EP0405092A1 - Process for annealing thin steel sheet - Google Patents

Abstract

In the recrystallisation annealing of thin steel sheet coils, cleaning of the sheet in an alkaline and electrolytic bath is saved by heating the sheet, contaminated with rolling grease or rolling oil, up to 450 DEG C more slowly than is usual in a protective gas atmosphere which contains more than 20 % of hydrogen, and the further heating up to the recrystallisation temperature also takes place in a hydrogen atmosphere containing more than 20 % of hydrogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glühen von dünnem, zu einem Coil aufgewickelten Stahlblech in einem Ofen mit schützen­der, Wasserstoff enthaltender Atmosphäre.The invention relates to a method for annealing thin steel sheet wound into a coil in an oven with a protective atmosphere containing hydrogen.

Das Walzen von sehr dünnem Stahlblech, das besonders in der Ver­packungsindustrie gebraucht wird, erfordert eine sehr gute Schmierung durch einen am Blech anhaftenden Schmierfilm aus Öl oder Fett. Dieser Schmierfilm stört, wenn in der Endphase des Walzens das Blech rekristallisierend geglüht wird. Das Glühen wird in bekannter Weise in einem Ofen mit Schutzgasatmosphäre vorgenommen. Diese Öfen sind meist als über das Coil überstülp­bare Hauben ausgeführt.The rolling of very thin sheet steel, which is used particularly in the packaging industry, requires very good lubrication due to an oil or grease film adhering to the sheet. This lubricating film interferes when the sheet is recrystallized in the final phase of rolling. The annealing is carried out in a known manner in an oven with a protective gas atmosphere. These ovens are usually designed as hoods that can be slipped over the coil.

Es ist bekannt, das hinter der Walzstraße zu einem Coil aufge­wickelte Stahlblech wieder abzuwickeln und zwecks Reinigung durch ein alkalisches und ein elektrolytisches Bad zu führen, zu trock­nen und danach wieder zum Coil aufzuwickeln und dann das Coil rekristallisierend zu glühen.It is known to unwind the steel sheet wound up into a coil behind the rolling mill and to pass it through an alkaline and an electrolytic bath for cleaning, to dry it and then to wind it up again to the coil and then to anneal the coil in a recrystallizing manner.

Dieser Reinigungsprozeß ist sehr aufwendig, aber unumgänglich, weil ohne die Reinigung beim Erwärmen des Coils Teile des Öles oder Fettes als verkokte Rückstände auf dem Blech festbrennen würden.This cleaning process is very complex, but unavoidable, because without the cleaning when heating the coil, parts of the oil or fat would burn onto the sheet as coked residues.

Diese Rückstände lassen das nach dem Glühen noch erfolgende letzte Nachwalzen nicht zu, außerdem kann das Blech auch nicht z. B. mit Zinn, anderen Metallen oder organischen Stoffen be­schichtet werden.These residues do not allow the final re-rolling to take place after annealing. B. coated with tin, other metals or organic substances.

Den alkalischen und elektrolytischen Reinigungsprozeß kann man nur bei dickeren Blechen, die eine Dicke von über 0,5 mm haben, einsparen. Bei dicken Blechen ist beim Walzen keine so gute Schmierung erforderlich. Es reicht deshalb eine Emulsion aus Wasser und leicht abdampfendem Fett oder Öl aus. Die an der Ober­fläche haftenden wenigen Fett- oder Ölbestandteile werden beim Erwärmen abgedampft, so daß die Oberfläche des Bleches auch ohne besonderes Reinigungsverfahren ausreichend rein oder sauber ist.The alkaline and electrolytic cleaning process can only be saved with thicker sheets that have a thickness of more than 0.5 mm. With thick sheets, such good lubrication is not necessary when rolling. An emulsion of water and easily evaporating fat or oil is therefore sufficient. The few fat or oil components adhering to the surface are evaporated when heated, so that the surface of the sheet is sufficiently clean or clean even without a special cleaning process.

Es ist bekannt, dem Schutzgas Wasserstoff zuzusetzten, um einen schnelleren Wärmeübergang und damit eine verkürzte Auf- und Ab­kühlzeit zu erreichen. Bei diesen bekannten Verfahren wird der Ofen von Anfang an bis zur Rekristallisationstemperatur mit gleicher, meist maximaler Heizleistung betrieben.It is known to add hydrogen to the protective gas in order to achieve faster heat transfer and thus a shorter cooling and cooling time. In these known methods, the furnace is operated from the beginning to the recrystallization temperature with the same, usually maximum, heating power.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum re­kristallisierenden Glühen von sehr dünnem Stahlblech zu beschrei­ben, bei dem das Abwickeln des Coils und das besondere Reinigen des Bleches im abgewickelten Zustand, insbesondere im alkalischen und elektrolytischen Bad, eingespart wird, wobei die übliche Zeit­dauer des Glühens annähernd erhalten bleiben soll.The invention has for its object to describe a process for recrystallizing annealing of very thin steel sheet, in which the unwinding of the coil and the special cleaning of the sheet in the unwound state, in particular in the alkaline and electrolytic bath, is saved, the usual time of Glow should be kept approximately.

Diese Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des An­spruches 1 beschriebene Verfahren gelöst, Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.This object is achieved by the method described in the characterizing part of claim 1, further developments are described in claims 2 and 3.

Die gesamte Zeit, die zum Glühen benötigt wird, ist um so kürzer, je höher der Gehalt an Wasserstoff im Schutzgas ist. Bei hohem Gehalt sorgt der Wasserstoff nicht nur für einen schnelleren Wär­meübergang, sondern auch für eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit bei der Bildung von Methan.The higher the hydrogen content in the protective gas, the shorter the total time required for annealing. With a high content, the hydrogen not only ensures faster heat transfer, but also a higher reaction rate in the formation of methane.

Da oberhalb einer Temperatur von 450 °C nur noch wenige vom Fett oder Öl herrührende Rückstände auf dem Stahlblech vorhanden sind, kann hier der Ofen mit von herkömmlichen Verfahren bekannten Auf­ heiz-und Abkühlgeschwindigkeiten betrieben werden. Die Zeit ist dann ausreichend lang, so daß bei erhöhtem Wasserstoffgehalt der Schutzgasatmosphäre, der Wasserstoff mit den wenigen Rückständen ausreichend reagiert.Since above a temperature of 450 ° C there are only a few residues from the fat or oil left on the steel sheet, the furnace can be opened using conventional methods heating and cooling speeds are operated. The time is then sufficiently long so that with an increased hydrogen content in the protective gas atmosphere, the hydrogen reacts sufficiently with the few residues.

Der überraschend starke Reinigungseffekt nach dem erfindungsge­mäßen Verfahren kann so erklärt werden, daß durch das langsame Erwärmen viele leicht flüchtigen Bestandteile des Öles oder Fet­tes abdampfen. Die schwerer verdampfbaren Bestandteile reagieren mit dem Wasserstoff und bilden Methan. Größere abzuleitende Men­gen an Methan wurden bei Versuchen gemessen.The surprisingly strong cleaning effect by the process according to the invention can be explained in that many slowly volatile constituents of the oil or fat evaporate due to the slow heating. The more difficult to evaporate components react with the hydrogen and form methane. Larger amounts of methane to be derived were measured in experiments.

Es hat sich herausgestellt, daß bei den bekannten Verfahren zum Glühen in einer Wasserstoff enthaltenden Schutzgasatmosphäre die Zeit, in der das Öl oder Fett teilweise abdampfen kann und in der der Wasserstoff auf die schwerer verdampfbaren Reste chemisch einwirkt, zu kurz ist, um einen Schmierfilm aufzulösen.It has been found that in the known methods for annealing in a protective gas atmosphere containing hydrogen, the time in which the oil or fat can partially evaporate and in which the hydrogen chemically acts on the residues which are more difficult to evaporate is too short to dissolve a lubricating film .

Der reinigende Effekt des Verfahrens ist besser als bei Anwendung der herkömmlichen alkalischen Reinigungsverfahren. Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens besteht auch darin, daß lediglich brennbare Gase oder Dämpfe entstehen, die leicht in Feuerungsan­lagen mit verbrannt werden können, dagegen stellt das alkalische Reinigungsverfahren ein weitaus größeres Entsorgungsproblem dar.The cleaning effect of the process is better than when using conventional alkaline cleaning processes. A particular advantage of the new process is that only flammable gases or vapors are produced which can easily be burned in combustion plants, whereas the alkaline cleaning process represents a much larger disposal problem.

Bei in einem alkalischen Bad gereinigtem und in herkömmlicher Weise unter HNX-Gas geglühtem Stahlband werden in der Regel auf einem Quadratmeter Oberfläche als Rückstände 60 bis 120 mg Eisen­auflage und rund 170 mg Kohlenstoffauflage gemessen. HNX-Gas ist ein Gemisch aus 6 % Wasserstoff und über 90 % Stickstoff.In the case of steel strip cleaned in an alkaline bath and annealed in a conventional manner under HNX gas, 60 to 120 mg of iron layer and approximately 170 mg of carbon layer are generally measured as residues on a square meter surface. HNX gas is a mixture of 6% hydrogen and over 90% nitrogen.

Bei einem Versuch nach der Erfindung, bei dem unter reiner Wasser­stoffatmosphäre geglüht wurde, wurden rund 1 mg Eisenauflage und rund 1 mg Kohlenstoffauflage gemessen. Zur Schmierung wurde Palm­fett und Tinoil verwandt.In an experiment according to the invention, in which annealing was carried out under a pure hydrogen atmosphere, around 1 mg of iron deposit and around 1 mg of carbon deposit were measured. Palm grease and tinoil were used for lubrication.

Mit diesem Versuch wurde bewiesen, daß das Verfahren nach der Erfindung nicht nur in der Wirtschaftlichkeit, sondern auch in der Reinigungsqualität den bekannten Verfahren weit überlegen ist.With this experiment it was proven that the method according to the invention is far superior to the known methods not only in terms of economy but also in terms of cleaning quality.

Claims (3)

1. Verfahren zum Glühen von dünnem Stahlblech mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm, das zu einem Coil aufgewickelt, in einem Ofen mit Wasserstoff enthaltender schützender Atmosphäre re­kristallisierend geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Coil im Walzfett oder Walzöl enthaltendem Zustand in den Ofen eingebracht wird und in diesem bis zu einem Temperaturbereich, der zwischen 300 °C und 450 °C liegt, erwärmt wird und 450 °C erst nach einer Zeit von 5 Stunden oder länger überschritten werden und daß das Schutzgas mindestens im über 250 °C liegen­den bis zum Glühbereich sich erstreckenden Erwärmungsbereich mindestens 20 % Wasserstoff enthält, wobei die Temperaturanga­ben sich auf die Außenflächen des Coils beziehen.1. A process for the annealing of thin steel sheet with a thickness of less than 0.5 mm, which is wound into a coil, is recrystallized in a furnace with a protective atmosphere containing hydrogen, characterized in that the coil in the state containing grease or oil in the furnace is introduced and heated to a temperature range between 300 ° C and 450 ° C and 450 ° C is only exceeded after a period of 5 hours or longer and that the protective gas at least in over 250 ° C. contains at least 20% hydrogen, the heating area extending to the annealing area, the temperature information relating to the outer surfaces of the coil. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas im gesamten Erwärmungsbereich oder in Teilbereichen davon über 80 % Wasserstoff enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the protective gas contains over 80% hydrogen in the entire heating area or in partial areas thereof. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungsgeschwindigkeit oberhalb 450 °C bis zum Er­reichen der Rekristallisationstemperatur mehr als 2 °C pro Minute beträgt.3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that the heating rate above 450 ° C until reaching the recrystallization temperature is more than 2 ° C per minute.