DE69909946T2

DE69909946T2 - Stahlblech für die Fertigung von Dosen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69909946T2
Application number: DE69909946T
Authority: DE
Inventors: Makoto Chiba-shi Aratani; Yukio Chiba-shi Kobata; Hideo Chiba-shi Kuguminato; Akio Chiba-shi Tosaka; Aratani Technical Research Masatoshi; Susumu Chiyoda-ku Okada
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: DE69909946D1; US6171416B1; CN1254767A; AU771791B2; TW424006B; CN1103829C; AU6063799A; JP2000160289A; EP1006203A1; JP3931455B2; EP1006203B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dosenstahlblechs und -bandes mit einheitlicher Materialqualität in Quer- und Längsrichtung selbst in äußerst dünnem und breitem Stahlblech und Stahlband.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die Oberflächenbehandlung des Stahls, bspw. durch Sn-Plattierung, Ni-Plattierung, Cr-Plattierung und dergleichen.
Ein oberflächenbehandeltes Stahlblech für Dosen wird hergestellt durch Oberflächenbehandlung einer Platte durch Sn-, Ni- oder Cr-Plattierung oder dergleichen als Dosenplatte mit einer Sn-Auflage von 2,8 g/m² oder mehr oder eines leicht zinnbeschichteten Stahlblechs mit einer Sn-Auflage von 2,8 g/m² oder weniger. Es wird für Getränkedosen, Lebensmitteldosen usw. verwendet.
Solche Blechdosen lassen sich durch ihren Härtegrad klassifizieren, der durch einen Zielwert der Rockwell-T-Härte (HR30T) gegeben wird, wobei einzeln gewalzte Produkte in die Klassen T1 bis T6 und doppelt gewalzte Produkte in die Klassen DR8 bis DR10 unterteilt werden.
In den letzten Jahren war die Hauptaufgabe von Dosenherstellern eine weitere Verbesserung der Produktivität des Stahlerzeugungsverfahrens bei steigendem Verbrauch von Getränkedosen. Gleichzeitig wurde weiterhin auch die Erhaltung von Rohstoffquellen und eine Reduktion der Kosten angestrebt. Dosenstahlbleche, die diese Bedingungen der Dosenhersteller erfüllen, sind daher sehr gefragt. Ein Maß für die Verbesserung der Produktivität ist ein Anstieg der Geschwindigkeit des Stahlverarbeitungsvorgangs, und somit fordert man ein Stahlblech, das bei der Hochgeschwindigkeits-Stahlherstellung keine Probleme verursacht.
Ein solches Stahlblech muss eine genaue Härte, genaue Abmessungen der Stahlblechgröße, wie u. a. Dicke, Ebenheit, laterale Biegegenauigkeit, usw. aufweisen, die stärker als Stahlbleche für andere Verwendungen, wie Auto-Stahlbleche kontrolliert werden müssen. Die Druckschärfe hängt bspw. von der Ebenheit ab, und die Ebenheit wird signifikant von der Ungleichförmigkeit der Materialqualität beeinflusst.
Ein vernünftiges Stahlherstellungsverfahren wurde vor Kurzem entwickelt, wobei ein Stahlblech über seine gesamte Breite verwendet wird, außer an mehreren mm an den Enden in Querrichtung. Daher ist es notwendig, dass ein Dosenblechband gleichförmige Materialqualität und Dicke über die gesamte Rolle aufweist.
Neben der Verwendung des Stahlblechs über die gesamte Breite wird das Gewicht der Dose gesenkt, damit Rohstoffquellen geschont und die Kosten reduziert werden. Dosen, bspw. dreiteilige und zweiteilige Dosen, lassen sich ebenfalls verwenden, indem ein dünnes Stahlblech aus dem vorhergegangenen Fortschritt bei der Stahlherstellungstechnologie verwendet wird, wobei das Gewicht der Dose gesenkt wird.
Die Festigkeit eines dünnen Stahlblechs ist jedoch zwangsläufig niedriger. Daher wird die Form der Dose durch Walzsicken geändert, und die Festigkeit der Dose lässt sich durch Tiefziehen, Streckziehen, Dehnen, Ausbeulen, Hohlbodenbilung oder dergleichen nach dem Beschichten und Backen verbessern. Neuerdings ist ein dünnes Dosenstahlblech mit hervorragender Stahlbearbeitbarkeit und Tiefziehbarkeit gefragt.
Diese Bearbeitungsfähigkeiten müssen natürlich über die gesamte Rolle gleichförmig sein. Zur Verbesserung der Produktivität des Stahlherstellungsverfahrens mit dem jüngsten Fortschritt der Stahlfertigungstechnologie wird die Breite des Dosenblechbandes und das Gewicht der Rolle erhöht, so dass ein Stahlband mit einer Breite von 4 Fuß (etwa 1220 mm) oder mehr oder eine Stahlbandrolle mit einem Gewicht von 10 t oder mehr produziert und geliefert wird.
In Bezug auf Produktivität, Rohstoffeinsparung und Kostensenkung muss man wie vorstehend beschrieben ein Rohmaterial liefern, das als Dosenstahlblech in Form einer Stahlbandrolle mit geringer Dicke, großer Breite und schwerem Gewicht lieferbar ist. Das Material muss auch eine hohe Bearbeitungsfähigkeit und gleichförmige Materialqualität in Quer- und Längsrichtung aufweisen.
Durch herkömmliche Techniken ist die Herstellung eines dünnen und breiten Stahlbandes mit gleichförmiger Materialqualität über die gesamte Breite eines Stahlblechs jedoch schwierig, und die Abmessungen des Stahlbandes, das sich praktisch herstellen lässt, umfassen eine Dicke und Breite, die aus Sicht der Kontinuität beim Durchlauf-Glühen jeweils auf etwa 0,20 mm bzw. 950 mm beschränkt sind.
Selbst bei der Produktion eines Stahlbandes mit einer größeren Breite als 950 mm lässt sich eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke und Materialqualität schwerlich über mindestens 95% der gesamten Breite erhalten.
Zur Erfüllung dieser Anforderungen schlägt die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 9-327702 ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Stahlblechs durch Heißwalzen vor, wozu das Rand-Erwärmen in Querrichtung einer Blechtafel mittels Kanten-Heizgerät und das Paar-Schrägwalzen gehört.
Das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 9-327702 offenbarte Verfahren erzielt eine gleichförmige Härte in einem Stahlband und verbessert die Dickengenauigkeit und Ebenheit, erzeugt aber das Phänomen, dass Δr, d. h. die planare Anisotropie des Wertes r, an beiden Enden des Stahlbandes in Längsrichtung hoch ist, wodurch das Problem aufkommt, dass die Ausbeute der Vorder- und Hinterenden des Stahlbandes reduziert wird.
Der Wert Δr ist eine wichtige Zahl insbesondere bei der Anwendung auf zweiteilige Dosen.
Das Pressen eine Zinnplatte erfordert nämlich gewöhnlich keinen hohen r-Wert, weil die Zinn-Oberflächenschicht beim Pressen eine Gleitfunktion ausübt. Die hohe planare Anisotropie Δr bewirkt jedoch eine signifikante Zipfelbildung, so dass eine notwendige Dosenhöhe nicht erreicht werden kann. Daher muss der Scheibendurchmesser der zu pressenden Platte vergrößert werden. Dies ist wegen der Verschlechterung der Ausbeute jedoch unökonomisch. Der Dosenkörper ist zudem ungleichmäßig dick, so dass die Wandfläche des Dosenkörpers aufgrund von Verschleiß, Ver schlechterung der Genauigkeit des Dosendurchmessers, Verschlechterung der Dosenfestigkeit usw. beschädigt wird.
Ein hoher Δr-Wert verursacht leicht Runzeln im oberen Teil des Dosenkörpers sowie leicht Falten aufgrund von rings herum erfolgendem Knicken beim Walzsicken. Die Beschichtungshaftung und Klebehaftung verschlechtern sich daher, und somit kann die Rate des Walzsickens nicht erhöht werden, was die Herabsetzung des Durchmesser des Dosendeckels und die Erhöhung der Dosenfestigkeit erschwert. Der Zipfel wird unter hohem Druck beim Ziehen zu einer Messerschneide, und die resultierenden Eisenstücke haften an der Form, so dass die Dosenoberfläche beschädigt wird und viele andere Probleme auftauchen. Obwohl der Fortschritt bei der zweiteiligen Dosenstahlherstellungstechnologie die Verwendung eines hochfesten dünnen Stahlblechs ermöglicht, kann ein Abschnitt mit hohem Δr nicht verwendet werden, und muss somit herkömmlicherweise abgeschnitten und entfernt werden. Daher benötigt man unbedingt ein Dosenstahlblech mit niedrigem Δr, das keiner Zipfelbildung unterliegt.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 9-176744 schlägt ein Verfahren zur Verbesserung der r-Werte in einem Stahlband vor. Dieses Verfahren umfasst zwar das Regulieren der Wicklungs-Temperatur in Rollenlängsrichtung, jedoch ist es nicht notwendigerweise ein effizientes Verfahren, weil die dynamische Kontrolle der Wicklungs-Temperatur in der Rolle Defekte in der Form der Rolle, Defekte beim Abbeizen aufgrund von Abweichungen der Abbeizeigenschaft usw. hervorruft.
Allgemeine Faktoren, die den vorstehend beschriebenen r-Wert und Δr beeinflussen, beinhalten (1) Heißwalzbedingungen, wie die Zufuhrtemperatur der Fertigungsvorrichtung (FDT), die Wicklungs-Temperatur (CT) und dergleichen, (2) den Zug beim Kaltwalzen, (3) die Glühbedingungen, usw. welche optimiert werden müssen.
Daher ist die Dicke eines heißgewalzten gefertigten Dosentahlblechs im Gegensatz zum Autostahlblech nur 2 bis 3 mm dick, selbst wenn die Reduktion des Kaltwalzens auf einen Wert von sogar etwa 90% der oberen Grenze der verwendeten Walzhütte eingestellt ist, weil das Produkt eine niedrige Dicke aufweist. Daher wird notwendigerweise die Heißwalzdauer erhöht und die Temperatur gesenkt, die Temperatur wird insbesondere an den Vorder- und Hinterenden des Stahlbandes in Längsrichtung gesenkt, und sie wird an den Enden in Querrichtung erhöht, wodurch die Ungleichförmigkeit der Temperatur innerhalb der Rolle gesteigert wird. Die Ungleichmäßigkeit der Temperatur senkt den r-Wert und steigert Δr, so dass diese Werte in dem Stahlband ungleichförmiger werden. Dies erschwert die Produktion eines Dosenblechbandes sehr.
In Zukunft geht dieses Problem mit dem Problem einher, dass die Temperaturdifferenz im Stahlband beim Heißwalzen, d. h. die Ungleichförmigkeit der Materialqualität weiter zunimmt, wenn die Rolle des Dosenstahlblechs, d. h. das Dosenblechband, höheres Gewicht, Festigkeit und Breite und niedrigere Dicke aufweist, damit der Bedarf an einem warmgewalzten dünnen Stahlband erhöht und die Walzlast beim Kaltwalzen gesenkt wird.
Ein dünnes und breites Stahlband mit hervorragender Qualität und gleichförmigen Eigenschaften wie vorstehend beschrieben, ist insofern stark gefordert, als die Produktionskosten des Dosenkörpers durch Senken des Dosengewichts gesenkt werden, und die Produktivität durch Verbreiterung der Rolle, d. h. des Stahlbandes, verbessert wird. Das herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlbandes verursacht jedoch einen Anstieg von Δr an den Enden des Stahlbandes in Querrichtung und an den Enden in Längsrichtung, und bewirkt somit eine unzureichende Gleichförmigkeit von Δr. Dadurch sinkt auch der r-Wert, wodurch das Stahlherstellungspressen unmöglich wird. Bei einigen Dosen-Anwendungen müssen die Enden des Stahlblechs durch Trimmen oder dergleichen in Längsrichtung und Querrichtung abgeschnitten und entfernt werden, was die Ausbeute zwangsläufig herabsetzt.
Seit einigen Jahren wird ein sogenanntes kontinuierliches Heißwalzverfahren praktiziert, wobei nach dem Grob walzen Blechtafeln hintereinander befestigt werden, bevor das Fertigungswalzen erfolgt. Man erwartet zwar, dass bei diesem Verfahren sämtliche Enden in Längsrichtung zu stationären Abschnitten werden, außer dem Vorderende der ersten zu verbindenden Blechtafel und dem Hinterende der letzten zu verbindenden Blechtafel, jedoch wird die Ungleichförmigkeit der Materialqualität, die durch die niedrigeren Temperaturen der Enden der Blechtafeln als in deren Mittelteilen hervorgerufen wird, unter den herrschenden Bedingungen nicht vollständig eliminiert.
Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Probleme der bekannten Technologie ist es wünschenswert, ein Dosenblechband, mit gleichförmiger Materialqualität, insbesondere Δr- und r-Werten, im Band herzustellen, selbst wenn das Dosenblechband sehr dünn und breit ist.
Man möchte ein Dosenblechband herstellen, das auf weichen Härtegrad TI, härteren Härtegrad T2 bis T6 und die Härtegrade DR8 bis DR10 gehärtet werden kann, und das eine gleichförmige Materialqualität einschließlich Δr aufweist, selbst wenn es sehr dünn und breit ist, und das sich für neue Stahlherstellungsverfahren eignet.
JP-A-10046243 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Stahlband bei gleichbleibender Temperatur unterhalb Ar₃ gewalzt wird, und EP-A-0659889 beschreibt ein Verfahren, wobei ein Dosenblechband bei gleichbleibender Temperatur oberhalb Ar₃ gewalzt wird. JP-A-04063232 betrifft das Steuern der Kühlgeschwindigkeit nach dem Fertigwalzen zur Erhöhung der Wicklungs-Temperatur, und JP-A-09241757 beschreibt ein Verfahren zum Herabsetzen der Wicklungs-Temperatur. EP-A-0826436 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Mess- und Formgenauigkeit von Dosenblechbändern, durch Walzen bei gleichförmiger Temperatur.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes aus einer Stahlbramme bereitgestellt, umfassend ein Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes aus einer Stahlbramme, bestehend aus
0,002 Gew.% bis 0,1 Gew.% Kohlenstoff,
0,01 Gew.% bis 0,5 Gew.% Silicium,
0,05 Gew.% bis 1,0 Gew.% Mangan,
0,005 Gew.% bis 0,1 Gew.% Phosphor,
0,001 Gew.% bis 0,05 Gew.% Schwefel,
0,01 Gew.% bis 0,20 Gew.% Aluminium,
0,001 Gew.% bis 0,015 Gew.% Stickstoff,
nicht mehr als 0,01 Gew.% Sauerstoff, und
gegebenenfalls mindestens ein Element aus wenigstens einer der Gruppen A, B und C, wobei diese umfassen:
Gruppe A: 0,001 Gew.% bis 0,10 Gew.% Niob,
0,001 Gew.% bis 0,20 Gew.% Titan,
Gruppe B: 0,0001 Gew.% bis 0,005 Gew.% Bor,
Gruppe C: 0,0005 Gew.% bis 0,01 Gew.% Calcium,
0,0005 Gew.% bis 0,01 Gew.% Seltenerdemtalle,
wobei der Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen sind,
umfassend das Heißwalzen, das Kaltwalzen und das Glühen der Stahlbramme, wobei das Heißwalzen umfasst das Erwärmen von mindestens beiden Enden der Blechtafel, hergestellt durch Grobwalzen der Blechtafel in Längsrichtung, so dass die Temperatur an beiden Enden der Blechtafel in Blechtafel-Längsrichtung mindestens 15°C höher ist als die Temperatur im Rest der Blechtafel, und dann Fertigwalzen der Blechtafel bei einer finalen Walztemperatur von Ar₃ +10°C oder höher.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die finale Walztemperatur des Heißwalzens Ar₃ +20°C bis Ar₃ +100°C in Abschnitten, die den beiden Enden der Blechtafel in Längsrichtung entsprechen, und Ar₃ +10°C bis Ar₃ +60°C im Rest.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Heißwalzen das Stoßverschweißen und das kontinuierliche Fertigwalzen von Stahltafeln, die durch Grobwalzen erhalten wurden.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt auf die gleiche Weise ein Dosenblechband mit r-Werten innerhalb von ±0,3 der durchschnittlichen r-Werte des gesamten Blechbandes in Längs- und Querrichtung in den Bereichen von 95% oder mehr der Gesamt-Länge und -breite des Stahlbandes nach dem Härtungswalzen und einem Δr-Wert innerhalb von ±0,2 des durchschnittlichen Δr-Wertes bereit.
Eine Ausführungsform der Erfindung stellt ein Dosenblechband mit verbesserter Materialqualität, bspw. einem r-Wert von 1,2 oder mehr und einem absoluten Δr-Wert von 0,2 oder weniger bereit sowie ein Verfahren zur Herstellung des Dosenblechbandes. Eine Ausführungsform kann insbesondere diese Werte im Blechband mit einer Dicke von 0,20 mm oder weniger und einer Breite von 950 mm oder mehr erzielen.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann das vorstehend beschriebene Stahlband erzeugen, ohne dass Fehler in der Form und Abweichungen der Abbeizeigenschaft verursacht werden.
Die Erfinder entdeckten, dass ein wichtiger Faktor hinsichtlich der Abwandlungen der Materialqualität, insbesondere der r-Wert und Δr, innerhalb eines Stahlbandes die Auslasstemperatur der Fertigungsvorrichtung ist, und dass die vorstehend beschriebenen Probleme durch geeignetes Steuern der Auslasstemperatur der Fertigungsvorrichtung bei einer festgelegten entsprechenden Position einer Blechtafel in Blechtafel-Längsrichtung gelöst werden kann. Dies ergab die Erfindung.
Bei der Herstellung eines Dosenblechbandes gemäß bekannter Verfahren werden unstationäre Abschnitte in Längs- und/oder Querrichtung im Schritt Heißwalzen oder Kaltwalzen des Stahlbandes abgeschnitten und entfernt, wodurch die Qualität verschlechtert wird. Die Bedingung, dass die r-Werte und Δr innerhalb der festgelegten Bereiche im Bereich von 95% oder mehr liegen, ist jedoch erfüllt.
Die Erfindung nutzt jedoch keine solche Lösung. In der vorstehend beschriebenen Konstruktion haben nämlich 95% eines Stahlbandes mindestens Abschnitte, die den Enden einer Blechtafel in Längsrichtung entsprechen, wobei die Enden in Querrichtung nicht entfernt oder abgeschnitten und auf ein Minimum entfernt werden, und zwar aus dem ge wünschten Grund, dass die Kantenform erzielt wird oder dergleichen.
Im Flgenden wird ledglich beispielhaft auf die begleitende Figur Bezug genommen, deren Schaubild die Auswirkungen der Auslasstemperatur der Fertigungsvorrichtung (FDT) auf die r-Werte und Δr. eines Dosenblechbandes zeigt, das durch Heißwalzen, Kaltwalzen und anschließendes Glühen erhalten wird.
Ein erfindungsgemäß hergestelltes Stahlband kann eine Materialqualität mit r-Werten innerhalb von ±0,3 des durchschnittlichen r-Wertes und Δr innerhalb von ±0,2 des durchschnittlichen Δr von 95% oder mehr jeweils von Gesamtlänge und Gesamtbreite des Stahlbandes aufweisen.
Der durchschnittliche r-Wert und der durchschnittli che Δr-Wert werden bestimmt durch Mitteln der r- und Δr-Werte von 15 bis 200 Proben einschließlich 5 bis 20 Proben (im Folgenden 5 Proben mindestens, und vorzugsweise 20 Proben), die von einem Stahlband in Längsrichtung entnommen werden, und 3 bis 10 Proben, die in Querrichtung entnommen werden. Diese Mittelwerte sind im Wesentlichen gleich dem r- und Δr-Wert jeweils in Längsrichtung und Querrichtung. Der r-Wert und Δr berechnen sich aus den Gleichungen r = (r_L + r_C + 2r_D) , und Δr = (r_L + R_C – 2r_D)/2, wobei r_L, r_C und 2r_D die r-Werte in Längsrichtung, Querrichtung und in der Diagonalen bei 45° sind.
Die r- und Δr-Werte werden gemessen, indem eine gleichförmige Zugverformung an einer Zugprobe von JIS Nr. 5 oder dergleichen gemäß einem herkömmlichen Verfahren angelegt wird. Bei einem schmalen Messbereich, wie an den Enden in Querrichtung, kann eine kleine Probe mit einer Messlänge von etwa 10 mm verwendet werden.
Diese Variationsbereiche sind notwendig zum Fertigen einer Dosenform mit gleichförmiger Genauigkeit der designgetreuen Maße nach der Stahlherstellung und dem Pressen, und das Verringern der zur Verbesserung der Ausbeute entfernten fehlerhaften Abschnitte. Diese Werte liegen vorzugsweise in den oberen Bereichen der Abweichungen über die Gesamtlänge und -breite des Stahlbandes. Es ist für die praktische Verwendung jedoch hinreichend, dass die Werte in den Bereichen der Abweichungen in einem Bereich von 95% oder mehr jeweils von Gesamtlänge und Gesamtbreite gesichert sind. Ein solches Stahlband, das geringfügige Abweichungen im Bereich von 95% oder mehr von jeweils Gesamtlänge und Gesamtbreite aufweist, wurde vor der Erfindung nicht erhalten.
Wünschenswerte Eigenschaften des erfindungsgemäß erhaltenen Dosenstahlbandes umfassen einen r-Wert von 1,2 oder mehr und einen absoluten Δr-Wert von 0,2 oder weniger. Dies beruht darauf, dass ein r-Wert von mindestens 1,2 zur Verarbeitung von Dosen, bspw. Tiefziehen, erforderlich ist, und ein absoluter Δr-Wert von 0,2 oder weniger notwenig ist, damit keine Zipfelbildung erfolgt.
Das erfindungsgemäß erhaltene Stahlband mit diesen Eigenschaften hat vorzugsweise eine Bandgröße von 0,20 mm Dicke oder weniger und 950 mm Breite oder mehr. Diese Bandgröße ist bevorzugt, weil die Verbesserung einer stabilen Verarbeitbarkeit durch Unterdrückung der Abweichungen von Δr im Bereich kleiner Dicken von 0,20 mm oder weniger signifikant ist. Dies beruht ebenfalls darauf, dass bei einer Breite von 950 mm oder mehr die vorstehend genannte Verbesserung der Produktivität aufgrund von Verbreiterung erwartet werden kann.
Die Erfinder führten dahingehend Untersuchungen aus, dass zur Herstellung eines Dosenblechbands mit kleinen Abweichungen der r- und Δr-Werte im Blechband die mechanischen Eigenschaften und der Kristallkorndurchmesser des heißgewalzten Blechbandes neben der Verwendung einer homogenen kontinuierlichen Gussplatte, die Stahlkomponenten umfasst, mit weniger Segregation gleichförmig gemacht werden müssen. Daher wurden die mechanischen Eigenschaften und die Kristallkorndurchmesser eingehend über der gesamten Breite und gesamten Länge des heißgewalzten Stahlbandes untersucht.
Es stellt sich heraus, dass die Kristallkorndurchmesser an beiden Enden in Quer- und Längsrichtung, d. h. an den Vorder- und Hinterenden der Blechtafel in Blechtafel- Längsrichtung, größer sind und das Material weicher ist als in der Mitte. Dann wurde das Stahlband nach dem Abbeizen, Kaltwalzen, Durchlaufglühen und Härtungswalzen auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben untersucht. Demzufolge ermittelten die Erfinder, dass auch wenn die Enden des heißgewalzten Bandes in Quer- und Längsrichtung keine großen Unterschiede bzgl. Härte und Kristallkorndurchmesser zeigen, der r- und Δr-Werte an den Enden des geglühten und härtungsgewalzten Blechbandes schlechter sind als in der Mitte des Blechbandes, und es somit tatsächlich schlechtere Formbarkeit beim Pressen aufweist.
Die Erfinder fanden ebenfalls, dass es zur Lösung der Probleme der kaltgewalzten Stahlbandes effizient beiträgt, wenn die Auslasstemperatur an der Fertigungsvorrichtung (nahstehend abgekürzt als "FDT") unter festgelegten Bedingungen auf Ar₃-Temperatur oder höher gesichert wird, indem die Enden der Blechtafel in Blechtafel-Längsrichtung mit einem Heizgerät (nachstehend als "Blechtafelheizgerät" bezeichnet) erwärmt werden. Als Blechtafelheizgerät wird ein Induktionsheizgerät bevorzugt.
Zur Homogenisierung des Materials in Längsrichtung hält man es im Allgemeinen für nötig, dass die FDT in Längsrichtung gleichförmig bleibt. Die Erfinder fanden jedoch, dass die Abweichungen der r-Werte, insbesondere Δr, auch dann nicht eliminiert werden, wenn die FDT gemäß herkömmlichem allgemeinen Wissen in der Mitte und an den Enden in Längsrichtung auf die gleiche Temperatur eingestellt werden. Mögliche Gründe für ein solches Phänomen sind die folgenden.
Die Temperaturen der Abschnitte, die den Vorder- und Hinterenden einer Blechtafel in Blechtafel-Längsrichtung entsprechen, variieren in einem unteren Temperaturenbereich als in der Mitte in Längsrichtung, so dass der Temperaturunterschied zwischen den Abschnitten, die den Vorder- und Hinterenden und der Mitte in Längsrichtung entsprechen, vergrößert wird, bis das Heißwalzen beendet ist. Die Korndurchmesserverteilungen der Präzipitate an den Enden in Längsrichtung werden demzufolge verfeinert. Dies beeinflusst das Kornwachstum beim Durchlaufglühen, und verändert insbesondere die Wirkung der kalten Reduktion auf der Kaltwalzstruktur und Umkristallisationsstruktur. Die Blechtafel wird wie nachstehend beschrieben in gewissem Maße durch Backen geglüht, auch wenn es als kaltgewalztes Stahlblech verwendet wird. Daher unterscheiden sich beim Kaltwalzen eines Dosenstahlblechs unter hoher Reduktion die r-Werte und Δr an den Enden in Längsrichtung von denen in der Mitte in Längsrichtung, d. h. die Enden in Längsrichtung stehen offensichtlich unter einer höheren Reduktion.
Die Figur zeigt ein Beispiel für die Wirkung der FDT auf die r- und Δr-Werte, die in der Mitte und an beiden Enden eines Blechbandes in Blechband-Längsrichtung bestimmt wurden. Die Figur zeigt, dass durch Einstellen der FDT von Abschnitten, die den beiden Enden einer Blechtafel in ihrer Längsrichtung entsprechen, auf Ar₃ +20°C oder höher und der FDT des Rests (der Mitte in Längsrichtung) auf Ar₃ +10°C FDT und ebenfalls der FDT der Abschnitte, die den beiden Enden der Blechtafel in ihrer Längsrichtung entsprechen, auf mindestens 10°C höher als beim Rest, die r-Werte und Δr auf r-Werte von 1,2 oder mehr und Δr innerhalb von ±1,2 einstellen lassen, was für ein Dosenblechband geeignet ist, und der r-Wert und Δr in der Mitte in Längsrichtung können genauso hoch sein wie an den beiden Enden in Längsrichtung.
Selbst bei der gleichen FDT fallen die in der Figur gezeigten Werte in die erfindungsgemäßen Bereiche. Unter Berücksichtigung der Abweichungen der tatsächlichen Werte aufgrund von Faktoren, wie die Abweichung der FDT in einer Kontrollgrenze, sind die Abweichungen aufgrund der FDT zwischen der Mitte in Längsrichtung und beiden Enden in Längsrichtung in den Bereichen der erfindungsgemäßen Abweichungen jedoch vorzugsweise halb so groß oder kleiner.
Zur Erfüllung der vorstehenden Temperaturenbereiche an beiden Enden der Blechtafel in ihrer Längsrichtung muss ein Blechtafelheizgerät wegen der unzureichenden Heizleistung eines herkömmlichen Kantenheizers allein für das Er wärmen beider Enden in Querrichtung verwendet werden. Damit die FDT an den Enden in Längsrichtung höher ist als in der Mitte in Längsrichtung, müssen vorzugsweise nicht nur die Enden in Längsrichtung erhitzt werden, indem der Blechtafelheizer vor dem Fertigheißwalzen verwendet wird. Natürlich kann die Mitte in Längsrichtung je nach Bedarf auch zur Steuerung der FDT erhitzt werden. Die Figur zeigt auch den Fall des Heißwalzens unter Bedingungen, bei denen die Ziel-FDT in der Mitte in Querrichtung und Längsrichtung 900°C beträgt. In der Figur zeigt der Bereich A, dass der Kantenheizer zum Erwärmen der Enden in Querrichtung erforderlich ist, und der Abschnitt B zeigt, dass der Blechtafelheizer zum Erwärmen der Mitte in Querrichtung erforderlich ist.
Das Blechtafelheizgerät wird aus Sicht der Heizkosten vorzugsweise direkt, insbesondere 30 m oder weniger von der Fertigungsvorrichtung entfernt untergebracht. Man muss den Temperaturunterschied mit steigender Entfernung des Blechtafelheizgerätes von der Fertigungsvorrichtung vergrößern. Werden miteinander verbundene Blechtafeln kontinuierlich fertiggewalzt, erfolgt das Erwärmen vorzugsweise nach dem Verbinden. Da die Vorder- und Hinterenden, insbesondere der äußere aufgewickelte Abschnitt einer Blechtafelrolle, während der zum Zusammenfügen nötigen Zeit gekühlt werden, erfolgt das Erwärmen nicht vor dem Verbinden.
Beim Erhitzen durch das Blechtafelheizgerät ist die Eingangstemperatur an der Fertigungsvorrichtung an den Enden in Längsrichtung mindestens 15°C höher als in der Mitte in Längsrichtung, so dass die FDT an den Enden in Längsrichtung auf 10°C über der des Rests eingestellt werden.
Beim kontinuierlichen Fertigwalzen nach dem Verbinden der Blechtafeln haben Abschnitte, die den Vorder- und Hinterenden des Blechbandes vor dem Verbinden entsprechen, eine niedrigere Temperaturgeschichte als die Mitte. Selbst bei einem integrierten Zustand nach dem Verbinden muss ein Temperaturunterschied gewahrt bleiben.
Der Grund für die Schaffung der oberen FDT-Grenzen in der Mitte in Längsrichtung und an den Enden in Längsrichtung ist, dass bei Temperaturen oberhalb der oberen Grenzen, Δr aufgrund des Wachstums der Kristallkörner nach dem Heißwalzen steigt, wodurch das Material für eine Dosenstahlblech instabil (ungeeignet) wird.
Als Maßnahme zur Homogenisierung des Materials in Querrichtung wird ein Temperaturunterschied in Querrichtung durch Verwendung des Kantenheizers, beseitigt, oder durch Einstellen der Plattenkrone nach dem Heißwalzen auf einen niedrigen Wert. Die 1 zeigt zwar der Einfachheit halber das Verhältnis zwischen FDT-r-Wert und -FDT-Δr-Wert so, als wären die Verhältnisse in der Mitte in Querrichtung die gleichen wie an den Enden in Querrichtung, jedoch variieren diese Verhältnisse tatsächlich genauso wie in Längsrichtung. Da jedoch nichtstationäre Abschnitte bei der gleichen FDT in Querrichtung schmal sind, sind materielle Unterschiede in Querrichtung kleiner als in Längsrichtung. Es reicht daher nicht aus, die Ziel-FDT auf im Wesentlichen den gleichen Wert einzustellen. Die FDT an den Enden in Querrichtung kann speziell auf einer Temperatur von (Mitteltemperatur –10°C) oder mehr gehalten werden. Die FET (Eintrittstemperatur an der Fertigungsvorrichtung) an den Enden ist daher vorzugsweise eine Temperatur von (Mitteltemperatur –5°C) oder mehr.
Das übliche Verfahren zur Herstellung eines breiten und dünnen Stahlbandes für Dosen, das kleine Abweichungen des r-Wertes aufweist, wird im Folgenden beschrieben.
Konvertergeschmolzener Stahl wird unter Vakuum je nach Bedarf entgast, und eine durch durchgehenden Guss erhaltene Gussplatte wird heißgewalzt. Für das Heißwalzen wird die Bramme vorzugsweise auf einen Ac₃-Punkt oder höher, insbesondere 950°C bis 1350°C, erhitzt. Die Brammenheiztemperatur zeigt die durchschnittliche Temperatur in Dickenrichtung in der Mitte der Bramme in ihrer Querrichtung, die sich aus der Brammenoberflächentemperatur und der Erwärmungsgeschichte berechnen lässt.
Die erhitzte Tafel wird heißgewalzt, so dass die Fertigungstemperatur wie vorstehend beschrieben ist, und ein heißgewalztes Stahlband erhalten wird. Erfindungsgemäß wird wenn nicht anders angegeben, die Auslasstemperatur der Fertigungsvorrichtung an beiden Enden in Längsrichtung durch die Blechbandoberflächentemperatur dargestellt, die in der Mitte in Querrichtung an Stellen von 2,5% der Gesamtlänge der Auslassseite der Fertigungsvorrichtung gemessen wird. Für andere Bereiche als die beiden Enden in Längsrichtung wird die Auslasstemperatur der Fertigungsvorrichtung durch die Blechbandoberflächentemperatur veranschaulicht, die in der Mitte in Querrichtung und in der Mitte in Längsrichtung auf der Auslassseite der Fertigungsvorrichtung gemessen wird.
Für ein Dosenblechband mit 0,200 mm Dicke oder weniger ist die Dicke des heißgewalzten Blechbandes nur 2,0 mm oder weniger. Bei einer Dicke von mehr als 2,0 mm wird die Kältereduktion für eine extreme Verdünnung erhöht, so dass sich die r-Werte und Δr verschlechtern, wodurch die Erzielung einer guten Gestalt erschwert und die Kaltwalzeigenschaft verschlechtert wird. Die Mindestdicke des heißgewalzten Blechbandes beträgt bei Berücksichtigung der Hüttenleistung aus Sicht der Grenze, die die Produktion eines heißgewalzten Dosenblechbandes gewährleistet, etwa 0,5 mm, während der Temperaturabfall der Blechtafel verhindert wird, wenn eine Bramme mit einer großen Schnittdicke von etwa 260 mm gewalzt wird.
Zur Herstellung eines extradünnen heißgewalzten Blechbandes mit einer Dicke von 2,0 mm oder weniger unter gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Produktivität ist das bevorzugte Walzen bevorzugt. Aus dieser Sicht ist das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung 9-327707 offenbarte Verfahren vorteilhaft, weil eine breites und extradünnes Stahlblech mit gleichförmiger Härte mit weniger Zipfelkerbrändern und hoher Produktivität erhalten wird.
Die Wicklungs-Temperatur nach dem Heißwalzen ist vorzugsweise 550°C oder höher, stärker bevorzugt 600°C oder höher. Bei einer Wicklungs-Temperatur von weniger als 550°C schreitet die Umkristallisation nicht ausreichend voran und der Kristallkorndurchmesser des heißgewalzten Blechs sinkt. Selbst durch kontinuierliches Glühen nach dem Kaltwalzen sind die Kristallkörner des kaltgewalzten Blechs klein aufgrund des kleinen Kristallkorndurchmessers des heißgewalzten Blechs, was Schwierigkeiten bei der Gewinnung eines weichen Dosenblechbandes der Qualität T1 oder dergleichen verursacht.
Beim kontinuierlichen Walzen werden die Blechtafeln vorzugsweise innerhalb einer kurzen Zeit miteinander verbunden, so dass die erfindungsgemäße Wirkung stabil erzielt wird. Als Verfahren zur kurzzeitigen Verbindung werden bspw. die Blechtafeln durch eine Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden, welche entsprechend der Geschwindigkeit der Blechtafeln unter Verbindung der Blechtafeln bewegt wird, die so bemessen ist, dass die Blechtafeln innerhalb einer kurzen Zeit von 20 sec oder weniger miteinander verbunden werden. Dann werden die Verbindungen gestoßen und durch elektromagnetisches Induktionserwärmen oder dergleichen verschweißt und anschließend durch eine Fertigungsvorrichtung kontinuierlich gewalzt. Dann wird das Stahlband durch eine Schermaschine unmittelbar vor einem Wicklungsgerät aufgeteilt und aufgerollt.
Selbst wenn die Blechtafeln innerhalb einer kurzen Zeit vollständig verbunden werden, lassen sich Temperaturänderungen an beiden Enden der Blechtafeln in Längsrichtung auf einen niedrigeren Wert als beim Rest der jeweiligen Blechtafeln schwerlich hinreichend verhindern. Daher werden die Verbindungen zwischen den Blechtafeln ebenfalls als Enden der Blechtafeln in ihren Längsrichtungen angesehen und somit auf eine höhere Temperatur als der Rest erhitzt.
Erfindungsgemäß bedeutet nämlich "die beiden Enden in Längsrichtung" die Enden der Blechtafeln vor dem Verbinden.
Beim gewöhnlichen Heißwalzen wird die Heterogenität der Form und der Eigenschaften, die zwangsläufig durch Temperaturabnahmen an den Enden in Querrichtung hervorgerufen wird, effizient durch Erhitzen der Enden in Querrichtung mit einem Kantenheizgerät beseitigt. Es ist insbesondere effizient, die Enden in Querrichtung mit dem Kantenheizgerät auf etwa +50°C bis +110°C zu erhitzen.
Die Rolle des Blechtafelheizgerätes zum Erhitzen der Vorder- und Hinterenden der Blechtafel wurde vorstehend beschrieben. Die Forschung der Erfinder ergab, dass die Einstellung der FDT auf eine gleichförmige Temperatur oberhalb des Ar₃-Transformationspunktes in Querrichtung und Längsrichtung zur Senkung der Abweichungen des r-Wertes nicht ausreicht, und dass die FDT an einer Stelle, an der die Temperatur vom Austrittszeitpunkt aus dem Heizofen bis zum Zeitpunkt des Eintretens in die Fertigungsvorrichtung fällt, am besten im Temperaturenbereich vom Ar₃-Transformationspunkt +10° bis +60° eingestellt wird. Insbesondere an den Vorder- und Hinterenden der Blechtafel, wo die Temperatur signifikant sinkt, wird der höhere Temperaturenbereich des Ar₃-Transformationspunktes +20°C +100°C effizient sichergestellt, und die Temperatur der Mitte der Blechtafel auf unmittelbar unterhalb des Ar₃-Transformationspunktes eingestellt, wodurch die FDT in Längsrichtung der Blechtafel ungleichförmig wird. Es stellte sich auch heraus, dass ein Blechtafelheizgerät und ein Kantenheizgerätes je nach Bedarf effizient verwendet werden. Bei einer höheren Temperatur jenseits des vorstehenden Temperaturenbereichs wird eine dicke Walzzunderschicht auf der Oberfläche des heißgewalzten Stahlbandes gebildet, die die Produktivität beim anschließend erfolgenden Abbeizschritt beeinträchtigt. Es ist daher notwendig, die FDT in der Mitte der Blechtafel in ihrer Längsrichtung auf Ar₃ +60°C oder weniger einzustellen und die FDT an den Vorder- und Hinterenden im Temperaturenbereich des Ar₃-Transformationspunktes +20°C bis +100°C einzustellen.
Wie vorstehend beschrieben verursacht ein solcher Vorgang folglich einen signifikanten Anstieg der Abweichung des r-Wertes, obschon es herkömmlicherweise Ansätze gibt, mit denen die FDT am Ar₃-Transformationspunkt oder darüber über den gesamten Bereich des Stahlbandes gleichförmig gemacht wird. Erfindungsgemäß wird jedoch das Blechtafelheizgerät verwendet, so dass die Vorder- und Hinterenden in Längsrichtung auf eine hohe Temperatur erhitzt werden und bei Bedarf die Mitte erhitzt wird, so dass positiv eine FDT-Temperaturdifferenz erzeugt wird, wodurch die Abweichungen des r-Wertes abnehmen. Die FDT liegt vorzugsweise in einem allgemeinen Temperaturenbereich, d. h. 860°C oder höher.
Die Wicklungs-Temperatur (CT) ist 550°C oder höher, vorzugsweise 600°C oder höher, damit eine hinreichende Umkristallisation erfolgt. Bei einer CT unter 550°C erfolgt die Umkristallisation nicht hinreichend, wodurch der Kristallkorndurchmesser des warmgewalzten Blechs sinkt. Selbst wenn somit das heißgewalzte nach dem Kaltwalzen geglüht wird, ist der Kristallkorndurchmesser wegen des niedrigen Kristallkorndurchmessers des warmgewalzten Blechs niedrig, wodurch es zu Schwierigkeiten bei der Herstellung eines weichen Dosenblechbandes mit einer Qualität von T1 kommt. Mit übermäßig hoher CT bildet sich rasch eine Walzzunderschicht auf der Oberfläche des Blechbandes, was die Walzzunderentfernungseigenschaften im nachfolgenden Abbeizschritt verschlechtert. Die Obergrenze der CT ist vorzugsweise 750°C.
Bei dem nach dem Heißwalzen und Abbeizen durchgeführten Kaltwalzen wird die Kaltreduktion vorzugsweise erhöht, damit die Anforderung des Nutzers zur Dickenreduktion erfüllt wird. Bei einer zu niedrigen Reduktion werden die Kristallkörner in dem Glühschritt anormal vergröbert oder erhalten eine Mischgröße, wodurch sich die Materialqualität verschlechtert, und es ist schwierig, eine profitable Struktur für Tiefzugeigenschaften zu entwickeln. Die Kältereduktion ist vorzugsweise 80% oder höher. Bei einer hohen Reduktion von mehr als 95% wird der r-Wert gesenkt und Δr wird zur Steigerung der Zipfelbildung erhöht, und zwar selbst bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Blechkom ponenten und Produktionsbedingungen. Daher ist die Obergrenze der Kältereduktion vorzugsweise 95%.
Als Glühverfahren nach dem Kaltwalzen wird ein kontinuierliches Glühverfahren zur Erzielung einer hervorragenden gleichförmigen Materialqualität und einer hohen Produktivität bevorzugt. Die Glühtemperatur des kontinuierlichen Glühens muss die Umkristallisationsfertigungstemperatur oder höher sein. Bei einer zu hohen Glühtemperatur werden die Kristallkörner anormal vergröbert, so dass nach der Herstellung eine größere Orangenhaut entsteht. Für dünnere Materialien, wie bspw. ein Dosenblechband, steigt die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs oder Ausbeulens im Ofen. Die Obergrenze der Glühtemperatur ist daher vorzugsweise 800°C. Beim kontinuierlichen Glühen kann ein Überaltern unter Temperatur- und Zeitbedingungen von 400 bis 600°C und 20 sec bis 3 min nach einem herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden.
Bei einem Stahlblech mit C ≤ 0,004 Gew.% wird das Stahlblech in einem Niedertemperaturheizschritt zum Beschichten und Backen einer laminierten Beschichtung ohne herkömmliches Glühen in gewissem Maße geglüht, so dass eine hinreichende Verarbeitbarkeit erhalten wird. Die Erfindung umfasst diesen Fall des Glühens. Die Heiztemperatur ist dann etwa 200 bis 300°C.
Die Kaltreduktion des Härtungswalzens wird zwar gemäß dem Härtegrad des Stahlblechs geeignet bestimmt, es ist jedoch notwenig das Walzen mit einer Reduktion von 0,5% oder mehr durchzuführen, damit keine Fließfiguren auftreten. Das Walzen mit einer Reduktion über 40% härtet das Stahlblech dagegen übermäßig, wodurch die Verarbeitbarkeit verschlechtert, sowie der r-Wert gesenkt und die Anisotropie des r-Wertes erhöht wird. Die Obergrenze der Kältereduktion ist daher vorzugsweise 40%.
Das Härtungswalzen mit einer geeignet im Reduktionsbereich ausgewählten Kältereduktion, d.h im Bereich von 0,5 bis 40%, ermöglicht die Erzielung von Härtegraden von T1 bis T6 und DR8 bis DR10 mittels kohlenstoffarmer und ultrakohlenstoffarmer geglühter Materialien.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann kaltgewalztes Blechband mit gleichförmigen r-Werten und Δr im Bereich von 95% jeweils von Gesamtlänge und Gesamtbreite des Stahlbandes und dem gewünschten Härtegrad erzeugen. Die Oberfläche des kaltgewalzten Stahlbandes kann durch eine geeignete Kombination von Sn-, Cr- oder Ni-Plattierung, Kunststoffbeschichtung und erforderlichenfalls Chromierung behandelt werden, so dass ein breites und extradünnes Dosenblechband mit hervorragender Rostbeständigkeit und Korrosionsfestigkeit erhalten wird.
Erforderlichenfalls kann eine Behandlung, wie ein Glühen des heißgewalzten Blech dem vorstehenden Verfahren zugefügt werden.
Anschließend wird die Blechzusammensetzung und die Gründe für ihre Grenzen beschrieben.
C: 0,002 bis 0,1 Gew.%
Die Menge an in der Ferritphase gelöstem C beträgt etwa 1/10 bis 1/100 von N. Bei einem Kastenglühverfahren wird das Strangaltern eines langsam gekühlten Stahlblechs vorwiegend durch das Verhalten der N-Atome beeinflusst. Bei dem durchgehenden Glühverfahren wird das C aufgrund einer äußerst hohen Kühlrate nicht hinreichend gefällt, und somit bleibt eine große Menge C ungelöst, was das Strangaltern beeinträchtigt. Das C ist auch ein. wichtiges Element, das die Kristallisationstemperatur beeinflusst und das Wachstum der umkristallisierten Körner unterdrückt. Bei dem Kastenglühverfahren wird der Kristallkorndurchmesser aufgrund einer steigenden C-Menge gesenkt, so dass es zur Erhärtung kommt, während es beim kontinuierlichen Glühen keine einfache Tendenz gibt, so dass die Härtung mit steigender C-Menge erfolgt.
Bei einer extrakleinen C-Menge von etwa 0,004 Gew.% oder weniger erfolgt ein Erweichen, wohingegen eine Erhöhung der C-Menge einen Härte-Peak bei etwa 0,01 Gew.% hervorbringt. Eine weitere Erhöhung der C-Menge senkt die Härte dagegen und verursacht ein Härte-Minimum im C- Mengenbereich von 0,02 bis 0,07 Gew.%. Eine weitere Erhöhung der C-Menge steigert wiederum die Härte.
Erfindungsgemäß kann ein Stahlblech gemäß einer erforderlichen Härte produziert werden, insbesondere ohne Vakuumentgasen. Zur Vermeidung von übermäßigem Härten und Verschlechtern der Walzeigenschaft, sowie zur Produktion eines Stahlblechs, das sich für Dosen mit dem kontinuierlichen Glühverfahren eignet, muss die C-Menge 0,1 Gew.% oder weniger betragen.
Bei einer ultraniedrigen C-Menge von etwa 0,004 Gew.% oder weniger erfolgt das Erweichen, jedoch ist bei dem Stahlerzeugungsverfahren ein Vakuumentgasen notwendig. Zur ökonomischen und praktischen Produktion eines Härtegrades von T3 oder höher wird die C-Menge vorzugsweise auf 0,004 bis 0,05 Gew.% eingestellt. In diesem Bereich wird das Ausmaß an HAZ-Härtung aufgrund des Schweißens auch auf einen niedrigen Wert gesenkt. Der C-Bereich von 0,02 Gew.% oder mehr ist stärker bevorzugt, und zwar wegen der Erweichung und weil kein Bedarf an einer Vakuumentgasung besteht. Zur Erzeugung einer weichen Zinnplatte mit einem Härtegrad von T1 oder mehr durch ein kontinuierliches Glühverfahren mit einem starken Bedarf an Verarbeitbarkeit, insbesondere Tiefziehbarkeit, ist der C-Gehalt vorzugsweise 0,004 Gew.% oder kleiner. Zur Umgehung des kontinuierlichen Glühens muss man die Härte nach dem Kaltwalzen auf eine Ziel-Härte oder niedriger einstellen. In diesem Fall wird die C-Menge vorzugsweise auf einen äußerst niedrigen Wert von 0,002 Gew.% oder weniger eingestellt.
Bei einer äußerst niedrigen C-Menge ist der Ar₃-Transformationspunkt erhöht, so dass es zu Schwierigkeiten bei der Gewährleistung der Walztemperatur kommt, und die Kristallkörner werden gröber, so dass es beim Pressen zur Ausbildung einer Orangenhaut kommt. Daher ist die C-Menge vorzugsweise 0,005 Gew.% oder höher.
Si: 0,01 bis 0,5 Gew.%
Da das Element Si die Korrosionsbeständigkeit einer Zinnplatte verschlechtert und Materialien signifikant här tet, muss man eine übermäßige Zugabe von Si vermeiden. Insbesondere bei einer Si-Menge von mehr als 0,5 Gew.% erschwert das Härten die Herstellung einer dünnen Zinnplatte. Daher muss die Si-Menge auf 0,5 Gew.% oder weniger, vorzugsweise 0,03 Gew.% oder weniger eingestellt werden.
Eine Si-Menge von 0,01 Gew.% oder weniger steigert die Kosten und ist somit ökonomisch ungewünscht. Daher ist die untere Grenze der Si-Menge 0,01 Gew.%
Mn: 0,05–1,0 Gew.%
Mn ist zur Verhinderung des Auftretens von Randbrüchen in einem heißgewalzten Blechband aufgrund von S notwendig. Bei einer niedrigen S-Menge muss man kein Mn zugeben. Da S jedoch zwangsläufig im Stahl enthalten ist, wird 0,05 Gew.% oder mehr Mn dazugegeben. Bei einer Mn-Menge über 1,0 Gew.% werden die Kristallkörner verfeinert, so dass es zur Erhärtung und einer Festlösungsverfestigung kommt. Daher muss die Mn-Menge 1,0 Gew.% oder weniger sein, vorzugsweise im Bereich von 0,60 Gew.% oder weniger.
P: 0,005 bis 0,1 Gew.%
P härtet Materialien und verschlechtert die Korrosionsfestigkeit einer Zinnplatte, weshalb ein übermäßiger Gehalt an P ungewünscht ist. Daher muss die P-Menge auf 0,1 Gew.% oder weniger, vorzugsweise 0,02 Gew.% oder weniger, eingeschränkt sein.
Unter Berücksichtigung der Kosten der Dephosphorisierung bei der Stahlerzeugung ist die untere Grenze 0,005 Gew.%
S: 0,001 bis 0,05 Gew.%
Ein überschüssiger Gehalt von S verursacht eine Übersättigung von im Hochtemperatur-γ-Bereich gelöstem Schwefel beim Heißwalzen mit einer Temperaturabnahme, Fällung von (Fe, Mn)S in γ-Korngrenzen, wodurch es zu Randbrüchen in einem heißgewalzten Blechband kommt, was man als Warmbrüchigkeit bezeichnet. Dies verursacht zudem Sulfid-Einschlüsse, die Pressfehler verursachen. Daher muss der S-Gehalt 0,05 Gew.% oder kleiner sein, vorzugsweise 0,02 Gew.% oder kleiner.
Bei einer übermäßig niedrigen S-Menge, entsteht Walzzunder auf der Oberfläche des heißgewalzten Blechbandes, was die Abblätterungseigenschaft verschlechtert. Unter Berücksichtigung der Kosten der Entschwefelung bei der Stahlerzeugung ist die untere Grenze weiterhin 0,001 Gew.% oder mehr.
Bei einem Mn/S-Verhältnis von weniger als 8 entstehen leicht Randbrüche und Pressdefekte. Daher ist das Mn/S-Verhältnis vorzugsweise 8 oder höher.
Al: 0,01 bis 0,20 Gew.%
Das Element Al hat im Stahlerzeugungsverfahren eine Entoxidationsfunktion und wird vorzugsweise zur Steigerung der Sauberkeit zugegeben. Eine übermäßige Zugabe von Al ist nicht nur ökonomisch ungewünscht, sondern unterdrückt auch das Wachstum umkristallisierter Körner. Der Al-Gehalt muss darum im Bereich von 0,20 Gew.% oder niedriger sein. Da sich Al zur Verbesserung der Sauberkeit einer Zinnplatte und zur Fixierung von gelöstem N eignet, damit eine weiche Zinnplatte erhalten wird, wird vorzugsweise 0,02 Gew.% Al oder mehr dazu gegeben.
Wird bspw. eine Komponente mit Entoxidationsfunktion, wie Ti, Ca, Si oder dergleichen als Haupt-Entoxidationsmittel verwendet, kann der Al-Gehalt weiter auf 0,010 Gew.% gesenkt werden.
N: 0,001 bis 0,015 Gew.%
Beim Stahlerzeugungsverfahren kann kein weiches Stahlblech erhalten werden, wenn N aus der Atmosphäre in de Stahl gemischt wird und sich darin löst. Bei der Herstellung eines weichen Materials muss man das Mischen von Atmosphärischem N, soweit weit wie möglich im Stahlerzeugungsverfahren unterdrücken, so dass N auf 0,0030 Gew.% oder weniger eingestellt wird. Da N zur leichten Herstellung eines härteren Materials bei niedrigen Kosten ein sehr effizientes Element ist, kann ein N-haltiges Gas beim Refining in den geschmolzenen Stahl geblasen werden, so dass ein N-Gehalterhalten wird, der der Zielhärte (HR30T) entspricht. In diesem Fall ist die obere Grenze ohne nachteilige Wirkung auf die Verarbeitbarkeit 0,015 Gew.%. Im Hinblick auf die Produktionskosten ist die untere Grenze 0,001 Gew.%.
Neben den vorstehend genannten Grundkomponenten Nb oder Ti (Gruppe A) zur Verbesserung der Sauberkeit und Fixierung von C und N im Stahl kann Bor (Gruppe B) zur Unterdrückung der Sprödigkeit an den Korngrenzen und Ca oder Seltenerdmetall (Gruppe C) zum Entoxidieren und Steuern der Form eines nichtmetallischen Einschlusses bei Bedarf zugegeben werden.
Ein oder 2 Elemente aus einer dieser Gruppen oder 1 oder 2 Elemente aus mindestens 2 Gruppen können gegebenenfalls zugegeben werden.
Nb: 0,001 bis 0,10 Gew.%
Nb dient nicht nur der Verbesserung der Sauberkeit, sondern bildet auch ein Carbid und Nitrid und senkt die Mengen an restlichem C und N, die im Stahl gelöst sind. Die übermäßige Zugabe von Nb steigert die Kristallisationstemperatur aufgrund des Pinning-Effekts von Nb-Präzipitaten in den Korngrenzen, wodurch sich die Plattenpassierbarkeit des Bandes im kontinuierlichen Glühofen verschlechtert und die Korngröße sinkt. Daher ist der Nb-Gehalt im Bereich von 0,10 Gew.% oder kleiner. Die untere Grenze der Zugabemenge ist 0,001 Gew.% oder höher, damit die Wirkung von Nb zum Tragen kommt.
Ti: 0,001 bis 0,20 Gew.%
Ti dient nicht nur der Verbesserung der Sauberkeit, sondern bildet auch ein Carbid und Nitrid, damit die Mengen von restlichem, im Stahl gelösten C und N gesenkt werden. Die übermäßige Zugabe von Ti bewirkt das Auftreten scharfer und harter Präzipitate, wodurch die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert wird und Kratzer beim Pressen entstehen. Daher beträgt der Ti-Gehalt 0,20 Gew.% oder we niger. Die untere Grenze des zugegebenen Ti beträgt 0,001 Gew.% oder mehr, damit die Wirkung von Ti zum Tragen kommt.
B: 0,0001 bis 0,005 Gew.%
B unterdrückt die Sprödigkeit an den Korngrenzen, Wird nämlich ein carbidbildendes Element zu einem Stahl mit ultraniedrigem Kohlenstoffgehalt gegeben, damit die Menge an gelöstem C signifikant gesenkt wird, sinkt die Festigkeit der umkristallisierten Korngrenzen, was zu Rissen aufgrund von Sprödigkeit führt, wenn die Dose bei einer niedrigen Temperatur aufbewahrt wird. Zur Erzielung einer guten Qualität selbst in einer solchen Anwendung ist eignet sich die Zugabe von B.
Bor ist zwar ein Element, das die Erweichung durch Bildung eines Carbids und Nitrids herbeiführt, jedoch verlangsamt es die Umkristallisation durch Segregation in den umkristallisierten Korngrenzen beim kontinuierlichen Glühen. Daher ist die Menge an zugegebenen B 0,005 Gew.% oder weniger. Die untere Grenze der Menge an zugegebenem B ist 0,0001 Gew.%, damit die Wirkung von B zum Tragen kommt.
Ca: 0,0005 bis 0,01 Gew.%, Seltenerdmetall: 0,0005 bis 0,01 Gew.
Ca und/oder Seltenerdmetalle bewirken ein Entoxidieren und Steuern der Form eines nichtmetallischen Einschlusses und werden je nach Bedarf zugegeben. Eine übermäßige Zugabe verschlechtert jedoch die Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit. Daher werden diese Elemente in einer Menge von 0,01 Gew.% bzw. weniger zugegeben, vorzugsweise insgesamt im Bereich von 0,0005 bis 0,0030 Gew.% Sauerstoff bildet mit Al und Mn im Stahl Oxide, Si in feuerfesten Materialien, Ca, Na, F und dergleichen in Flüssen, und sie verursachen Risse beim Pressen oder verschlechtern die Korrosionsbeständigkeit. Daher muss man die O-Menge so weit wie möglich senken, und die obere Grenze ist 0,01 Gew.%
Der Rest, der nicht zu den vorstehend beschriebenen Elementen gehört, umfasst Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Zu den unvermeidbaren Verunreinigungen gehören solche, die aus Rohmaterialien oder Schrottresten eingemischt werden, wie Cu, Ni, Cr, Mo, Sn, Zn, Pb, V und dergleichen. Ist die Menge Cu, Ni und Cr jeweils 0,2 Gew.% oder weniger und die Menge von Mo, Sn, Zn, Pb, V und anderer Elemente jeweils 0,1 Gew.% oder weniger, sind die Auswirkungen auf die Eigenschaften der Dose vernachlässigbar.
BEISPIELE
Stahlkomponenten jeweils mit den in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen wurden in einem 270 Tonnen-Bodenblaskonverter geschmolzen und durch eine kontinuierliche Gussmaschine gegossen, so dass eine Gussbramme erhalten wurde. Die Gussbramme wurde in einem Heizofen auf 1100°C erhitzt und grob gewalzt, so dass eine Blechtafel erhalten wurde. Die Blechtafel wurde durch ein Induktionsheizsystem an eine vorher erzeugte Blechtafel gebunden, und die Abschnitte 10 m von den Vorder- und Hinter-Enden der Blechtafel wurden dann durch ein Induktions-Blechtafel-Heizgerät 20 m vor der Fertigungsvorrichtung erhitzt. Die Bereiche 15 mm von den Enden in Querrichtung wurden mit einem Induktionsheiz-Kantenheizgerät ähnlich erhitzt, damit die Blechtafeln kontinuierlich durch die Fertigungsvorrichtung gewalzt wurden. Das Heißwalzen erfolgte unter verschiedenen Kombinationen und FDT-Bedingungen, die in Tabelle 2 unten gezeigt sind, wie Einzelwalzen ohne Verbindung der Blechtafeln, Heizen ohne Verwendung des Blechtafel-Heizerätes (Vergleichsbeispiel) usw.
Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Unterschiede der FET (Eingangstemperatur an der Fertigungsvorrichtung) und Unterschiede der FDT zwischen den Abschnitten, die den Enden der Blechtafel in Längsrichtung entsprechen, und dem Abschnitt, der der Mitte entspricht, Unterschiede zwischen der FDT und der Ar₃-Transformationstemperatur an jeder Stelle einer Blechtafel und Unterschiede der FDT zwischen den Stellen in Querrichtung, die aus den in der Tabelle 2 gezeigten Werten bestimmt wurden.
Ein heißgewalztes Stahlband mit einer Dicke von 0,6 bis 2,0 mm und einer Breite von 950 bis 1300 mm wurde durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhalten, durch Abbeizen von Walzzunder befreit, und dann durch eine Kaltwalzhütte zu einem ultradünnen und breiten kaltgewalzten Blechband gewalzt. Dann erfolgte kontinuierliches Glühen mit der Kältereduktion vom Härtewalzen, das so gesteuert war, dass Stahlbleche mit verschiedenen Härtegraden erhalten wurden. Die nachstehende Tabelle 4 zeigt die Bedingungen des Kaltwalzens und des Härtewalzens. Die Bedingungen des Glühens nach dem Kaltwalzen waren entsprechend der C-Menge wie in der nachstehenden Tabelle 5 gezeigt.
Das Dosenblechband (Plattierungsplatte vor dem Plattieren), erhalten in den vorstehend beschriebenen Schritten, wurde als Probe zur Messung der Härte, der r-Werte und Δr verwendet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4, 6, und 7 gezeigt.
Bei den Beispielen war die Gesamtlänge des Stahlbandes 1000 bis 1600 m, der Abschnitt, der dem Vorderende einer Wicklung in Längsrichtung entsprach, bedeutet einen Abschnitt von etwa 2 m vom Vorderende, der Abschnitt, der dem Hinterende entsprach, steht für den Abschnitt von etwa 7 m vom Hinterende, und der Abschnitt, der der Mitte entsprach bedeutet den im Wesentlichen mittleren Teil im Blechband in Längsrichtung. Der r-Wert und Δr wurden an 20 Stellen über die Längsrichtung und an 5 Stellen über die Querrichtung gemessen, damit man die Abweichungen bestimmte.
Die Verteilungen des r-Wertes und von Δr zeigten kleine Abweichungen, wenn beide Enden der Blechtafel in Längsrichtung durch Verwendung des Blechtafelheizgerätes im erfindungsgemäßen Temperaturenbereich erhitzt wurden. Wurde dagegen kein Blechtafelheizgerät verwendet oder war das Erhitzen selbst bei Verwendung des Blechtafelheizgerätes unzureichend, zeigten der r-Wert und Δr große Abwei chungen und das anfängliche Ziel konnte nicht erreicht werden.
Die Plattierungsplatte wurde mit einer Auflage von 2,8 g/m² verzinnt, so dass es zu einer Zinnplatte gefertigt wurde. Nach dem Formen der Zinnplatte zu einem Zylinder wurden die Enden durch Nahtschweißen verschweißt, so dass ein Körper einer dreiteiligen Dose erhalten wurde. Anschließend erfolgte ein Walzsickformen über vier Schritte, mit einer Höhe von 4 mm pro Schritt und einer Durchmesserreduktion von 1,4 mm. Nach dem Walzsickformen über vier Schritte, erfolgte eine Überprüfung, ob ein Ausbeulen in Umfang erfolgte (x) oder nicht (o). Zudem wurde ein Polyethylenterephthalat-Film mit 12 μm Dicke an die Oberfläche und auf die Rückseite der Zinnplatte wärmegeschweißt, so dass die Filme laminiert wurden. Dann wurden DRD-(Drawn and Redrawn, gezogene und nachgezogene) Dosen unter Bedingungen produziert, einschließlich eines Stanzabstandes von 125,9 mm, eines Zugdurchmessers von 75,1 mm und einer Zughöhe von 31,8 mm, und Kratzer auf den Dosenwänden wurden optisch begutachtet. Die so erhaltenen Dosen wurden in Dosen ohne Kratzer und mit guter Leistung als Lebensmitteldosen (o) und Dosen mit Kratzern, die sich nicht als Lebensmitteldosen verwenden ließen (x) unterteilt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der nachstehenden Tabelle 7 gezeigt. In sämtlichen Fällen erfolgte der Arbeitstest über den gesamten Bereich des Stahlbandes, aus dem Bereiche mit 5% von jedem Ende der Gesamtlänge und Gesamtbreite der Wicklung entfernt wurden. Wurde nur eine Dose aufgrund des Besitzes von Kratzern mit einem x gekennzeichnet, wurde das ganze Band als x angesehen.
Als Folge der Bewertung der Stahlerzeugungsverarbeitbarkeit durch die vorstehenden Tests wurde herausgefunden, dass die erfindungsgemäßen Beispiele keine Fehler aufwiesen und sehr gute Ergebnisse lieferten.
Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, dass die Erfindung ein extradünnes und breites Dosenstahlblech mit gleichförmigem r-Wert und Δr in einem Blechband erzeugen kann. Die Erfindung kann zudem ein extradünnes Stahl blech für Dosen produzieren, deren Eigenschaften sich für die Verarbeitung leichter Dosen eignen.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Abschnitte, die beiden Enden einer Blechtafel in Längsrichtung der Blechtafel entsprechen, auf eine Temperatur über der der Mitte der Blechtafel beim Heißwalzen erhitzt, und das Walzen wird im festgelegten Temperaturenbereich beendet, so dass ein Dosenblechband mit gleichförmigen r-Werten und Δr bereitgestellt werden kann. Die Erfindung erzielt auch die Produktion mit hoher Qualität und hoher Ausbeute aufgrund des Fehlens von Formfehlern der Blechbänder, Abweichungen der Abbeizeigenschaft, usw.
In den nachstehenden Ansprüchen umfasst der Begriff "Dosenblechband" ebenfalls. ein Dosenstahlblech.
TABELLE 4
TABELLE 5

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes aus einem Stahlbarren, enthaltend: 0,002 Gew.% bis 0,1 Gew.% Kohlenstoff; 0,01 Gew.% bis 0,5 Gew.% Silicium; 0,05 Gew.% bis 1,0 Gew.% Mangan; 0,005 Gew.% bis 0,1 Gew.% Phosphor; 0,001 Gew.% bis 0,05 Gew.% Schwefel; 0,01 Gew.% bis 0,20 Gew.% Aluminium; 0,001 Gew.% bis 0,15 Gew.% Stickstoff; nicht mehr als 0,01 Gew. Sauerstoff und wahlfrei mindestens ein Element aus mindestens einer der Gruppen A, B und C; Gruppe A: Niob 0,001 Gew.% bis 0,10 Gew.%; Titan 0,001 Gew.% bis 0,20 Gew.%; Gruppe B: Bohr 0,0001 Gew.% bis 0,005 Gew.%; Gruppe C: Calcium 0,0005 Gew.% bis 0,01 Gew.%; selten Erdmetalle 0,0005 Gew.% bis 0,1 Gew.%, wobei der Rest Eisen ist und unvermeidbare Verunreinigungen, das Verfahren beinhaltet das Heißwalzen, das Kaltwalzen und das Glühen der Stahlbrammen, wobei das Heißwalzen beinhaltet das Erwärmen an mindestens den beiden Enden eines Tafelbarrens, erhalten durch Grobwalzen in der Längsrichtung des Tafelbarrens, so dass die Temperatur an beiden Enden des Tafelbarrens in der Längsrichtung des Tafelbarrens 15°C höher ist als die Temperatur im Rest des Tafelbarrens und dann Endwalzen des Tafelbarrens bei einer Walzendtemperatur von Ar₃ +10°C oder mehr.
Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes nach Anspruch 1, wobei das Heißwalzen umfasst das Erwärmen der Enden der Blechtafel in Querrichtung mithilfe eines Kantenheizers.
verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes nach Anspruch 2, wobei die Enden der Blechtafel in Querrichtung auf +50 bis +100°C über die Ar₃-Temperatur erwärmt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes nach irendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Walzentemperatur beim Heißwalzen Ar₃ +20°C bis Ar₃ +100°C an beiden Enden des Tafelblechs in der Längsrichtung des Tafelblechs ist und Ar₃ +10°C bis Ar₃ +60°C im Rest des Tafelblechs.
Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Endwalzen beim Heißwalzen umfasst das Stoßschweißen der Tafelbleche, die beim Grobwalzen gewonnen werden, und das stetige Walzen der Tafelbleche.
Verfahren zur Herstellung eines Dosenblechbandes nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, umfassend den weiteren Schritt der Oberflächenbehandlung mindestens einer Seite des Bandes.