DE4015248A1 - Mfg. coil-break-free hot rolled strip - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von coilbreak-freiem Stahlband.The invention relates to a process for the preparation of coilbreak-free steel strip.
Unter bestimmten Verformungsbedingungen, wie sie z.B. beim Abhaspeln oder Richten von Warmband vorliegen können, neigen Bänder aus weichem Stahl mit niedrigem Kohlenstoff- und Mangangehalt zur Bildung von Fließfiguren. Dabei treten auf der Bandoberfläche Linien auf, die quer zur Zugrichtung, also quer zur Walzrichtung verlaufen. Diese Linien sind Unregelmäßigkeiten in der Warmbanddicke, die von leichten Schatten auf der Warmbandoberfläche bis zu schweren Knicken reichen. Sie werden im allgemeinen als Coilbreaks bezeichnet, weil sie unter bestimmten Voraussetzungen nur während des Abwickelvorganges des zu Coils aufgehaspelten Warmbandes bei dessen Weiterverarbeitung auftreten. Bei Abwickelanlagen, die ungebremst oder ohne ausreichenden Zug arbeiten, kann das abzuwickelnde Warmband zwischen Abrollanlage und den Einführungsrollen einer Verarbeitungsanlage sowohl in großem Bogen als auch in engem Bogen ablaufen, je nachdem ob es voreilt oder zurückbleibt. Insbesondere beim Ablauf in kleinem Bogen und bei häufigem Wechsel zwischen Voreilen und Rückbleiben, welches zu starken Schlägen im Band führt, treten Coilbreaks als schwerwiegende Beschädigungen der Bandoberfläche auf. Schnelles Abhaspeln hat ein besonders starkes Schlagen und dementsprechend starke Coilbreaks zur Folge. Under certain deformation conditions, such as e.g. when unwinding or straightening hot-rolled strip can tend, soft steel bands with low Carbon and manganese content to form Flow figures. This occurs on the belt surface Lines that are transverse to the direction of pull, ie across the Rolling direction run. These lines are Irregularities in hot strip thickness caused by slight shadow on the hot strip surface up to heavy kinks are enough. They are generally considered Coilbreaks, because they are under certain Prerequisites only during the unwinding process of the to coils coiled hot strip at the Further processing occur. In unwinding, the can work unrestrained or without enough train the unwound hot strip between rolling off and both the introduction rolls of a processing plant run in a large arc as well as in a tight arc, ever if it leads or lags behind. In particular when running in a small arc and with frequent change between fore-and-aft, which is too strong Blows in the band leads, Coilbreaks occur as severe damage to the tape surface. Fast unwinding has a particularly strong hitting and consequently strong coil breaks.
Außerdem können Coilbreaks zwischen den Richtrollen entstehen. Durch das sinusartige fortlaufende Biegen des Bandes wird die Spannung in den verschiedenen Band-Abschnitten ungleichmäßig verteilt, so daß ein Fließen bei unterschiedlichen Belastungen einsetzen kann.In addition, coil breaks between the straightening rollers arise. Through the sinusoidal continuous bending of the band becomes the tension in the different ones Band sections unevenly distributed, so that a Use flow at different loads can.
Coilbreaks sind durch ein nachträgliches Richten, Biegen, Beizen oder Dressieren nicht mehr zu beseitigen. Die Neigung zu Coilbreaks nimmt zu, je weicher, dünner und schmaler das abzuwickelnde Warmband ist. Gleiches gilt auch für kleiner werdende Coildurchmesser.Coilbreaks are by a subsequent judging, Bending, pickling or dressing no longer remove. The tendency to coil breaks increases, ever softer, thinner and narrower the unwinding hot strip is. The same applies to smaller ones Coil diameter.
Es ist bekannt, daß Fließfiguren bei sogenannten Dualphasen-Stählen nicht auftreten, weil diese Stähle keine ausgeprägte Streckgrenze (keine Streckgrenzendehnung) aufweisen. Es ist ferner bekannt, daß ein Dressieren ebenfalls die ausgeprägte Streckgrenze beseitigen kann, wodurch das Auftreten von Fließlinien vermieden wird. Diese Maßnahmen sind z.B. angegeben in Werkstoffkunde Stahl, Band 2, Seiten 97, 86, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New-York-Tokyo, 1985, Verlag Stahl Eisen mbH, Düsseldorf.It is known that flow figures in so-called Dual phase steels do not occur because these steels no pronounced yield strength (no Elongation limit strain). It is also known that a training also the pronounced Eliminate yield strength, thereby reducing the occurrence of Flow lines is avoided. These measures are e.g. specified in Materials Science Steel, Volume 2, pages 97, 86, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo, 1985, publishing house steel iron mbH, Duesseldorf.
Aus einer Untersuchung des Alterungsverhaltens weicher Stähle ist andererseits bekannt, daß das Dressieren zur Beseitigung ausgeprägter Maxima und Minima der Streckgrenze keine dauerhafte Maßnahme zur Vermeidung von Coilbreaks sein kann, da mit zunehmender Lagerzeit schon bei Raumtemperatur die ausgeprägte Streckgrenze wieder erscheint (siehe Archiv für das Eisenhüttenwesen, 1955, Seite 72).Softer from a study of aging behavior On the other hand, steels are known to undergo tempering Elimination of pronounced maxima and minima Yield strength no permanent measure to avoid of coil breaks, as with increasing storage time even at room temperature the pronounced yield strength reappears (see archive for the Ironworks, 1955, page 72).
Aufgabe der Erfindung ist es von daher, ein Verfahren zur Herstellung von weichem coilbreak-freiem Stahlband mit zeitlich beständiger Streckgrenzendehnung und mit guten mechanischen Eigenschaften bei geringstmöglichem Verbrauch an Legierungselementen anzugeben.The object of the invention is therefore a method for producing soft coilbreak-free steel strip with time-constant yield stress elongation and with good mechanical properties at the lowest possible Specify consumption of alloying elements.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Der Unteranspruch gibt eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens an.The solution to this problem is specified in claim 1. The dependent claim is an expedient development of the inventive method.
Das erfindungsgemäße Herstellverfahren für das Warmband sieht vor, zur Vergleichmäßigung der Streckgrenzendehnung einen definierten Titangehalt im Stahl, der folgende Analysenwerte in Gew.% aufweist, einzustellen:The production process according to the invention for the hot strip provides for the equalization of Yield limit elongation a defined titanium content in Steel, which has the following analysis values in% by weight, set:
Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der Stahl im Stranggußverfahren zu Brammen vergossen wird und dann aus einer von Raumtemperatur auf über 1100°C erwärmten Bramme, zu 2 bis 6 mm dickem Warmband bei Temperaturen oberhalb des Ar3-Punktes fertigzuwalzen, bei Temperaturen von 550 bis 400°C zu haspeln. Das Warmband weist eine zeitlich nahezu konstante Streckgrenze von kleiner als 350 N/mm2 im walzfrischen Zustand und nach längerer Auslagerung auf. The remainder iron and unavoidable impurities, wherein the steel is cast in a continuous casting process to slabs and then from a heated from room temperature to about 1100 ° C slab to roll 2 to 6 mm thick hot strip at temperatures above the Ar 3 point, at temperatures of 550 to coarse up to 400 ° C. The hot strip has a nearly constant yield strength of less than 350 N / mm 2 in the as-fresh state and after extended aging.
Der Titangehalt des Stahls zur Herstellung von coilbreak-freiem Stahlband mit zeitlich beständiger Streckgrenzendehnung wird erfindungsgemäß so eingestellt, daß er größer ist, als zur Abbindung von Stickstoff, aber weniger als zur zusätzlichen Abbindung von Kohlenstoff stöchiometrisch notwendig ist.The titanium content of the steel for the production of coilbreak-free steel strip with time-stable Yield limit strain is inventively so set to be larger than to bind Nitrogen, but less than additional ligation of carbon is stoichiometrically necessary.
Die konkrete Ursache für die vorteilhafte Wirkung der Titankomposition im Zusammenhang mit den übrigen Legierungselementen bei der Erzeugung eines Bandes nach dem angegebenen Verfahren ist nicht in letzter Konsequenz bekannt. Klar ist jedoch aus der Literatur, daß während der Stahlverschmelzung der Stickstoff vollständig abgebunden wird, so daß bei der Brammenerwärmung auf mindestens 1100°C und während des anschließenden Warmwalzens sich daher keine ausscheidungshärtenden Titannitride bilden können, was sonst zu unerwünschten Festigkeitssteigerungen des weichen Stahlbandes führen würde.The concrete cause for the beneficial effect of Titanium composition in connection with the rest Alloy elements in the production of a band after the specified method is not in last Consequence known. However, it is clear from the literature, that during the steel fusion the nitrogen is fully tied, so that in the Slab heating to at least 1100 ° C and during the subsequent hot rolling is therefore no precipitation-hardening titanium nitrides can form what otherwise undesirable increases in strength of the soft steel strip would lead.
Der Kohlenstoff wird dagegen mit der restlichen Titanmenge nur teilweise abgebunden; der restliche Kohlenstoff wird offensichtlich in Lösung gehalten. Durch die erfindungsgemäße Behandlung und Titandosierung kann wahrscheinlich eine erhebliche Verzögerung der Diffusionsgeschwindigkeit des Kohlenstoffes erreicht werden.The carbon, in contrast, with the remaining Titan quantity only partially tied off; the rest Carbon is apparently kept in solution. By the treatment according to the invention and Titanium dosing can probably be a significant Delaying the diffusion rate of the Carbon can be achieved.
Eine Zugabe von Niob und/oder Vanadin als Legierungselement hätte zwar auch eine Stickstoffabbindung im Stahl erbracht, jedoch nur unter Inkaufnahme einer erheblichen Verfestigung des Stahlbandes. An addition of niobium and / or vanadium as Alloy element would indeed have a Nitrogen in the steel provided, but only below Acceptance of a substantial consolidation of the Steel strip.
Völlig überraschend also wurde gefunden, daß bei Warmband aus weichem Stahl, der zur Bildung einer ausgeprägten Streckgrenze neigt, es nicht darauf ankommt, wie bisher angenommen wurde, die Streckgrenzendehnung z. B. durch höheres Legieren des Stahles oder Dressieren des Bandes zu vermeiden bzw. zu ändern.Quite surprisingly, it was found that at Hot strip made of soft steel, used to form a pronounced yield strength, it does not tend to arrives, as previously assumed, the Yield limit strain z. B. by higher alloying of To avoid steeling or dressing the tape or to to change.
Vielmehr kommt es erfindungsgemäß darauf an, daß das Warmband bei Bestehen einer ausgeprägten Streckgrenze eine möglichst gleichmäßige Streckgrenzendehnung aufweist, beziehungsweise im Spannungs-Dehnungs-Diagramm oder Kraft-Verlängerungs-Diagramm im Bereich der Streckgrenzendehnung die Spannung keine alternierenden Maxima und Minima, also einen möglichst glatten Verlauf hat. Damit wird das bisher bestehende Vorurteil überwunden, daß es zur Vermeidung von Fließfiguren oder Coilbreaks notwendig sei, das Auftreten einer ausgeprägten Streckgrenze zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Warmband bleibt auch bei längerer kalter oder warmer Auslagerung coilbreak-frei, weist gute mechanische Eigenschaften auf und kann bei geringem Verbrauch an Legierungselementen hergestellt werden.Rather, it depends on the invention that the Hot strip in the presence of a pronounced yield strength as even as possible yield stress elongation has, or in the Stress-strain diagram or Force extension diagram in the field of Elongation limit stretching the tension no alternating Maxima and minima, so a smooth as possible course Has. This will replace the previously existing prejudice overcome that to avoid flow figures or Coilbreaks is necessary, the occurrence of a to avoid pronounced yield strength. The Hot strip according to the invention also remains longer cold or warm aging coilbreak-free, points good mechanical properties and can at low consumption of alloying elements become.
Beispiele für das erfindungsgemäß hergestellte Stahlband und Vergleichsbänder werden anhand der in Tabelle 1 nach Zusammensetzung (Auszug aus der Schmelzanalyse), Endwalztemperatur und Haspeltemperatur charakterisierten Warmbandproben dargestellt.Examples of the inventively prepared Steel strapping and comparison straps are based on the in Table 1 by composition (extract from the Melting analysis), final rolling temperature and reel temperature characterized hot strip samples shown.
Tabelle 2 zeigt die für das Warmband U2 mit 2,9 mm Dicke in walzfrischem Zustand gemessenen mechanischen Eigenschaften, wobei die Proben an verschiedenen Stellen (Probenlage) des Warmbandes entnommen wurde. Es bedeuten:Table 2 shows the mechanical properties measured for the hot strip U 2 with 2.9 mm thickness in as-rolled condition, wherein the samples were taken at different points (sample position) of the hot strip. It means:
B 1/4 der Warmbandlänge
M 1/2 der Warmbandlänge
G 3/4 der Warmbandlänge
E Ende des Warmbandes
ReH obere Streckgrenze
Rm ZugfestigkeitB 1/4 of the hot strip length
M 1/2 of the hot strip length
G 3/4 of the hot strip length
E end of the hot strip
R eH upper yield strength
R m tensile strength
Tabelle 3 zeigt weitere technologische Werte für erfindungsgemäß hergestelltes Warmband unterschiedlicher Dicke, gehaspelt bei unterschiedlichen Temperaturen.Table 3 shows further technological values for Hot strip produced according to the invention different thickness, coiled at different temperatures.
In der Regel wird das Stahlband nach Abkühlung im Coil an ruhender Luft in relativ walzfrischem Zustand zu Kaltband weiterverarbeitet oder als Warmband konfektioniert bzw. zu Schneid-, Stanz- oder Biegeteilen nach Abcoilung maschinell zugerichtet. Wie eingangs beschrieben, lassen sich Coilbreaks dabei vermeiden, wenn das Warmband zuvor dressiert oder ein spezielles zusätzliches, und damit kostenaufwendiges, Umwickelverfahren mit Hilfe eines sogenannten McKay-Rollensystemes, mit dem bewußt minimale, technisch unwirksame Coilbreaks erzeugt werden können, angewendet wurde.In general, the steel strip after cooling in the coil in still air in a relatively fresh state Cold strip further processed or as a hot strip assembled or to cutting, punching or Machined by bending after bending off. As described at the beginning, coil breaks can be included avoid if the hot strip previously trained or a special additional, and therefore costly, Umwickelverfahren using a so-called McKay roller system, with the deliberate minimum, technically ineffective coil breaks can be generated was applied.
Kritisch wird die Verarbeitung derartiger Bänder dann, wenn diese über längere Zeit z.B. drei bis zwölf Monate gelagert wurden, bevor sie weiterverarbeitet werden. Es entstehen dann wiederum Coilbreaks. Aus diesem Grunde wurden die erfindungsgemäß hergestellten Stahlbänder zwei Prüfungen unter Praxisbedingungen unterzogen. The processing of such tapes becomes critical if these are for a long time e.g. three to twelve Months were stored before further processing become. It then turn turn coil breaks. For this reason, the invention produced steel strips under two tests Subjected to practical conditions.
Für einige der in den Tabellen angegebenen Warmbandproben wurden nur die Kraft-Verlängerungs-Diagramme für den Ausgangszustand der Warmbandprobe und für weitere auch die nach künstlicher Alterung aufgenommen. In den Kraft-Verlängerungs-Diagrammen ist auf der Abszisse die Verlängerung, auf der Ordinate die Kraft aufgetragen. Die Alterung erfolgte auf künstlichem Weg durch Auslagerung des Probenmaterials bei 250°C für 8 Stunden.For some of those given in the tables Hot strip samples were only the Force extension diagrams for the initial state the hot strip sample and for others also after artificial aging. In the Force Extension Diagrams is on the abscissa Extension, on the ordinate the strength applied. The aging was carried out by artificial way Storage of the sample material at 250 ° C for 8 Hours.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe Z im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild); FIG. 1 is the measured force-elongation diagrams of the hot strip sample Z in the initial state (left panel) and in the condition after aging (right frame);
Fig. 2 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe Y im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild); Figure 2 shows the measured force-elongation diagrams of the hot strip sample Y in the initial state (left panel) and in the condition after aging (right frame).
Fig. 3 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe X im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild) ; Fig. 3 is the measured force-elongation diagrams of the hot strip sample X in the initial state (left panel) and in the condition after aging (right frame);
Fig. 4 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe W im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild); Figure 4 shows the measured force-elongation diagrams of the hot strip specimen W in the initial state (left panel) and in the condition after aging (right frame).
Fig. 5 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe V im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild); FIG. 5 shows the measured force extension diagrams of the hot strip sample V in the initial state (left partial image) and in the state after externalization (right partial image); FIG.
Fig. 6 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe U1 im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild); Figure 6 shows the measured force-elongation diagrams of the hot strip sample U 1 in the initial state (left panel) and in the condition after aging (right frame).
Fig. 7 die gemessenen Kraft-Verlängerungs-Diagramme der Warmbandprobe U2 im Ausgangszustand (linkes Teilbild) und im Zustand nach Auslagerung (rechtes Teilbild) für die Probenlagen B, M, G und E. Fig. 7 shows the measured force-elongation diagrams of the hot strip sample U 2 in the initial state (left panel) and in the condition after aging (right partial image) for the sample positions B, F, G and E.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Kraft-Verlängerungs-Diagramme für die als Vergleichsbeispiel gedachten Warmbandproben Z und Y aus einem herkömmlichen Stahl zeigen, sowohl im Ausgangszustand wie nach Auslagerung, ausgeprägte Streckgrenzendehnungen mit stark ungleichmäßigem Verlauf. Ein Vergleich zwischen den Warmbandproben Z und Y zeigt, daß eine niedrige Haspeltemperatur allein nicht zu einer Vergleichmäßigung der Streckgrenzendehnung führt.The force-elongation diagrams shown in FIGS. 1 and 2 for the comparative example hot strip samples Z and Y of a conventional steel, both in the initial state as well as after aging, show pronounced yield point expansions with a very uneven profile. A comparison between the hot strip samples Z and Y shows that a low coiler temperature alone does not result in equalization of the yield stress.
Anhand der in Fig. 3 bis 6 dargestellten Kraft-Verlängerungs-Diagramme für die erfindungsgemäß hergestellten Warmbandproben X, W, V und U1, die von 0,01 Gew.% bis 0,04 Gew.% ansteigende Titangehalte aufweisen, zeigen, daß mit zunehmendem Titangehalt bei relativ niedriger Haspeltemperatur eine wesentliche Vergleichmäßigung des Kraftverlaufes im Bereich der Streckgrenzendehnung erreicht wird.Based on the force-elongation diagrams shown in FIGS. 3 to 6 for the hot-rolled samples X, W, V and U 1 produced according to the invention, which have titanium contents of 0.01% by weight to 0.04% by weight, show that With increasing titanium content at a relatively low reeling temperature, a substantial equalization of the force curve in the region of the yield stress is achieved.
Die qualitative Darstellung zeigt deutlich, daß erst ab 0,03% Titan (Fig. 5) eine Streckgrenzendehnung ohne ausgeprägte Maxima und Minima in alternierender Folge erreicht wird.The qualitative representation clearly shows that it is only from 0.03% titanium ( FIG. 5) that a yield stress strain without pronounced maxima and minima is achieved in an alternating sequence.
Ein derart stetiger Kraftverlauf sowohl im walzfrischen als auch im gealterten Zustand undressierter Bänder war bisher vollkommen unbekannt.Such a steady force course both in fresh-rolling as well as in the aged state of undressed ligaments so far completely unknown.
Ein gleiches Verhalten zeigten die Warmbänder mit 0,04 bis 0,05 Gew.% Ti aus den Schmelzen T-Q mit Dicken von 2,09 bis 4,20 mm bei annähernd gleichen Endwalztemperaturen von 870-880°C und Haspeltemperaturen von 490 bis 535°C während die Proben V, U1, U2 bei 450 bzw. 430°C gehaspelt wurden. Trotz variierender C-, Ti-, N-Gehalte lag die Streckgrenze bei ca. 300±+20 N/mm2, die Zugfestigkeit bei etwa 390 ±15 N/mm2. Eine teilweise vorgenommene Alterung veränderte die Werte kaum und die Bänder ließen sich hervorragend verarbeiten, ohne Coilbreaks zu zeigen.The hot tapes exhibited the same behavior with 0.04 to 0.05% by weight of Ti from the TQ melts with thicknesses of 2.09 to 4.20 mm at approximately the same final rolling temperatures of 870-880 ° C. and reeling temperatures of 490 to 535 ° C while the samples V, U 1 , U 2 were coiled at 450 and 430 ° C, respectively. Despite varying C, Ti, N contents, the yield strength was about 300 ± + 20 N / mm 2 , the tensile strength about 390 ± 15 N / mm 2 . Partial aging hardly changed the values and the bands could be processed excellently without showing coil breaks.
Wie in Fig. 7 dargestellt, tritt die Vergleichmäßigung der Streckgrenzendehnung bei allen untersuchten Probenlagen auf. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, werden in allen Probenlagen bei einem Stahl mit 0,033 Gew.% Kohlenstoff, 0,20 Gew.% Mangan und 0,04 Gew.% Titan sowie eine Haspeltemperatur von 450°C nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Streckgrenzen- und Zugfestigkeitswerte erreicht, die denen der bekannten weichen, nicht mikrolegierten Güten nach US-Norm SAE 1006/1008 entsprechen. Zudem zeichnet sich dieses Material durch hohe Dehnungswerte von etwa 45% (A5-Normprobe) aus. As shown in Fig. 7, the equalization of the yield stress occurs in all the sample layers examined. As is apparent from Table 2, in all sample layers in a steel with 0.033 wt.% Carbon, 0.20 wt.% Manganese and 0.04 wt.% Titanium and a coiler temperature of 450 ° C by the inventive method yield strength and tensile strength values achieved, which correspond to those of the known soft, non-microalloyed grades according to US standard SAE 1006/1008. In addition, this material is characterized by high elongation values of about 45% (A 5 standard sample).
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