DE2438858A1

DE2438858A1 - Tiefziehstahl zum emaillieren und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2438858A1
Application number: DE2438858A
Authority: DE
Inventors: Brian Walker
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1973-08-14
Filing date: 1974-08-13
Publication date: 1975-02-20
Also published as: ATA660674A; SE7410302L; SE415037B; DK433874A; LU70704A1; AT335494B; JPS5072814A; IT1016817B; NL7410911A; NL179659B; GB1465064A; FR2240959B1; FR2240959A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Tiefziehstahl und betrifft insbesondere einen Tiefziehstahl, der dazu bestimmt ist, mit einem Emailüberzug versehen zu werden, sowie Verfahren zu seiner Herstellung.

Wird ein Erzeugnis aus einem in der Pfanne beruhigtem Stahl in der üblichen Weise mit einem Überzug aus einem
glasähnlichen Email versehen, bewirkt ein solcher Stahl bekanntlich, daß der Emailüberzug auf unterschiedliche Weise sowohl während des Brennens des Überzugs als auch danach
geschädigt wird. Hierzu gehören die Erscheinungen, die als "Auekochen von Sohlenstoff" (carbon boiling) bzw. als
"Abblättern" bekannt sind.-Die erstere der beiden Erscheinungen ist auf den hohen Kohlenstoffgehalt des Stahls zurückzuführen und äußert sich darin, daß in dem Emailüberzug kleine Grübchen entstehen; dies ist darauf zurückzuführen, daß der Stahl Kohlenstoff in "Form von Kohlenmonoxid abgibt. Die
letztere Erscheinung tritt gewöhnlich nach dem Brennen auf, wenn das Erzeugnis mit dem gebrannten Emailüberzug einige Zeit hindurch gelagert worden ist. Sie wird durch atomaren Wasserstoff hervorgerufen, der während des Beizens oder beim Aufbrennen des Emails auf den Stahl von dem Stahl aufgenommen wird und durch das Stahlgitter hindurch zu der Übergangsschicht zwischen dem Stahl und dem Email hindurch diffundiert,

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wo dann molekularer'Wasserstoff entsteht. Enthält der Stahl eine hinreichende Wasserstoffmenge, führt im Laufe der ^eit die anhaltende Bildung molekularen Wasserstoffs dazu, daß sich an der Trennfläche ein Druck aufbaut, welcher ausreicht, um den Emailüberzug zu durchbrechen, so daß das Email in Form schuppenähnlicher Stücke abblättert·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen emaillierbaren Tiefziehstahl zu schaffen, bei dem eine geringere Neigung zum Abgeben von Kohlenstoff und atomarem Wasserstoff vorhanden ist, so daß sich die Gefahr des Auftretens der beiden vorstehend geschilderten Erscheinungen verringert, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Tiefziehstahls zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein emaillierbarer Tiefziehstahl geschaffen worden, der gewichtsmäßig bis zu 0,06% Kohlenstoff, 0,25 bis 0,4% Mangan, bis zu 0,04% Schwefel und ein die form der Einschlüsse bestimmendes Mittel enthält, das aus den seltenen Erden gewählt ist, welche Zirkon, Scandium oder Yttrium enthalten, oder Mischmetall in einer Menge, die zwischen dem 1-fachen und dem 2-fachen des Schwefelgehalts liegt, wobei der Kest von zufälligen Verunreinigungen abgesehen aus Eisen besteht.

Ferner ist durch die Erfindung «in Verfahren zum Erzeugen eines emaillierbaren Tiefsiehstahl· geschaffen worden, das Maßnahmen umfaßt, um in eine Pfanne einen Stahl abzustechen, der gewichtsmäßig bis zu 0,06% Kohlenstoff, 0,25 bis 0,45% Mangan und bis zu 0,04% Schwefel enthält, wobei der Best von zufälligen Verunreinigungen abgesehen aus Eisen besteht, und um diesem Stahl ein Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse beizufügen, das aus der Gruppe gewählt ist, welche die seltenen Erden, Zirkon, Scandium, Yttrium oder Mischmetall umfaßt, und zwar in einer Menge, die zwischen dem 1-fachen und dem 2-fachen dee Schwefelgehalts liegt, wobei dieses Mittel entweder vor dem Gießen oder während des Gießens des ßtahls zugesetzt wird.. Der Stahl kann auf beliebige Weise vergossen werden.

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Der Stahl enthält im gegossenen Zustand vorzugsweise bis zu 0,1% lösliches Aluminium, das der Stahlschmelze "beigefügt wird, während sie sich in der Pfanne befindet, und zwar vor dem Zusetzen eines Mittels zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse.

Wenn es sich bei dem Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse um eine seltene Erde handelt, wird eines oder mehrere der genannten Elemente zweckmäßig in einer Menge zu-^ gesetzt, die zwischen 0,015 und 0,04% liegt. Bei dem seltenen Erdelement kann es sich z.B. um Cer handeln.

Der Stahl enthält vorzugsweise Schwefel in einer Menge bis zu 0,03% und Mangan in einer Menge von 0,25 bis 0,35%· Ferner enthält der Stahl vorzugsweise Sauerstoff in einer Menge bis zu 0,015%.

Es wird angenommen, daß das Element Titan ebenfalls als Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse wirkt, wenn man es dem geschmolzenen Stahl in der Pfanne in einer entsprechenden Menge zusetzt.

Der niedrige Kohlenstoffgehalt des Stahls gewährleistet, daß sich das Ausmaß,· in dem die beschriebene Erscheinung des Abgebens von Kohlenstoff auftritt, erheblich verringert. Ferner führt die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Stahls dazu, daß die Gefahr des Abblätterns aus den genannten Gründen ebenfalls erheblich verringert wird. Es wird angenommen, daß diese Verringerung in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß die Einschlüsse, z.B«, FeS und MnS, die in dem Stahl gewöhnlich in langgestreckter Form vorhanden sind, durch die Reaktion des Mittels zum Regeln der Form der Einschlüsse ' mit Schwefel in eine Kugelform überführt werden. Während des Walzens verursachen diese Einschlüsse das Entstehen mikroskopischer Risse und Hohlräume im inneren Gittergefüge des Stahls. Diese mikroskopischen Risse wirken als Senken für den diffundierenden atomaren Wasserstoff, der vorzugsweise in den mikroskopischen Rissen molekularen Wasserstoff bildet, statt in Richtung auf die Trennfläche.zwischen dem Stahl und dem Email zu diffundieren, so daß die gesamte Waaserstoff-

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diffusionsgeschwindigkeit nahezu auf Null verringert wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein basischer Sauerstoffstahl aus einem Konverter im unberuhigten Zustand in eine Pfanne abgestochen. Eine Analyse eines typischen Stahls in der Pfanne in diesem Stadium zeigt einen Kohlenstoffgehalt von 0,03%, einen Mangangehalt von 0,33%, einen Sauerstoffgehalt von 0,*10% und einen Schwefelgehalt von 0,016%. Der Schmelze wird Aluminium beigefügt, um den Stahl vollständig zu beruhigen, während er sich in der Pfanne befindet. Die Menge des Aluminiums wird so gewählt, daß der endgültige Gehalt des Stahls an löslichem Aluminium 0,062% beträgt. Hierauf wird der Stahl in eine Kokille gegossen, und in der Kokille wird 0er in einer solchen Menge zugesetzt, daß sich ein endgültiger Oergehalt von 0,032% ergibt. Der gegossene Barren wird zu einer Platte ausgewalzt, die dann erneut auf etwa 13OO⁰ C vorgewärmt und zu einem Coil warm ausgewalzt wird, wobei die Fertig-

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590° C beträgt.

walztemperatur etwa 870° C und die Wickeltemperatur etwa

Das warmgewalzte Coilmaterial wird dann durch Kaltwalzen zu Bändern der gewünschten Abmessungen verarbeitet und 25 Stunden lang bei 690° C einer Kastenglühung unterzogen. Schließlich wird das Blechmaterial durch Temperwalzen auf die gewünschte endgültige Stärke gebracht.

Die Zusammensetzung des in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Tiefziehstahlblechs ist aus der folgenden Tabelle I ersichtlich. Zum Vergleich ist auch die Zusammensetzung eines Blechs angegeben, das auf bekannte Weise aus in der Pfanne beruhigtem Stahl hergestellt wurde. Die Festigkeitseigenschaften des Tiefziehstahls nach der Erfindung sind in der weiter unten folgenden Tabelle II zusammengestellt.

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Tabelle I

Chemische Zusammensetzung; in Gewichtsprozent C .Mn . 0 . S . Ce

Tiefziehstahl nach der Erfindung

Bekannter, in der
Pfanne beruhigter Stahl

0,008

0,08 N

. Al löslich

0,05 0,033 0,0085 " 0,016 0,-032 0,062 N Si P Ni Cu

Mn

0,31
Si

0,007 0,012 0,080

Ce

Al löslich

0,003
P

0,002

Ni

Cu

0,004 0,01 0,009 0,010 0,020

Tabelle	Bruchspannung	II	292 bis	ρ 313 N/mm
Spannung bei 0,2% Dehnung	159 bis	177 N/mm²
Dehnung	39 bis	46% (Meßlänge 50 um)
R-Wert	1,52
Erichsen-Tiefungsprobe	11,19 a	m

Typische Blechstücke aus dem erfindungsgemäßen Tiefziehstahl sowie aus auf bekannte Weise in der Pfanne beruhigtem Stahl wurden dann mehreren üblichen Vorbehandlungen zum Emaillieren unterzogen, wie sie auf diesem Gebiet gebräuchlich sind* Hierzu gehören das ,Entfetten und Beizen der Bleche und/oder ein Vernickeln, woraufhin in Jedem Fall eine Neutralisierungsbehandlung folgt© Dann wurde eine Lösung bekannter Art zum Erzeugen eines glasähnlichen Emailüberzugs auf die Bleche aufgesprüht, und die überzüge wurden nach dem Trocknen vier Minuten lang bei 850 C gebrannte

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Eine Prüfung der Bleche nach dem Brennen ergab, daß bei einigen Probestücken aus dem auf bekannte Weise in der Pfanne beruhigtem Stahl Kohlenstoff ausgetreten war, was dadurch zu erkennen war, daß sich in dem überzug Grübchen gebildet hatten, ferner zeigte eine Messung der Geschwindigkeit der Diffusion von Wasserstoff bei diesen Blechen, daß sich ein Wert von 2,08 χ 10 cm /s ergab, und daher ließ sich bei diesen Blechen ein Abblättern des Emailüberzugs in einem erheblichen Ausmaß beobachten. Im Gegensatz hierzu blieb der Emailüberzug bei dem erfindungsgemäßen Tiefziehstahl unbeschädigt, da kein Kohlenstoff abgegeben wurde, und da die Wasserstoffdiffusionsgeschwindigkeit von 0,09 x 10 cm /s sehr niedrig war; außerdem ergaben sich für die Haftfähigkeit des Emailüberzugs sehr gute Werte entsprechend der "Visual Classification of Adhesion of Vitreous Enamel to Steel" des Institute of Vitreous Enamel.

Zusätzlich zu den schon genannten Vorteilen weist der Stahl nach der Erfindung eine hervorragende Formbarkeit auf, was auf die Kugelform der Sulfideinschlüsse zurückzuführen ist. Wenn kein Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse vorhanden ist, nehmen bestimmte Einschlüsse während des Warmwalzens eine langgestreckte Form an, und sie richten sich parallel zur Walzrichtung aus, wodurch die Formbarkeit des Stahls beeinträchtigt wird. Zwar wurde bei dem beschriebenen Beispiel von einem Stahl gesprochen, der unter Anwendung bekannter Gießverfahren gegossen wird, doch könnte man den Stahl ebenso gut im Vakuum entgasen und ihn nach dem Stranggießverfahren kontinuierlich vergießen, woraufhin der Stahl unmittelbar mit einem Emailüberzug versehen wird.

Ansprüche; 509808/104 9

Claims

ANSPEtJ -O EE

1. Zum Emaillieren geeigneter Tiefziehstahl, der gewichtsmäßig Ms zu 0,06%. Kohlenstoff, 0,25 bis 0,4% Mangan und bis zu 0,04% Schwefel enthält, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Stahl ferner ein Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse enthält, das aus den seltenen Erden, Zirkon, Scandium, Yttrium oder Mischmetall gewählt ist und in einer Menge vorhanden ist, die zwischen dem 1-fachen und dem 2-fachen des Schwefelgehalts liegt, und daß der Rest von zufälligen Verunreinigungen abgesehen aus Eisen besteht.

2. Stahl nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl zusätzlich bis zu 0,1 Gewichtsprozent lösliches Aluminium enthält.

3. / Stahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse ein oder mehrere 'seltene Erdelemente gehören, die in einer Menge von 0,015 bis 0,04 Gewichtsprozent vorhanden sind.

4. Stahl nach Anspruch 3% dadurch gekennzeichnet, daß das seltene Erdelement Cer ist. ~

5. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bis zu 0,03 Gewichtsprozent Schwefel enthält. ■

6. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl 0,25 bis 0,35 Gewichtsprozent Mangan enthält.

7. Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bis zu 0,015 Gewichtsprozent Sauerstoff enthält.

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8* Verfahren zum Herstellen eines emaillierbaren Tiefziehstahls, bei dem in eine Pfanne Stahl abgestochen wird, der gewichtsmäßig bis zu 0,06% Kohlenstoff, 0,25 bis 0,45% Mangan und bis zu 0,04% Schwefel enthält, wobei der Eest von zufälligen Verunreinigungen abgesehen aus Eisen besteht, dadurch gekennzeichnet , daß dem Stahl ein Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse zugesetzt wird, das aus den seltenen Erden, Zirkon, Scandium, Yttrium oder Mischmetall gewählt ist, und daß dieses Mittel dem Stahl vor dem Gießen oder während des Gießens in einer Menge zugesetzt wird, die zwischen dem 1-fachen und dem 2-fachen des Schwefelgehalts liegt»

9 ο Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bis zu 0,1% lösliches Aluminium enthält, und daß das Aluminium dem geschmolzenen Stahl vor dem Beifügen des Mittels zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse zugesetzt wird, während'er sich in der Pfanne befindet·.

1Oo Verfahren nach Anspruch 8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Mittel zum Beeinflussen der Form der Einschlüsse ein oder mehrere seltene Erdelemente gehören, die in einer Menge von 0,25 "bis 0,55 Gewichtsprozent zugesetzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das zugesetzte seltene Erdelement Cer isto

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl bis zu 0,03 Gewichtsprozent Schwefel enthält«.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12* dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl 0,25 *>is 0,35 Gewichtsprozent Mangan enthält«,

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14o Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennz eichnet , daß der Stahl bis zu 0,15 Gewichtsprozent Sauerstoff·enthält.

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