung zu dem Coil gewickelt wird und derart zu einem festen Bund gewickelt auf Raumtemperatur abkühlt. Dabei sollte die Temperatur beim Haspeln des geglühten bzw. oberflächenveredelten Bandes zu einem Coil zwischen 150 °C und 350 °C betragen. Bei Einhaltung dieses Temperaturbereichs für die Wickeltemperatur wird sicher erreicht, daß auch lange Zeit nach der erfindungsgemäßen Herstellung des Bandes dessen gute Eigenschaften vorhanden sind, so daß das Band im wesentlichen unbeeinflußt von seinem Alter verarbeitet werden kann.

[0014] Bei Abkühlung des Coils an Luft ist ein optimaler Temperaturverlauf bis zum Erreichen der Raumtemperatur gewährleistet. Selbstverständlich kann die Abkühlung jedoch auch in anderen Umgebungsmedien erfolgen, die einen vergleichbaren Verlauf der Abkühlung gewährleisten.

[0015] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

[0016] Die Diagramme 1 bis 9 zeigen die auf die jeweilige Wickeltemperatur bezogenen Werte verschiedener Eigenschaften von aus unterschiedlichen aluminiumberuhigten Stählen hergestellten, kaltgewalzten und dressierten Bänder.

[0017] Die Bänder B_A, B_B, B_C wurden aus Stählen A, B, C mit der in der nachstehenden Tabelle angegebenen Zusammensetzung in der üblichen Weise durch Warm- und anschließendes Kaltwalzen hergestellt.

Stahl	C	Si	Mn	P	S	Al	N
A	0,04	0,158	0,206	0,023	0,008	0,034	0,0036
B	0,031	0,013	0,164	0,014	0,008	0,033	0,0026
C	0,021	0,014	0,162	0,007	0,008	0,033	0,0016
(Angaben der Gehalte in Gew.-%)

[0018] In einem Durchlaufglühofen wurden die Bänder B_A, B_B, B_C durchlaufgeglüht. Anschließend wurden sie einer Feuerverzinkung ihrer Oberfläche unterzogen.

[0019] Nach Verlassen der Feuerverzinkungseinrichtung wurden die Bänder B_A, B_B, B_C bei unterschiedlichen Wickeltemperaturen WT von 50 °C, 100 °C, 150 °C, 200 °C, 250 °C, 300 °C und 350 °C zu jeweils einem Coil gehaspelt. Anschließend erfolgte die Abkühlung des Coils an Luft auf Raumtemperatur. Die Abkühlung dauerte bis zu 24 h.

[0020] Die abgekühlten Bänder B_A, B_B, B_C wurden dressiergewalzt, wobei Dressiergrade zwischen 0,3 % und 1,5 % eingehalten wurden.

[0021] Anschließend wurden die Bänder bei 100 °C für eine Stunde erwärmt, um eine künstliche Alterung herbeizuführen. In dem Zerreißdiagramm, welches in einer unmittelbar an die künstliche Alterung erfolgenden Zerreißprüfung erstellt wurde, zeigten die optimal ausdressierten Bänder B_A, B_B, B_C bei geeigneter Wahl der Wickeltemperatur WT keine Streckgrenzdehnung.

[0022] In den Diagrammen 1 bis 9 sind die für die aus dem Stahl A erzeugten Bänder B_A ermittelten Werte der jeweiligen Eigenschaft jeweils durch Quadrate, die für die aus dem Stahl B erzeugten Bänder B_B ermittelten Werte der jeweiligen Eigenschaft jeweils durch Rauten und die für die aus dem Stahl C erzeugten Bänder B_C ermittelten Werte der jeweiligen Eigenschaft jeweils durch Dreiecke gekennzeichnet. Die nach dem Dressieren vorhandenen Werte sind durch leere Quadrate, Rauten und Dreiecke dargestellt, während die nach der künstlichen Alterung ermittelten jeweiligen Werte durch gefüllte Quadrate, Rauten und Dreiecke gekennzeichnet sind.

[0023] Im Diag. 1 ist für die Bänder B_A, B_B, B_C in Abhängigkeit von der jeweiligen Wickeltemperatur WT in [°C] die Streckgrenzendehnung ARe in [%] angegeben. Es zeigt sich, daß die Bänder B_A, B_B, B_C unmittelbar nach dem Dressieren streckdehnungsfrei sind. Ein bei einer Wickeltemperatur WT von 20 °C gewickeltes Band B_A besitzt jedoch im gealterten Zustand eine Streckgrenzendehnung ARe von 3 %. Ebenso weist das bei dieser Wickeltemperatur WT von 20 °C gewickelte Band B_B eine Streckgrenzendehnung von 2 % auf, während sie für das Band B_C ca. 1,5 % beträgt. Bei einer Wickeltemperatur WT von mindestens 200 °C sind dagegen alle Bänder B_A, B_B, B_C auch im gealterten Zustand streckgrenzendehnungsfrei, wobei sich dieser Zustand für die Bänder B_B und B_C schon bei 150 °C einstellt.

[0024] In Diag. 2 sind in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur WT in [°C] für die jeweiligen Bänder B_A, B_B, B_C die Werte der Streckgrenze Re in [MPa] angegeben, während im Diag. 3 in entsprechender Weise die Werte der Zugfestigkeit Rm in [MPa] dargestellt sind. Es zeigt sich, daß bei einer Wickeltemperatur von mindestens 200 °C kein alterungsbedingter Anstieg der Streckgrenze bzw. der Zugfestigkeit der gealterten Bänder B_A, B_B, B_C gegenüber den entsprechenden Werten feststellbar ist, welche die Bänder B_A, B_B, B_C im ungealterten Zustand nach dem Dressieren besitzen.

[0025] In Diag. 4 sind in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur WT in [°C] für die jeweiligen Bänder B_A, B_B, B_C die Werte der Gleichmaßdehnung Ag in [%] angegeben, während im Diag. 5 in entsprechender Weise die Werte der Bruchdehnung A80 in [%]dargestellt sind. Es zeigt sich, daß bei einer Wickeltemperatur WT von weniger als 150 °C die Dehnungswerte der künstlich gealterten Bänder B_A, B_B, B_C deutlich gegenüber den Dehnungswerten zurückfallen, welche die Bänder B_A, B_B, B_C unmittelbar nach dem Dressieren besitzen. Ab einer Wickeltemperatur WT Von wenigstens 200 °C stellt sich demgegenüber eine Abnahme der Dehnungswerte im Zuge der Alterung der Bänder B_A, B_B, B_C kaum noch ein. So wurden beispielsweise für bei Wickeltemperaturen WT Von 250 °C gewickelte Bänder B_B, B_C nach der künstlichen Alterung Bruchdehnungen A80 von 42 - 44 % erreicht.

[0026] In Diag. 6 ist in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur WT in [°C] für die jeweiligen Bänder B_A, B_B, B_C der n-Wert angegeben. Es zeigt sich, daß sich bei einer Wickeltemperatur WT von weniger als 150 °C im Zuge der Alterung ein starker Rückgang des n-Wertes einstellt. Bei Wickeltemperaturen WT von mindestens 200 °C ist jedoch praktisch kein Einfluß der Alterung mehr erkennbar. Bemerkenswert ist, daß beispielsweise ein aus dem Stahl C erzeugtes und bei einer Wickeltemperatur WT von mehr als 250 °C gewickeltes Band B_C n-Werte von mehr als 0,22 erreicht.

[0027] In Diag. 7 ist in Abhängigkeit von der Wickeltemperatur WT in [°C] für die jeweiligen Bänder B_A, B_B, B_C der r-Wert angegeben. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Alterung keine Änderung des r-Wertes verursacht und dementsprechend auch die Wickeltemperatur WT keinen Einfluß auf den r-Wert hat.

[0028] Schließlich sind als Kenngrößen für die Bake-Hardening-Eigenschaften im Diag. 8 der BH0-Wert und im Diag. 9 der BH2-Wert jeweils in [MPa] über die jeweilige Wickeltemperatur WT in [°C] angegeben. Es zeigt sich, daß im künstlich gealterten Zustand bei Wickeltemperaturen WT von weniger als 150 °C für alle Bänder B_A, B_B, B_C BH0-Werte von ca. 40 - 60 MPa und BH2-Werte von ca. 50 - 70 MPa erreicht werden. Ab einer Wickeltemperatur WT von mindestens 200 °C fällt für alle Bänder B_A, B_B, B_C der BH0-Wert auf Werte um 10 MPa ab. Bei diesen Wickeltemperaturen WT werden BH2-Werte von ca. 20 MPa für aus den Stählen A und B hergestellte Bänder B_A bzw. B_B erreicht, während für aus dem Stahl C hergestellte Bänder B_C auch RH2-Werte von 10 MPa vorliegen.

[0029] Aus den Diagrammen 1 bis 9 ist damit ersichtlich, daß sich bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise kaltgewalzte, durchlaufgeglühte und dressierte Bänder aus aluminiumberuhigten Stählen herstellen lassen, welche alterungsfrei sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die Bänder unmittelbar nach dem Durchlaufglühen bei Wickeltemperaturen von mindestens 150 °C gewickelt und langsam an Luft mit einer Abkühlrate ≤ 1 °C/min abgekühlt werden. Bei dieser Vorgehensweise gleichen sich die Eigenschaften der Bänder im gealterten Zustand den Eigenschaften an, welche die Bänder unmittelbar nach ihrer Herstellung besitzen. Die erfindungsgemäß hergestellten Bänder besitzen ein gutes Bake-Hardening-Potential.

[0030] Durch eine Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit geeigneten Warm- und Kaltbanderzeugungsverfahren können Stahlbänder der in Rede stehenden Art mit besonders hervorragenden Eigenschaften, wie niedrigste Streckgrenzen etc., erzeugt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von alterungsbeständigen Bändern aus einem aluminiumberuhigten Stahl,

- bei dem zunächst in üblicher Weise ein Band durch Walzen hergestellt wird,

- bei dem das gewalzte Band anschließend durchlaufgeglüht wird,

- bei dem das noch erwärmte Band dann zu einem Coil gewickelt wird,

- bei dem das zu einem Coil gewickelte Band auf Raumtemperatur abgekühlt wird und

- bei dem das im Coil abgekühlte Band schließlich dressiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band im Anschluß an die Durchlaufglühung oberflächenveredelt wird, bevor es nach Verlassen der Oberflächenveredelungseinrichtung im noch erwärmten Zustand zu dem Coil gewickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band im Zuge der Oberflächenveredelung feuerverzinkt wird.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Wickeln des Bandes zu dem Coil zwischen 150 °C und 350 °C beträgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Coils an Luft erfolgt.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlrate ≤ 1 °C/min. beträgt.

Zeichnung