DE3825634A1 - Verfahren zur erzeugung von warmbad oder grobblechen - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von warmbad oder grobblechenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung
von Warmband oder Grobblechen aus nichtrostenden und hitzebeständigen
Stählen oder aus Knetlegierungen auf Nickelbasis
mit einer Enddicke im Bereich von 5 bis 60 mm durch Herstellen
einer Bramme aus Blockguß oder durch Stranggießen, Durcherwärmen
der Bramme bei einer Temperatur oberhalb von 1100°C,
anschließendes Warmwalzen der Bramme und beschleunigtes Abkühlen
des bis auf Enddicke gewalzten Erzeugnisses.
Ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 zur Herstellung
von austenitischen rostfreien Stahlplatten mit hoher
Korrosionsfestigkeit und hoher mechanischer Festigkeit sowohl
bei Umgebungstemperatur als auch bei hohen Temperaturen ist aus
der DE-OS 36 17 907 bekannt. Dabei ist dieser Druckschrift
zum Stand der Technik zu entnehmen, daß die Stahlplatten, d. h.
Grobbleche aus nichtrostenden austenitischen Stählen der in
der Druckschrift angegebenen Zusammensetzung nach dem Vor- und
Fertigwalzen und der anschließenden Abkühlung an Luft bis auf
Raumtemperatur üblicherweise einer nachfolgenden Wärmebehandlung
bzw. Lösungsglühung unterworfen werden müssen. Diese wird durchgeführt,
damit die durch die Verformung bedingte Verfestigung
abgebaut wird und Ausscheidungen intermetallischer oder karbidischer
Phasen wieder aufgelöst werden, welche die Korrosionsbeständigkeit
des Erzeugnisses negativ beeinträchtigen. Um
dieses Ziel zu erreichen, muß die nachfolgende Lösungsglühung
im allgemeinen bei Temperaturen von mehr als 1000°C und entsprechend
langen Haltezeiten erfolgen, die ausreichend sind, um
die Ausscheidungen wieder in Lösung zu bringen. Dabei wird
gleichzeitig infolge von Erholung und Rekristallisation die verformungsbedingte
Verfestigung abgebaut. Demgemäß besitzen die
nach diesem herkömmlichen Verfahren hergestellten rostfreien
Stahlplatten bzw. Grobbleche im lösungsgeglühten Zustand bezüglich
ihrer mechanischen Eigenschaften wie z. B. Festigkeit und
Zähigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit ein Eigenschaftsprofil,
für das eine geringe mechanische Festigkeit kennzeichnend ist.
Die dem Vor- und Fertigwalzen und der anschließenden Abkühlung
an Luft bis auf Raumtemperatur nachfolgende Lösungsglühung bedeutet
jedoch aufgrund der Wiedererwärmung der bereits fertiggewalzten
Erzeugnisses auf mehr als 1000°C und der erforderlichen
Haltezeiten hohe Produktionskosten und längere Fertigungszeiten.
Ferner ist mit diesem nachträglichen Glühprozeß in der
Regel eine zusätzliche Verzunderung des Erzeugnisses verbunden,
wodurch sich Oberflächenqualität verschlechtern kann.
In der Regel bedeutet dies einen weiteren Mehraufwand für das
erforderliche abschließende Endzundern des fertiggewalzten
Erzeugnisses.
U. a. von diesen Nachteilen ausgehend, liegt dem in der DE-OS
36 17 907 beschriebenen und beanspruchten Patentbegehren die
Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von austenitischen
rostfreien Stahlplatten zu schaffen, die eine bessere
Korrosionsfestigkeit und Streckfestigkeit sowohl bei Umgebungstemperaturen
als auch bei höheren Temperaturen aufweisen, ohne
die Notwendigkeit, einen nachgeordneten Wärmofen benutzen zu
müssen, wie er beim herkömmlichen Verfahren für die nachfolgende
Lösungsglühung erforderlich ist.
Als Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die Bramme aus
einer austenitischen rostfreien Stahlsorte, die üblicherweise
ein nachfolgendes Lösungsglühen erforderlich macht und aus der
die Stahlplatte hergestellt werden soll, zunächst auf eine
Temperatur von mehr als 1000°C zu erhitzen. Anschließend
erfolgt das Warmwalzen der durcherwärmten Bramme im Rekristallisationsbereich
mit einer Fertigwalztemperatur von
mehr als 800°C. Dabei ist das Fertigwalzen im Nicht-Rekristallisationsbereich
unerläßlich, um eine höhere mechanische
Festigkeit zu erzielen. Unmittelbar nach dem Fertigwalzen bis
auf Enddicke erfolgt eine beschleunigte Abkühlung mit einer
mittleren Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 2 K/s auf eine
Temperatur von mindestens 550°C. Sofern diese Walz- und
Abkühlbedingungen eingehalten werden, ist die sich üblicherweise
daran anschließende, nachfolgende Lösungsglühung nicht
mehr erforderlich.
Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, insbesondere im Vergleich
mit fertiggewalzten Stahlplatten aus den gleichen austenitischen
rostfreien Stahlsorten, mit der gleichen Enddicke, jedoch im
lösungsgeglühten Zustand, besitzt das nach diesem Verfahren hergestellte
Erzeugnis eine wesentlich bessere mechanische und eine
vergleichbare Korrosionsfestigkeit. Eine höhere Festigkeit wird
insbesondere dann erzielt, wenn das Warmwalzen auch im Nicht-
Rekristallisationsbereich erfolgt. Im einzelnen ist den Aus
führungsbeispielen zu entnehmen, daß bei diesem vorbekannten
Verfahren bei einer Enddicke des Erzeugnisses von 20 mm die
Erwärmungs- und Durcherwärmungstemperatur für die Bramme vorzugsweise
im Bereich von 1100 bis 1200°C liegt, die Fertigwalztemperatur
einen Wert in dem Bereich von 900 bis 970°C
annimmt, d. h. in jedem Falle weniger als 1000°C beträgt und
unmittelbar nach dem Fertigwalzen mit einem Temperaturverlust
von nur etwa 10°C die beschleunigte Abkühlung beginnt, und
zwar auf einen Wert von 500°C, vorzugsweise 300°C, insbesondere
bis auf Raumtemperatur. Nur bei einer Enddicke des
Erzeugnisses bzw. Grobbleches von 40 mm, insbesondere 100 mm,
ergibt sich eine Fertigwalztemperatur von mehr als 1000°C.
Sollen nun Warmband oder Grobbleche aus nichtrostenden und
hitzebeständigen Stählen oder aus Knetlegierungen auf Nickelbasis
mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung hergestellt
werden, jedoch mit einem Eigenschaftsprofil, das dem
Eigenschaftsprofil des gleichen Erzeugnisses im lösungsgeglühten
Zustand entspricht, so ist dieses vorbekannte Verfahren für die
Herstellung von Grobblechen, insbesondere von Warmband, aus den
folgenden Gründen nicht geeignet:
Werden Grobbleche mit einer Enddicke von weniger als 60 mm nach
diesem Verfahren warm vor- und fertiggewalzt, so sinkt die Fertigwalztemperatur
so stark ab, daß ein z. B. bezüglich Festigkeit,
Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit Grobblechen im lösungs
geglühten Zustand vergleichbares Eigenschaftsprofil nicht
eingestellt werden kann. Vielmehr erhält man nach dem aus der
DE-OS 36 17 907 bekannten Verfahren grundsätzlich eine höhere
mechanische Festigkeit. Ist dies jedoch im Hinblick auf die
Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften der Grobbleche nicht
erwünscht, so müssen die fertiggewalzten Blechen anschließend
einer nachfolgenden Lösungsglühung unterworfen werden, sofern
sie eine Enddicke von weniger als 60 mm, insbesondere von
weniger als 40 mm, besitzen.
Das gleiche gilt auch für die Herstellung von Warmband, das
aufgrund der durch die geringe Banddicke insbesondere während
der Fertigwalzphase auftretenden hohen Temperaturverluste nach
dem Fertigwalzen einer Lösungsglühung unterworfen werden muß.
Darüber hinaus schränkt diese Wärmebehandlung, die in der Regel
in einem Durchlaufofen mit einer nachgeordneten Beizlinie durchgeführt
wird, die Herstellung von Warmband bis zu einer maximalen
Enddicke von etwa 10 mm ein, obwohl es grundsätzlich möglich ist,
auch Warmband mit einer Enddicke in der Größenordnung von ca.
20 mm warm fertigzuwalzen.
Sollen daher das Warmband und die Grobbleche ein Eigenschaftsprofil
wie im lösungsgeglühten Zustand besitzen, so ist nach
wie vor eine Wärmebehandlung bzw. Lösungsglühung unabdingbar,
um die verformungsbedingte Verfestigung abzubauen und Ausscheidungen
wieder aufzulösen. Aus den genannten Gründen sind davon
primär Warmband und Grobbleche mit einer Enddicke von weniger
als 60 mm betroffen, insbesondere solche mit einer Dicke im
Bereich zwischen 8 und 40 mm. Ist demnach eine Erhöhung der
Festigkeitseigenschaften nicht erwünscht, so können mit dem aus
der DE-OS 36 17 907 bekannten Verfahren ohne nachfolgende Lösungsglühung
ausschließlich Grobbleche sicher hergestellt werden,
die eine Enddicke von mehr als 60 mm besitzen, in der Praxis
jedoch nur selten gebraucht werden. Andererseits ist bisher
nur die Herstellung von Warmband mit einer Enddicke von weniger
als etwa 5 mm problemlos möglich, das allerdings nach dem
Fertigwalzen in jedem Falle lösungsgeglüht werden muß.
Bei der Herstellung von Warmband und Grobblechen aus nichtrostenden
und hitzebeständigen Stählen oder aus Knetlegierungen auf
Nickelbasis gemäß Tabelle 1 ist es jedoch in immer stärkerem Maße
erforderlich, diese Erzeugnisse über einen möglichst großen Bereich,
d. h. auch mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 60 mm,
vorzugsweise 8 bis 40 mm, nach einem einheitlichen Verfahren
herzustellen.
Diesbezüglich ist aus der EP-OS 01 44 694 ein modifiziertes Verfahren
zur Herstellung von flachem, band- oder plattenförmigem
Halbzeug z. B. mit einem Endquerschnitt von 15 mm×40 mm aus
einem rostfreien austenitischen oder martensitischen Stahl
bekannt, das jedoch eine Lösungsglühung vorsieht. Bei diesem
Verfahren wird das Werkstück aus dem rostfreien Stahl mit der
in der Druckschrift angegebenen Zusammensetzung zunächst auf
eine hohe Temperatur in der Größenordnung von 1200°C erwärmt
und bei dieser Temperatur durcherwärmt. Anschließend wird es
bei einer Temperatur im Bereich von 1000 bis 1100°C warm
in der Weise vor- und fertiggewalzt, daß durch eine genügend
hohe Verformung während des Walzprozesses eine vollständige
Rekristallisation des Walzgutes gewährleistet ist. Nach dem
Fertigwalzen bis auf Enddicke erfolgen eine Lösungsglühung
und ein sich daran anschließendes Abschrecken des Halbzeuges
in Wasser aus diesem Temperaturbereich bis auf nahezu Raumtemperatur.
Wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist es, daß
die sich an den Walzprozeß unmittelbar anschließende Lösungsglühung
in einer Hitze nach dem bzw. den letzten Walzstichen
durchgeführt und das Werkstück im Anschluß daran ohne weitere
Zusatzbehandlung von der Lösungsglühtemperatur direkt in
Wasser abgeschreckt wird.
Da im Regelfall die Fertigwalztemperatur für ein unmittelbares
Abschrecken zu tief liegt, muß das nach diesem Verfahren hergestellte
Werkstück nach dem Fertigwalzen zunächst wieder mittels
einer Heizung erwärmt werden. Alternativ sieht dieses Verfahren
eine Walzenheizung vor, mit der eine vorzeitige und zu starke
Abkühlung des Werkstückes während des Walzens weitgehend unterbunden
werden soll, um eine Wiedererwärmung des fertiggewalzten
Werkstückes auf die erforderliche hohe Lösungsglüh- und Abschrecktemperatur
von mehr als 1000°C zu vermeiden. Jedoch auch diese
zusätzliche Heizung für die Wiedererwärmung des fertiggewalzten
Erzeugnisses und insbesondere die vorgeschlagene Walzenheizung
würden einen erheblichen Mehraufwand bei der bisher üblichen
Herstellung von Warmband oder Grobblechen bedeuten.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, nach welchem Erzeugnisse
in Form von Warmband oder Grobblechen mit der in Tabelle 1
angegebenen Zusammensetzung warmgewalzt werden und nach der
beschleunigten Abkühlung beispielsweise bezüglich Festigkeit,
Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ein Eigenschaftsprofil
besitzen, das demjenigen von lösungsgeglühtem Warmband oder
Grobblech entspricht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Übereinstimmung mit den
im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen
wie folgt gelöst:
Zunächst werden als Ausgangsprodukt Brammen aus Blockguß oder
durch Stranggießen aus nichtrostenden und hitzebeständigen
Stählen oder aus Knetlegierungen auf Nickelbasis mit der in
Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung hergestellt und vor dem
Warmwalzen bei einer Temperatur von mehr als 1100°C durcherwärmt.
Unmittelbar im Anschluß daran beginnt das Warmwalzen
der durcherwärmten Brammen ohne Unterbrechungen zunächst bis
auf maximal 1/6 ihrer Ausgangsdicke, d. h. sie werden mit möglichst
geringen Pausenzeiten zwischen den einzelnen Verformungsstichen
im Extremfall zunächst bis auf maximal 1/6 ihrer Ausgangsdicke
reduziert. Dabei erfolgt das Warmwalzen pro Stich in
Dickenrichtung größer ist als die in Abhängigkeit von der
Oberflächentemperatur des Erzeugnisses durch die Kurve A in
Fig. 1 angegebenen Umformgrade. Der Umformgrad phi ist definiert
als
phi = ln h n-1/h n
mit
h n = Walzgutdicke nach dem n-ten Stich und
h n-1 = Walzgutdicke nach dem (n-1)-ten Stich.
h n-1 = Walzgutdicke nach dem (n-1)-ten Stich.
Indem mehr als 50% der gewählten Verformungsstiche einen Umformgrad
besitzen, der größer ist als die durch die Kurve A
in Fig. 1 angegebenen Umformgrade, bedeutet dies, daß das
Warmwalzen wie bei dem aus der EP-OS 01 44 694 vorbekannten
Verfahren überwiegend im Rekristallisationsbereich erfolgt,
wodurch das infolge der hohen Temperatur sehr grobkörnige
Ausgangsgefüge in dieser ersten Walzphase weitgehend homogen,
frei von mikroskopischen Aufreißungen und feinkörnig wird.
Die Ausgangsdicke der Bramme bzw. Brammen liegt in der Regel in
der Größenordnung von etwa 150 bis 250 mm. Sofern die durch
Stranggießen hergestellten Brammen jedoch nur eine Dicke in der
Größenordnung von etwa 50 mm oder weniger besitzen, kann erfindungsgemäß
auch auf die Reduktion des Erzeugnisses in dieser
ersten Walzphase verzichtet werden. Üblicherweise schließt
sich jedoch an eine Vorwalzphase das Fertigwalzen bis auf Enddicke
an, das gemäß Maßnahme ac) im Anspruch 1 erfindungsgemäß
oberhalb einer Mindesttemperatur erfolgt, die von dem Molybdängehalt
des Erzeugnisses abhängig ist und die nicht
unterschritten werden darf.
Für das erfindungsgemäße Fertigwalzen bis auf Enddicke ist es im
Unterschied zur gängigen und in den beiden vorgenannten Druckschriften
beschriebenen Praxis erfindungswesentlich, daß nicht
nur im Rekristallisationsbereich, d. h. mit Verformungsstichen
mit Umformgraden gemäß Kurve A in Fig. 1 und größer, gewalzt
wird, sondern daß die Umformgrade der überwiegenden Anzahl der
gewählten Verformungsstiche größer sein müssen als die in Abhängigkeit
von der Oberflächentemperatur des Erzeugnisses und
der Pausenzeit zwischen zwei benachbarten Verformungsstichen
als Parameter durch die Kurve B 1 oder B 2 in Fig. 1 angegebenen
Umformgrade. Dabei gilt die Kurve B 1 für eine Pausenzeit zwischen
zwei benachbarten Stichen von weniger als 10 s (Warmband) und
die Kurve B 2 für eine Pausenzeit zwischen zwei benachbarten
Stichen von mehr als 10 s (Grobblech).
Durch Anwendung dieser erfindungsgemäß vorgegebenen Umformgrade
wird primär erreicht, daß das Gefüge während des Fertigwalzens
homogen und feinkörnig rekristallisiert und die verformungsbedingte
Verfestigung abgebaut wird, ohne daß es einer nach
träglichen Wärmebehandlung zur Rekristallisation vor der beschleunigten
Abkühlung des Erzeugnisses bedarf, wie es bei dem
aus der EP-OS 01 44 694 vorbekannten Verfahren vorgesehen ist.
Darüber hinaus werden durch diese Maßnahme durch Leitung und
Strahlung auftretende Wärmeverluste weitgehend ausgeglichen.
Ist das Warmband oder Grobblech oberhalb der gemäß Maßnahme ac)
im Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgegebenen Mindesttemperatur
bis auf Enddicke fertiggewalzt, so erfolgt spätestens nach 100 s
die beschleunigte Abkühlung mit einer Geschwindigkeit im Kern
von mehr als 3 K/s, vorzugsweise mehr als 5 K/s, bis auf eine
Temperatur gleich oder kleiner als 650°C.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Warmband und Grobbleche
aus den in Tabelle 1 angegebenen Stählen mit einer Enddicke
im Bereich von 5 bis 60 mm und mit einem Eigenschaftsprofil
hergestellt werden, das den mechanischen Eigenschaften
und der Korrosionsbeständigkeit lösungsgeglühter Warmbänder
und Grobbleche entspricht. Im Unterschied dazu besitzen die
erfindungsgemäß hergestellten Bänder und Bleche jedoch ein
gleichmäßigeres, insbesondere sehr feinkörniges und weitgehend
ausscheidungsfreies Gefüge, wodurch ihre Verarbeitungs- und
Gebrauchseigenschaften verbessert sind. Insbesondere können
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nunmehr auch dünne Bänder
und Bleche mit einer bevorzugten Enddicke im Bereich von 8 bis
40 mm unter Ausnutzung der Verformungsenergie ohne zusätzliche
Wärmezufuhr während des Auswalzens bis auf Enddicke in der Weise
warmgewalzt werden, daß eine nachfolgende Lösungsglühung nicht
mehr erforderlich ist.
Die Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Bänder und Bleche können weiter verbessert und
optimiert werden, indem das Warmwalzen und die anschließende
beschleunigte Abkühlung nach den in den Unteransprüchen 2
bis 7 angegebenen Maßnahmen erfolgt. Dabei bezieht sich das
Verfahren gemäß Anspruch 3 auf die Herstellung von Warmband
und das Verfahren gemäß Anspruch 4 auf die Herstellung von
Grobblechen. Besitzen gleichzeitig alle Verformungsstiche
der Vorwalzphase gemäß Anspruch 2 einen Umformgrad, der größer
ist, als die durch die Kurve A in Fig. 1 angegebenen Umformgrade,
so lassen sich Warmband und Grobbleche z. B. bezüglich
Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit optimalen
Werten herstellen.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung
von Warmband und Grobblechen aus nichtrostenden
austenitischen Stählen mit einer Analyse nach den Ansprüchen 8-11
und 14-17 und aus Nickelbasis-Knetlegierungen mit der in den
Ansprüchen 12 und 13 angegebenen Zusammensetzung angewendet
werden. Als Ergebnis erhält man Warmband und Grobbleche mit
einer hohen Zähigkeit und erhöhter Korrosionsbeständigkeit, die
nachträglich als Fertigprodukt eine gute Verarbeitbarkeit
bezüglich Warmumformung, Kaltumformung und Schweißen besitzen.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen auf nichtrostende
austenitische Stähle mit der in Anspruch 17 angegebenen Zusammensetzung,
die während der Erstarrung Delta-Ferrit bilden, ist es
bei entsprechend hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit
von Vorteil, wenn diese Stähle legierungstechnisch auf Gehalte
an Delta-Ferrit unter 10%, vorzugsweise unter 5%, eingestellt
werden. Dies kann erfindungsgemäß durch ein Absenken
der Gehalte an ferritbildenden Elementen, vorzugsweise jedoch
durch - mit Ausnahme von Kohlenstoff - ein Anheben der Gehalte
an austenitbildenden Legierungselementen einzeln oder zu mehreren
erfolgen.
In Tabelle 1 ist die Zusammensetzung derjenigen nichtrostenden
und hitzebeständigen Stähle sowie Knetlegierungen auf Nickelbasis
angegeben, aus denen sich Warmband und Grobbleche nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen lassen. Von diesen
Stählen wurden die in Tabelle 3 angegebenen fünf verschiedenen
Stahlsorten ausgewählt, aus denen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren Warmband mit einer Enddicke von 10 und 15 mm sowie
Grobbleche mit einer Enddicke im Bereich von 10 bis 40 mm
hergestellt wurden. Es handelt sich dabei um zwei nichtrostende
austenitische Stähle mit einem Molybdängehalt von weniger als
1,0%, um zwei weitere nichtrostende austenitische Stähle mit
einem Molybdängehalt von mehr als 1,0% sowie um eine Nickelbasislegierung
mit der in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung.
Aus diesen fünf verschiedenen Stahlsorten wurden zunächst Vorbrammen
mit einer Dicke im Bereich von 170 bis 265 mm hergestellt
und anschließend auf eine Temperatur von mehr als 1100°C
erhitzt sowie bei dieser Temperatur durcherwärmt. Anschließend
wurden das Warmband und die Grobbleche aus diesen durcherwärmten
Brammen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst in einer
Vorwalzphase und in einer sich daran anschließenden Fertigwalzphase
bis auf Enddicke warm ausgewalzt, bevor das fertiggewalzte
Erzeugnis mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3 K/s
auf eine Temperatur von weniger als 650°C beschleunigt abgekühlt
wurde. Dabei erfolgte die Wahl der Umformgrade pro Stich
sowohl in der Vorwalzphase als auch in der Fertigwalzphase nach
der in Tabelle 2 angegebenen und in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen
Abhängigkeit des Umformgrades von der Umform-
bzw. Walzgutoberflächentemperatur. Im einzelnen sind die
Warmwalz- und Abkühlbedingungen, nach denen die in Tabelle 3
angegebenen fünf verschiedenen Stähle zu Warmband (W) und
Grobbleche bis auf Enddicke ausgewalzt wurden, in Tabelle 4
angegeben. Ebenfalls angegeben sind die entsprechenden Bedingungen
von nicht erfindungsgemäß hergestelltem Warmband und Grobblech.
In Tabelle 5 werden die erzielten Ergebnisse von erfindungsgemäß
hergestelltem, von nicht erfindungsgemäß hergestelltem und
lösungsgeglühtem Warmband und Grobblech miteinander verglichen.
Werden Warmband und Grobbleche mit der in Tabelle 3 angegebenen
Zusammensetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemäß Anspruch 1 warm vor- und fertiggewalzt und anschließend
spätestens 100 s nach dem Fertigwalzen beschleunigt abgekühlt,
so weisen diese Bänder und Bleche gemäß Tabelle 5 eine
Streckgrenze und Zugfestigkeit auf, die mit den entsprechenden
Größen lösungsgeglühter Bänder und Bleche vergleichbar sind.
Wie die entsprechende Spalte in Tabelle 5 zeigt, besitzen
die erfindungsgemäß hergestellten Bänder und Bleche ein verbessertes
gleichmäßigeres, feinkörniges und weitgehend aus
scheidungsfreies Gefüge, was sich positiv auf die Verarbeitungs-
und Gebrauchseigenschaften dieser Bänder und Bleche
auswirkt. Auch die Dehnung und die Kerbschlagzähigkeit sind
mit den entsprechenden Werten der Erzeugnisse im lösungsgeglühten
Zustand vergleichbar und liegen in allen Fällen in
einem engen Streubereich jedoch etwas oberhalb der Mindestwerte.
Wie insbesondere die in Tabelle 5 ebenfalls angegebenen nicht
erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiele zeigen, führt das Verfahren
zu Erzeugnissen mit höheren Festigkeitswerten, insbesondere
höherer Streckgrenze, niedrigerer Dehnung, mit Oberflächenrissen
und mit einem grobkörnigeren Mischgefüge, sofern
die erfindungsgemäßen Maßnahmen aa) (Vorwalzphase), ab) (Fertigwalzphase),
ac) (Endwalztemperatur) und b) (beschleunigte Abkühlung)
einzeln oder in Kombination nicht eingehalten werden.
Diesbezüglich ergibt sich im einzelnen folgendes:
Wie insbesondere die Vergleichsbeispiele 1.7 und 3.6 zeigen,
führt ein Warmwalzen in der Vorwalzphase mit Umformgraden der
Verformungsstiche, die überwiegend bzw. in der Mehrzahl kleiner
sind, als die durch die Kurve A in Fig. 1 angegebenen Umformgrade,
zu schädlichen Oberflächenrissen an dem Erzeugnis.
Schon aus diesen Grund sind die erhaltenen Bänder und Bleche
nicht brauchbar. Auch können die gewünschten Werte für die
Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung in diesen Fällen nicht
eingestellt werden. Diesbezüglich besitzt das Erzeugnis mechanische
Eigenschaften, die von dem Eigenschaftsprofil des Erzeugnisses
im lösungsgeglühten Zustand abweichen.
Ein Warmwalzen im Rekristallisationsbereich und bei hohen Temperaturen,
wie es aus der EP-OS 01 44 694 bereits bekannt ist,
reicht andererseits nicht aus, um die für das Warmband und die
Grobbleche gewünschten Eigenschaften einzustellen. Wie die Vergleichs
beispiele 1.8, 3.8 und 4.8 in Tabelle 4 und die zugehörigen
Werte für die Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung
und Kerbschlagzähigkeit in Tabelle 5 zeigen - in diesen Fällen
ist die erfindungsgemäße Maßnahme aa) erfüllt -, werden insbesondere
eine wesentlich höhere Streckgrenze und eine niedrigere
Dehnung eingestellt, sofern die erfindungsgemäße Warmwalzbedingung
gemäß dem Merkmal ab) im Anspruch 1 nicht erfüllt wird.
Es kommt demnach nicht nur darauf an, daß die Erzeugnisse im
Rekristallisationsbereich, d. h. mit Umformgraden warmgewalzt
werden, die größer sind, als die durch die Kurve A in Fig. 1
angbegebenen Umformgrade, sondern es müssen insbesondere in der
Fertigwalzphase auch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ab) und
ac) des Anspruches 1 erfüllt sein.
Wie sich aus den Tabellen 4 und 5 des weiteren ergibt, kann
ein im Vergleich zum lösungsgeglühten Zustand verbessertes
homogenes und feinkörniges Gefüge dann eingestellt werden,
sofern die Warmwalzbedingungen in der Fertigwalzphase für
Warmband nach den Unteransprüchen 2 und 3 und für Grobbleche
nach den Unteransprüchen 2 und 4 eingestellt werden. Erfüllen
andererseits die Warmwalzbedingungen in der Fertigwalzphase
neben der Maßnahme ac) nur das Merkmal ab) gemäß Anspruch 1,
so wird in der Regel zwar ebenfalls ein überwiegend feinkörniges
Gefüge erzielt, das jedoch zu einem geringen Anteil auch Grobkorn
besitzt. Auch in diesen Fällen besitzen die erfindungsgemäß
hergestellten Warmbänder und Grobbleche bezüglich ihrer mechanischen
Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit mit den
Erzeugnissen im lösungsgeglühten Zustand vergleichbare Werte.
Insgesamt zeigen die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und
die Vergleichsbeispiele in den Tabellen 4 und 5, daß Warmband
und Grobbleche aus nichtrostenden und hitzebeständigen Stählen
oder aus Knetlegierungen auf Nickelbasis mit der in Tabelle 1
angegebenen Zusammensetzung mit einer Enddicke im Bereich
von 5 bis 60 mm, vorzugsweise im Bereich von 8 bis 40 mm, nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Eigenschaftsprofil
hergestellt werden können, das dem Eigenschaftsprofil der entsprechenden
Bänder und Bleche im lösungsgeglühten Zustand entspricht.
Dabei besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Bänder
und Bleche in vorteilhafter Weise ein homogenes und feinkörniges
sowie weitgehend ausscheidungsfreies Gefüge, wodurch ihre Verarbeitungs-
und Gebrauchseigenschaften weiter verbessert werden.
Des weiteren ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren nunmehr
möglich, insbesondere Warmband mit einer Enddicke größer von
etwa 5 mm in einfacher und kostengünstiger Weise durch ein
gesteuertes Warmwalzen mit anschließender beschleunigter Abkühlung
ohne die Notwendigkeit einer nachfolgenden Lösungsglühung
herzustellen.
Claims (19)
1. Verfahren zur Erzeugung von Warmband oder Grobblechen aus
nichtrostenden und hitzebeständigen Stählen oder aus Knetlegierungen
auf Nickelbasis mit einer Enddicke im Bereich
von 5 bis 60 mm durch Herstellen einer Bramme aus Blockguß
oder durch Stranggießen, Durcherwärmen der Bramme bei einer
Temperatur oberhalb von 1100°C, anschließendes Warmwalzen
der Bramme und beschleunigtes Abkühlen des bis auf Enddicke
gewalzten Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die durcherwärmte Bramme ohne Unterbrechungen
- aa) zunächst bis auf maximal 1/6 ihrer Ausgangsdicke überwiegend mit Verformungsstichen gewalzt wird, bei denen der Umformgrad pro Stich in Dickenrichtung größer ist als die in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des Erzeugnisses durch die Kurve A in Fig. 1 angegebenen Umformgrade,
- ab) anschließend bis auf Enddicke überwiegend mit Verformungsstichen fertiggewalzt wird, bei denen der Umformgrad pro Stich in Dickenrichtung größer ist als die in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des Erzeugnisses und der Pausenzeit zwischen zwei benachbarten Stichen als Parameter durch die Kurve B 1 oder B 2 in Fig. 1 angegebenen Umformgrade,
- ac) wobei die Oberflächentemperatur des fertiggewalzten
Erzeugnisses
- - 1030°C nicht unterschreitet, sofern das Erzeugnis bis 1,0% Molybdän enthält und
- - 1050°C nicht unterschreitet, sofern das Erzeugnis mehr als 1,0% Molybdän enthält und
- b) das Erzeugnis spätestens 100 s nach dem Fertigwalzen mit einer Geschwindigkeit im Kern von mehr als 3 K/s, insbesondere mehr als 5 K/s, bis auf eine Temperatur beschleunigt abgekühlt wird, die gleich oder kleiner als 650°C ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle
Verformungsstiche, mit denen die durcherwärmte Bramme zunächst
bis auf maximal 1/6 ihrer Ausgangsdicke gewalzt wird,
mit einem Umformgrad durchgeführt werden, der größer ist
als die in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des
Erzeugnisses durch die Kurve A in Fig. 1 angegebenen
Umformgrade.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens 2/3 der Verformungsstiche, mit denen
das Erzeugnis auf Enddicke gewalzt wird, mit einem Umformgrad
durchgeführt werden, der größer ist als die in Abhängigkeit
von der Oberflächentemperatur des Erzeugnisses und der Pausenzeit
zwischen zwei benachbarten Stichen als Parameter durch
die Kurve B 1 in Fig. 1 angegebenen Umformgrade.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens 3/4 der Verformungsstiche, mit denen
das Erzeugnis auf Enddicke gewalzt wird, mit einem Umformgrad
durchgeführt werden, der größer ist als die in Abhängigkeit
von der Oberflächentemperatur des Erzeugnisses und der Pausenzeit
zwischen zwei benachbarten Stichen als Parameter durch
die Kurve B 2 in Fig. 1 angegebenen Umformgrade.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das fertiggewalzte Erzeugnis im Anschluß an die
beschleunigte Abkühlung langsam an Luft bis auf Raumtemperatur
abgekühlt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das fertiggewalzte Erzeugnis, sofern es aus
einem nichtrostenden und hitzebeständigen, ferritischen, martensitischen
oder austenitisch-ferritischen Stahl besteht,
bis auf eine Temperatur beschleunigt abgekühlt wird, die
gleich oder kleiner als 400°C ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächentemperatur des fertiggewalzten
Erzeugnisses, sofern es aus einem nichtrostenden hitzebeständigen,
ferritischen oder martensitischen Stahl besteht,
vor der beschleunigten Abkühlung
- - 980°C nicht unterschreitet, sofern das Erzeugnis bis 1,0% Molybdän enthält, und
- - 1000°C nicht unterschreitet, sofern das Erzeugnis mehr als 1,0% Molybdän enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bramme aus einem nichtrostenden und hitzebeständigen,
ferritischen oder martensitischen Stahl hergestellt
wird, bestehend aus max. 0,35% C, max. 2,5% Mn,
max. 1,5% Si, max. 3,0% Ni, 6,0 bis 30,0% Cr, max. 3,0% Mo
Rest Eisen und den unvermeidbaren Verunreinigungen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem
nichtrostenden und hitzebeständigen, ferritischen oder martensitischen
Stahl zusätzlich noch max. 1,5% Ti, max. 1,5% Ta
und/oder Nb, max. 1,5% Al, max.0,5% N, max. 0,5% V,
max. 0,5% S einzeln oder zu mehreren zulegiert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bramme aus einem nichtrostenden und hitzebeständigen,
austenitisch-ferritischen Stahl hergestellt wird,
bestehend aus max. 0,05% C, max. 10,0% Mn, max. 1,5% Si,
4,0 bis 7,0% Ni, 10,0 bis 30,0% Cr, max. 5,0% Mo Rest
Eisen und den unvermeidbaren Verunreinigungen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem
nichtrostenden und hitzebeständigen, austenitisch-ferritischen
Stahl zusätzlich noch max. 1,5% Ti, max. 1,5% Ta und/oder
Nb, max. 5,0% Cu, max. 0,5% Al, max. 0,5% N einzeln oder
zu mehreren zulegiert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bramme aus einer Knetlegierung auf Nickelbasis
hergestellt wird, bestehend aus max. 0,1% C, max.
4,0% Mn, max. 4,0% Si, 10,0 bis 30,0% Cr, max. 10,0% Mo
Rest Nickel und den unvermeidbaren Verunreinigungen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Knetlegierung auf Nickelbasis zusätzlich noch max. 1,5% Ti,
max. 1,5% Ta und/oder Nb, max. 5,0% Cu, max. 0,5% Al, max.
0,5% N, max. 45,0% Fe einzeln oder zu mehreren zulegiert
werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bramme aus einem nichtrostenden und hitze
beständigen, austenitischen Stahl hergestellt wird, bestehend
aus max. 0,15% C, max. 20,0% Mn, max. 4,0% Si, max. 35,0% Ni,
10,0 bis 30,0% Cr, max. 7,0% Mo Rest Eisen und den unvermeidbaren
Verunreinigungen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem
nichtrostenden und hitzebeständigen, austenitischen Stahl noch
zusätzlich max. 1,5% Ti, max. 1,5% Ta und/oder Nb, max.
5,0% Cu, max. 1,0% Al, max. 0,5% N, max. 1,0% V, max.
0,3% S einzeln oder zu mehreren zulegiert werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bramme aus einem nichtrostenden und
hitzebeständigen, austenitischen Stahl mit max. 3,0% Si,
7,0 bis 35,0% Ni, max. 0,5% Al, max. 0,035% S, hergestellt
wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der
nichtrostende und hitzebeständige, austenitische Stahl mit
7,0 bis 20,0% Ni, 15,0 bis 25,0% Cr, max. 5,0% Mo legiert
wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der
Delta-Ferrit-Gehalt in dem verwendeten nichtrostenden und
hitzebeständigen, austenitischen Stahl auf einen Wert kleiner
10% eingestellt wird, vorzugsweise durch Steuerung der dem
Stahl zugegebenen Mengen der Legierungselemente Ni, N, Mn und/oder
Cu.
19. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18
auf die Herstellung von Warmband oder Grobblechen mit einer
Enddicke im Bereich von 8 bis 40 mm.
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