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DE19911287C1 - Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes

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DE19911287C1
DE19911287C1 DE19911287A DE19911287A DE19911287C1 DE 19911287 C1 DE19911287 C1 DE 19911287C1 DE 19911287 A DE19911287 A DE 19911287A DE 19911287 A DE19911287 A DE 19911287A DE 19911287 C1 DE19911287 C1 DE 19911287C1
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DE
Germany
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cooling
hot strip
cooled
phase
temperature
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
DE19911287A
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Kawalla
Thomas Heller
Bernhard Engl
Hans Pircher
Pino Tese
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Stahl AG
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Publication date
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Application filed by ThyssenKrupp Stahl AG filed Critical ThyssenKrupp Stahl AG
Priority to DE19911287A priority Critical patent/DE19911287C1/de
Priority to ES00906372T priority patent/ES2195867T3/es
Priority to DE50001976T priority patent/DE50001976D1/de
Priority to US09/936,381 priority patent/US6855218B1/en
Priority to EP00906372A priority patent/EP1169486B1/de
Priority to JP2000605797A priority patent/JP2002539330A/ja
Priority to PCT/EP2000/001517 priority patent/WO2000055381A1/de
Priority to AT00906372T priority patent/ATE239097T1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit welchem Warmbänder erzeugt werden können, die ein hohes Umformvermögen und eine erhöhte Festigkeit aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Warmband (W), welches insbesondere aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, Dünnbrammen oder aus gegossenem Band, basierend auf einem Stahl, hergestellt ist, der (in Masse-%) C: 0,001-1,05%, Si: 0,005-0,4%, Mn: 0,05-3,5%, Al: 0,005-2,5%, gegebenenfalls weitere Elemente, wie Cu, Ni, Mo, N, Ti, Nb, V, Zn, B, P, Cr und/oder S, und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält, kontinuierlich fertiggewalzt und anschließend kontinuierlich abgekühlt wird, wobei das Abkühlen in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Kühlphasen (t¶CK¶, t¶LK¶) beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur erfolgt, die erste Kühlphase (t¶CK¶) beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt und das Warmband (W) während der ersten Kühlphase (t¶CK¶) beschleunigter Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150 DEG C/c gekühlt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Stahl-Warmbandes, bei dem das Warmband nach dem Fertigwalzen einer in mehreren Stufen durchgeführten Abkühlung unterworfen wird.
Dem Abkühlen eines Warmbandes nach dem in der Regel in mehreren Stichen erfolgenden Fertigwalzen kommt in Bezug auf die Materialeigenschaften des Bandes eine erhebliche Bedeutung zu. Durch die Anwendung einer geeigneten Abkühlung lassen sich unter anderem die Gefügestruktur als solche und die Anteile der einzelnen Gefügearten an dieser Struktur beeinflussen. So ist es möglich, durch das Abkühlen beispielsweise die Festigkeit, Zähigkeit und Härte eines Warmbandes zu beeinflussen.
Ein Beispiel für die Erzeugung von Warmband aus einem Stahl, der (in Gew.-%) 0,01-0,25% C, ≦ 0,7% Si, 0,5- 1,8% Mn, ≦ 0,025% P, ≦ 0,01% S, 0,005-0,15% Nb, 0,005-0,05% Ti, 0,01-0,1% sol. Al, ≦ 0,005% N sowie erforderlichenfalls Zusätze an V, Cu, Ni, Cr, Mo, B und Ca sowie als Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen enthält, ist in Patent Abstracts of Japan, C-357, 1986, Vol. 10, No. 185 zu JP 61-34116A gegeben. Das aus diesem Stahl fertiggewalzte Warmband wird ausgehend von Endwalztemperatur im Bereich von 700 bis 850°C mit Geschwindigkeiten von mindesten 5°C/s intensiv gekühlt und bei einer Temperatur von 200 bis 500°C gehaspelt. Auf diese Weise soll ein Band erhalten werden, welches eine hohe Zähigkeit besitzt.
In dem Artikel "Hot rolled coils for special applications", A. De Vito et al., BTF - special issue 1986, Seite 137-141, sind des Weiteren verschiedene Untersuchungen beschrieben, welche den Einfluß der Abkühlung bei der Warmbandherstellung belegen. Diese Untersuchungen haben gezeigt, daß es beispielsweise bei der Herstellung eines Dualphasen-Warmbandstahls (DP- Warmbandstahls) zweckmäßig ist, die nach dem Fertigwalzen erfolgende Abkühlung in drei Stufen durchzuführen. In der ersten und der letzten dieser drei Stufen durchläuft das Band zwei herkömmlich ausgebildete, beabstandet zueinander angeordnete Laminarkühlstrecken, bei denen Kühlflüssigkeit in Form einer Vielzahl von in Förderrichtung des Bandes hintereinander angeordneten Schleiern auf das Band gesprüht wird. Die dabei erreichte Abkühlrate liegt in der ersten Stufe des Abkühlens bei rund 70°C/s. Die Abkühlung des Bandes in der dritten Stufe erfolgt langsamer als in der ersten Stufe.
In der zwischen den Laminarkühlstrecken durchlaufenen Zwischenstufe findet die Abkühlung bei dem bekannten Verfahren an Luft statt, wobei die in dieser Stufe erreichte Abkühlgeschwindigkeit wiederum weit niedriger liegt als in der letzten Stufe der Abkühlung.
Es hat sich gezeigt, daß sich mit dem voranstehend erläuterten bekannten Verfahren ohne die Anwesenheit von Molybdän in deren Zusammensetzung DP-Warmbandstahles herstellen lassen, bei denen ausgeprägte Martensit- und Ferrit-Anteile vorhanden sind. Die betreffenden Warmbänder weisen eine erhöhte Festigkeit und Zähigkeit auf.
Gleichzeitig muß allerdings eine Einbuße der Duktilität in Kauf genommen werden. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß die mit dem bekannten Verfahren erzielten Verbesserungen nicht ausreichen, um die insbesondere im Hinblick auf die Härte an derart hergestellte Warmbänder gestellten Anforderungen zu erfüllen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem Warmbänder erzeugt werden können, die ein hohes Umformvermögen und eine erhöhte Festigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Variante der Erfindung durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes gelöst, welches insbesondere aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, Dünnbrammen oder aus gegossenem Band basierend auf einem Stahl hergestellt ist, der (in Masse-%) 0,001-1,05% C, 0,005-0,4% Si, 0,05-3,5% Mn, 0,005-2,5% Al, gegebenenfalls weitere Elemente, wie Cu, Ni, Mo, N, Ti, Nb, V, Zn, B, P, Cr, Ca und/oder S, und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält, wobei dieses Verfahren folgende Schritte umfaßt:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes,
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur,
  • - wobei die erste Kühlphase beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt und
  • - wobei das Warmband während der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s gekühlt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ausgehend von dieser Variante des Weiteren zum Erzeugen von Warmbändern geeignet, welche basierend auf Stählen mit niedrigen Kohlenstoffgehalten hergestellt sind. So ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl (in Masse-%) nicht mehr als 0,07% C, nicht mehr als 0,2% Si, nicht mehr als 0,6% Mn und nicht mehr als 0,08% Al enthält, das Warmband während des Fertigwalzens im Austenitgebiet gewalzt wird, das Warmband in der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 850°C auf eine Temperatur von 680 bis 750°C gekühlt wird, das Warmband in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung auf eine Temperatur von weniger als 600°C gekühlt wird und schließlich gehaspelt wird.
Ebenso ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von DP-Warmbandstählen geeignet. Eine dementsprechende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl (in Masse-%) 0,04- 0,09% C, nicht mehr als 0,2% Si, 0,5-2,0% Mn, 0,02- 0,09% P und nicht mehr als 0,9% Cr enthält, und daß das Warmband nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C auf eine Temperatur von 650 bis 730°C gekühlt wird, daß das Warmband in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird und daß das Warmband anschließend gehaspelt wird.
Auch bei Stählen mit höheren Kohlenstoff-Anteilen lassen sich bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise Verbesserungen der Materialeigenschaften erzielen. So wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Warmband, welches auf einem Stahl mit (in Masse-%) 0,25-1,05% C, nicht mehr als 0,25% Si und nicht mehr als 0,6% Mn basiert, nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C auf eine Temperatur von 530 bis 620°C gekühlt, in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt und anschließend gehaspelt. Ein derart hergestelltes Warmband weist ebenfalls eine verbesserte Härte und bessere Umformeigenschaften gegenüber herkömmlich erzeugten Bändern auf.
Bei einem aluminiumhaltigen TRIP-Warmband, welches (in Masse-%) 0,12-0,3% C, 1,2-3,5% Mn und 1,1-2,2% Al enthält, und in der erfindungsgemäßen Weise nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase ausgehend von einer Temperatur, welche zwischen der Ar3-Temperatur und einer Temperatur von Ar3 + 150°C liegt, auf eine Temperatur gekühlt wird, welche bis zu 50°C unterhalb der Ar3- Temperatur liegt, in der zweiten Kühlphase auf 350 bis 550°C gekühlt wird und anschließend gehaspelt wird, können ebenfalls Verbesserungen der Festigkeit bei gleichzeitig hohem Umformvermögen festgestellt werden.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung wird basierend auf einem Stahl, der (in Masse-%) 0,04-0,09% C, 0,5-1,5% Si, 0,5-2,0% Mn, 0,4-2,5% Al, ≦ 0,09% P, ≦ 0,9% Cr, gegebenenfalls weitere Elemente, wie Cu, Ni, Mo, N, Ti, Nb, V, Zn, B, P, Cr, Ca und/oder S, und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält, ein DP- und TRIP-Eigenschaften aufweisendes Warmband hergestellt, indem folgende Schritte absolviert werden:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes,
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur, sowie
  • - Haspeln des abgekühlten Warmbands,
  • - wobei die erste Kühlphase beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt,
  • - wobei das Warmband während der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s auf eine Temperatur von 650 bis 730°C gekühlt wird und
  • - wobei das Warmband in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird.
Ein Baustahl mit erhöhtem Ferrit-Anteil und daraus folgender besonders guter Umformbarkeit läßt sich nach einer Variante der Erfindung durch ein Verfahren zur Erzeugung von Warmband aus einem Stahl herstellen, der (in Masse-%) 0,07-0,22% C, 0,1-0,45% Si, 0,2-1,5 %, gegebenenfalls weitere Elemente, wie Al, Cu, Ni, Mo, N, Ti, Nb, V, Zn, B, P, Cr, Ca und/oder S, und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält, indem die folgenden Schritte absolviert werden:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes,
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur, sowie
  • - Haspeln des abgekühlten Warmbands,
  • - wobei die erste Kühlphase beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt,
  • - wobei das Warmband in der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s auf eine Temperatur von 650 bis 730°C gekühlt wird, und
  • - wobei das Warmband in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird.
Ausgehend von der gleichen Stahlzusammensetzung läßt sich ein Warmband mit verbesserter Härte demgegenüber dadurch erreichen, daß das Warmband nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C auf eine Temperatur von 580 bis 650°C gekühlt wird, daß das Warmband in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird und daß das Warmband anschließend gehaspelt wird. Das derart abgekühlte Warmband weist bei einem verminderten Ferrit-Anteil höhere Bainit- und Martensit-Anteile auf.
Gemäß der Erfindung erfolgt das Abkühlen des Warmbandes ebenfalls in mindestens zwei aufeinander folgend durchlaufenen Stufen. Dabei wird das Warmband in der ersten Kühlphase erheblich schneller gekühlt als beim Stand der Technik. Diese compakte Kühlung während der ersten Kühlphase hat zur Folge, daß die γ/α-Umwandlung des im γ-Gebiet warmgewalzten Bandes wirksam und zielgerichtet zu tieferen Temperaturen hin unterdrückt wird. In der anschließend durchlaufenen zweiten Kühlphase mit beschleunigter Abkühlung wird das Band dann auf die gewünschte Endtemperatur gebracht. In dieser Kühlphase werden die härtesteigernden Zweitphasen des Warmband- Gefüges, wie Martensit, Bainit und Restaustenit, eingestellt. (Bei der am Ende der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung erreichten Endtemperatur kann es sich selbstverständlich um die in Abhängigkeit von den gewünschten Bearbeitungsergebnissen erforderliche Haspeltemperatur handeln.)
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung durchläuft das Warmband zwischen der ersten Kühlphase und der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung eine Zwischenkühlphase, während der das Warmband einer Luftkühlung ausgesetzt ist. Diese Zwischenkühlphase sollte mindestens eine Sekunde lang dauern. Im Zuge der sich an die erste Phase compakter, d. h. stark beschleunigter Abkühlung anschließenden Zwischenphase, in der die Abkühlung an Luft erfolgt, setzt die Austenit- Umwandlung in Ferrit schneller ein und erreicht einen größeren Umfang als beim Stand der Technik, wobei gleichzeitig ein starker kornfeinender Effekt zu beobachten ist.
Überraschend ist festgestellt worden, daß sich durch das erfindungsgemäße Vorgehen ein Warmband herstellen läßt, welches im Vergleich zu einem nach dem herkömmlichen Verfahren in zwei Laminar-Kühlstufen mit zwischengeschalteter Kühlung an Luft gekühlten Warmband gleicher Zusammensetzung eine gesteigerte Härte und eine feinkörnigere Gefügestruktur besitzt. Gleichzeitig weist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Band eine hohe Festigkeit und, anders als die nach dem bekannten Verfahren erzeugten Bänder, eine gute Umformbarkeit auf.
Um die γ/α-Umwandlung sicher bis zu tieferen Temperaturen hin zu unterdrücken, sollte die Phase compakter Kühlung bei möglichst hohen Abkühlraten und in möglichst unmittelbarem Anschluß an den letzten Stich des Fertigwalzens erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beginnt daher die erste Kühlphase spätestens zwei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens, und die Abkühlgeschwindigkeit in der ersten Kühlphase beträgt mindestens 250°C/s.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens, mit welcher sich ein Warmband von besonders guter Umformbarkeit herstellen läßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Walzstiche während des Fertigwalzens im Austenitgebiet unterhalb einer Temperatur von Ar3 + 80°C durchgeführt wird und daß die Gesamtstichabnahme während des Fertigwalzens mehr als 30% beträgt.
In Abhängigkeit von den gewünschten Materialeigenschaften kann der für die Herstellung des Warmbandes verwendete Stahl wahlweise zusätzliche Elemente enthalten. Dabei sollte im Fall ihrer Anwesenheit der Anteil (in Masse-%) von Cu, Ni, Mo nicht größer als 0,8%, der von N, Ti, Nb, V, Zn, B nicht größer als 0,5%, der von P nicht größer als 0,025%, der von Cr nicht größer als 1,5% und der von S nicht größer 0,02% sein.
Je nach Beschaffenheit und Zusammensetzung des zur Erzeugung des Warmbandes eingesetzten Stahls ist es zweckmäßig, wenn der insbesondere als Dünnbrammen- Vormaterial in die jeweilige Walzstraße eingeführte Stahl in der Flüssigphase mit Ca oder Ca-Trägerlegierungen behandelt wird.
Abhängig vom jeweils gewünschten Arbeitsergebnis, kann es schließlich vorteilhaft sein, wenn das Warmband in der zweiten Kühlphase mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 30°C/s gekühlt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 den eine Kühlstrecke umfassenden Endabschnitt einer Linie zum Herstellen von Warmbändern in seitlicher Ansicht;
Fig. 2 ein Diagramm, in welchem der Temperaturverlauf während des Abkühlens innerhalb der Kühlstrecke dargestellt ist;
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die umgewandelten Anteile eines zur Herstellung eines Warmbandes verwendeten Stahls über der Temperatur bei herkömmlicher und bei erfindungsgemäßer Verfahrensweise dargestellt sind.
Die Linie 1 zum Herstellen eines Warmbandes W umfaßt eine Staffel von mehreren Fertig-Walzgerüsten, von denen hier lediglich das letzte Gerüst 2 dargestellt ist. In der Fertigwalz-Staffel wird das Warmband W auf seine gewünschte Enddicke fertig gewalzt.
In geringem Abstand hinter dem letzten Fertig-Walzgerüst 2 ist eine Compakt-Kühleinrichtung 3 angeordnet. Diese Compakt-Kühleinrichtung 3 umfaßt hier nicht dargestellte Düsen, über die Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, unter erhöhtem Druck auf die Ober- und Unterseite des Warmbandes W gebracht wird. Der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit ist so einstellbar, daß innerhalb der Compakt-Kühleinrichtung 3 Abkühlgeschwindigkeiten von 150 °C/s bis 1000°C/s erzielbar sind.
In Förderrichtung F des Warmbandes W beabstandet zu der Compakt-Kühleinrichtung 3 ist eine zweite Kühleinrichtung 4 angeordnet. Die zweite Kühleinrichtung 4 arbeitet nach Art einer herkömmlichen Laminarkühlung, bei der die Kühlflüssigkeit durch mehrere in Förderrichtung F hintereinander angeordnete, hier ebenfalls nicht gezeigte Düsen fächerartig auf das Warmband W gebracht wird. Die Anzahl der jeweils beaufschlagten Düsen und/oder der Volumenstrom der im Bereich der Laminar-Kühleinrichtung 4 ausgebrachten Kühlflüssigkeit sind derart regelbar, daß im Bereich der Laminar-Kühleinrichtung 4 Abkühlgeschwindigkeiten von 30 bis 150°C/s erreicht werden.
In Förderrichtung F des Bandes hinter der Laminar- Kühleinrichtung 4 ist eine Haspeleinrichtung 5 angeordnet, in welcher das Warmband W zu einem Coil gewickelt wird.
Ein beispielsweise aus einem Mehrphasenstahl erzeugtes Warmband W wird in der Fertigwalzstaffel ausschließlich im Austenitgebiet bei einer Gesamtstichabnahme von mehr als 30% gewalzt. Erforderlichenfalls wird das Warmband W während des Walzens einer thermomechanischen Behandlung unterzogen.
Nachdem das Warmband W das letzte Gerüst 2 der Fertig- Walzstaffel verlassen hat, gelangt es innerhalb einer Überführungsphase tZ, welche kürzer als zwei Sekunden ist, in die Compakt-Kühleinrichtung 3. Mit Eintritt in die Compakt-Kühleinrichtung 3 wird das Warmband W in einer ersten Kühlphase tCK kontinuierlich einer compakten Abkühlung ausgesetzt, während der das Warmband W von einer Eingangstemperatur ETCK auf eine Austrittstemperatur ATCK abgekühlt wird. Die dabei erreichten Abkühlgeschwindigkeiten liegen zwischen 250 und 1000 °C/s. Durch die in der Compakt-Kühleinrichtung 3 innerhalb kurzer Zeit tZ nach dem Austritt aus der Fertig- Walzstaffel erfolgende beschleunigte Abkühlung des Warmbandes W wird die γ/α-Umwandlung des Warmbandstahls unterdrückt.
Anschließend durchläuft das Warmband W eine freie Strecke, in welcher es für eine Zwischenkühlphase tPAUSE an Luft gekühlt wird. Die Dauer der Zwischenkühlphase tPAUSE beträgt mindestens eine Sekunde. In dieser Zeit findet eine Teilumwandlung des Warmbandstahls statt.
Schließlich gelangt das Warmband W in die Laminar- Kühleinrichtung 4. In dieser wird es innerhalb einer zweiten Kühlphase tLK von einer Eingangstemperatur ETLK auf eine Austrittstemperatur ATLK gekühlt. Die dabei eingestellte Abkühlgeschwindigkeit liegt zwischen 30 und 150°C/s. In Abhängigkeit von der jeweiligen chemischen Zusammensetzung des Stahls und der gewählten Abkühlgeschwindigkeit werden Zweitphasen (Bainit, Martensit oder Restaustenit) gebildet, durch welche die Eigenschaften des Warmbandes W beeinflußt werden. Auch der Ausscheidungszustand des Warmbandes W wird auf diese Weise gesteuert.
Zuletzt wird das derart abgekühlte Warmband W in der Haspeleinrichtung 5 aufgehaspelt.
In Tabelle 1 sind die Gefügeanteile und die Härte von aus Stählen "Stahl1"-"Stahl2" hergestellten Warmbändern, die nach dem voranstehend erläuterten Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt worden sind, den Gefügeanteilen und der Härte von Warmbändern gleicher Zusammensetzung gegenübergestellt, welche in herkömmlicher Weise in zwei Laminar-Kühleinrichtungen mit dazwischen geschaltetem Kühlen an Luft abgekühlt worden sind.
Tabelle 1
Die Zusammensetzungen der zur Herstellung der Warmbänder verwendeten Stähle "Stahl1" und "Stahl2" sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
In Fig. 3 ist für den Stahil in durchgezogener Linie der Verlauf CLK derjenigen Gefügeumwandlung, welcher sich einstellt, wenn ein Warmband zunächst in der erfindungsgemäßen Weise für die Zeit tCK eine Compakt- Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 250°C/s, anschließend eine Zwischenkühlphase tPAUSE und schließlich für die Zeit tLK eine Laminar-Kühlung durchläuft, dem in gestrichelter Linie gezeichneten Verlauf LLK der Gefügeumwandlung gegenübergestellt, der sich bei einer herkömmlichen Kombination zweier Laminar-Kühlungen mit zwischengeschalteter Kühlung an Luft einstellt.
Es ist deutlich zu erkennen, daß durch die vorgeschaltete Compakt-Kühlung der Anteil an harten Phasen, d. h. solchen, die bei geringen Temperaturen umwandeln, zunimmt. So liegt bei erfindungsgemäßer Abfolge von Compakt-/Luft-/Laminarkühlung der umgewandelte Anteil UA des Austenits bei einer Temperatur von 450°C erst bei ca. 60%. Die Umwandlung der restlichen Anteile des Austenits setzt dann in größerem Maße bei Temperaturen unterhalb von 400°C ein und ist erst bei einer Temperatur von 320°C abgeschlossen. Demgegenüber hat der umgewandelte Anteil UA im Falle der herkömmlichen Laminar-/Luft-/Laminarkühlung bei 400°C schon annähernd 90% erreicht. Die Umwandlung des dann noch verbleibenden Austenits ist schon bei 350°C abgeschlossen.
Tabelle 1 bestätigt die Aussage der Fig. 3. Bei jedem der untersuchten Warmbänder ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber herkömmlich abgekühlten Bändern eine Verschiebung der Gefügeanteile zugunsten der härteren Martensit-Phasen erreicht worden. Dies führte bei unveränderter Zusammensetzung zu einer deutlichen Steigerung der Härte des jeweiligen Warmbandes.
Gleichzeitig weisen die gemäß der Erfindung hergestellten Proben ein Gefüge mit feinkörnigerer Struktur auf als die nach dem herkömmlichen Verfahren erzeugten. Dies hat zur Folge, daß die erfindungsgemäß hergestellten Warmbänder trotz der gestiegenen Anteile der harten Phasen eine gute Umformbarkeit aufweisen. Bestätigt wurde dieser Umstand auch für einen TRIP-Stahl ((in Masse-%) C: 0,2%, Al: 1,8 %, Mn: 1,6%). Ein solcher Stahl wies nach herkömmlicher Herstellungsweise einen mittleren Ferritkorn-Durchmesser von 6-7 µm auf. Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise ist dieser Durchmesser auf weniger als 3 µm vermindert.

Claims (22)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes (W), welches insbesondere aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, aus Dünnbrammen oder aus gegossenem Band basierend auf einem Stahl hergestellt ist, der (in Masse-%) C: 0,001-1,05%, Si: 0,005-0,4%, Mn: 0,05-3,5%, Al: 0,005-2,5%,
und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält,
umfassend die folgenden Schritte:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes (W),
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes (W) in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen (tCK, tLK) beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur,
  • - wobei die erste Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt und
  • - wobei das Warmband (W) während der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Stahl (in Masse-%) C: ≦ 0,07%, Si: ≦ 0,2%, Mn: ≦ 0,6%, Al: ≦ 0,08%
  • -  enthält,
  • - daß das Warmband (W) während des Fertigwalzens im Austenitgebiet gewalzt wird,
  • - daß das Warmband (W) in der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 850°C auf eine Temperatur von 680 bis 750°C gekühlt wird,
  • - daß das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung auf eine Temperatur von weniger als 600°C gekühlt wird und
  • - daß das Warmband (W) anschließend gehaspelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl (in Masse-%) C: 0,04-0,09%, Si: ≦ 0,2%, Mn: 0,5-2,0%, P: 0,02-0,09%, Cr: ≦ 0,9%
enthält,
  • - daß das Warmband (W) nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C auf eine Temperatur von 650 bis 730°C gekühlt wird,
  • - daß das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase beschleunigter Kühlung (tLK) auf weniger als 500°C gekühlt wird und
  • - daß das Warmband (W) anschließend gehaspelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl (in Masse-%) C: 0,25-1,05%, Si: 0,25%, Mn: < 0,6%
enthält,
  • - daß das Warmband (W) nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C auf eine Temperatur von 530 bis 620°C gekühlt wird,
  • - daß das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird und
  • - daß das Warmband (W) anschließend gehaspelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl (in Masse-%) C: 0,12-0,3%, Mn: 1,2-3,5%, Al: 1,1-2,2%
enthält,
  • - daß das Warmband (W) nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur, welche zwischen der Ar3-Temperatur und einer Temperatur von Ar3 + 150°C liegt, auf eine Temperatur gekühlt wird, welche bis zu 50°C unterhalb der Ar3-Temperatur liegt,
  • - daß das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung auf 350 bis 550°C gekühlt wird und
  • - daß das Warmband (W) anschließend gehaspelt wird.
6. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes (W), welches insbesondere aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, aus Dünnbrammen oder aus gegossenem Band basierend auf einem Stahl hergestellt ist, der (in Masse-%) C: 0,04-0,09%, Si: 0,5-1,5%, Mn: 0,5-2,0%, Al: 0,4-2,5%, P: ≦ 0,09%, Cr: ≦ 0,9%,
und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält,
umfassend die folgenden Schritte:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes (W),
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes (W) in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen (tCK, tLK) beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur, sowie
  • - Haspeln des abgekühlten Warmbands,
  • - wobei die erste Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt,
  • - wobei das Warmband (W) während der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s auf eine Temperatur von 650 bis 730°C gekühlt wird und
  • - wobei das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird.
7. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes (W), welches insbesondere aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, aus Dünnbrammen oder aus gegossenem Band basierend auf einem Stahl hergestellt ist, der (in Masse-%) C: 0,07-0,22%, Si: 0,1-0,45%, Mn: 0,2-1,5%,
und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält,
umfassend die folgenden Schritte:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes (W),
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes (W) in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen (tCK, tLK) beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur, sowie
  • - Haspeln des abgekühlten Warmbands,
  • - wobei die erste Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt,
  • - wobei das Warmband (W) in der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s auf eine Temperatur von 650 bis 730°C gekühlt wird,
  • - wobei das Warmband in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird.
8. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes (W), welches insbesondere aus Strangguß in Form von wiedererwärmten oder direkt aus der Gießhitze eingesetzten Brammen, aus Dünnbrammen oder aus gegossenem Band basierend auf einem Stahl hergestellt ist, der (in Masse-%) C: 0,07-0,22%, Si: 0,1-0,45%, Mn: 0,2-1,5%,
enthält,
und als Rest Eisen sowie übliche Begleitelemente enthält,
umfassend die folgenden Schritte:
  • - Kontinuierliches Fertigwalzen des Warmbandes (W),
  • - kontinuierliches Abkühlen des Warmbandes (W) in mindestens zwei aufeinander folgenden Kühlphasen (tCK, tLK) beschleunigter Kühlung auf eine Endtemperatur, sowie
  • - Haspeln des abgekühlten Warmbands,
  • - wobei die erste Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung spätestens drei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt,
  • - wobei das Warmband (W) nach dem Fertigwalzen in der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung ausgehend von einer Temperatur oberhalb 800°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 150°C/s auf eine Temperatur von 580 bis 650°C gekühlt wird, und
  • - wobei das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung auf weniger als 500°C gekühlt wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband (W) zwischen der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung und der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung eine Zwischenkühlphase (tPAUSE) durchläuft, während der das Warmband (W) einer Luftkühlung ausgesetzt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkühlphase (tPAUSE) mindestens eine Sekunde lang dauert.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung spätestens zwei Sekunden nach dem letzten Walzstich des Fertigwalzens beginnt und daß die Abkühlgeschwindigkeit während der ersten Kühlphase (tCK) beschleunigter Kühlung mindestens 250°C/s beträgt.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Walzstiche während des Fertigwalzens im Austenitgebiet unterhalb einer Temperatur von Ar3 + 80°C durchgeführt und eine Gesamtstichabnahme von mehr als 30% erreicht wird.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl wahlweise (in Masse-%)
Cu, Ni, Mo mit einem Anteil ≦ 0,8%,
N, Ti, Nb, V, Zn, B mit einem Anteil ≦ 0,5%,
P mit einem Anteil ≦ 0,025%,
Cr mit einem Anteil ≦ 1,5% und/oder
S mit einem Anteil ≦ 0,02%
enthält.
14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl in der Flüssigphase mit Ca oder Ca- Trägerlegierungen behandelt wird.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband (W) in der zweiten Kühlphase (tLK) beschleunigter Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 30°C/s gekühlt wird.
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