NL8104817A - Werkwijze voor het vervaardigen van een staalplaat waarbij een continue groeibewerking wordt uitgevoerd. - Google Patents

Description

. - 4 J 4 -1- 22232/Vk/mb

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een staalplaat waarbij een continuegloeibewerking wordt uitgevoerd.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ver-5 vaardigen van een staalplaat waarbij een continue gloeibewerking wordt uitgevoerd, welke staalplaat een voortreffelijke dieptrekbaarheid en een bestandheid tegen verouderen heeft.

Voor koud gerolde zachte staalplaten die worden toegepast als buitenste bekleding voor auto's wordt "box,,-gegloeid A1 rustig staal 10 in hoofdzaak toegepast, vanwege de problemen die samenhangen met de pers-vervormbaarheid en de bestandheid tegen verouderen (optreden van rek-spanning en andere spanningen door verouderen). Omdat het ,,box,,-gloeien of kist-gloeien is gebaseerd op het langzaam verwarmen en langzaara af-koelen is hiervoor een aanzienlijke tijdsduur vereist en dit is inefficient 15 bij de productie. Met het oog op deze omstandigheden is een continu gloeiprocede ontwikkeld ter bewerkstelliging van een trekkwaliteit en deze werkwijze wordt gekenraerkt door een hoge productiviteit.

In het algemeen wordt het continu.gloeien gekenmerkt door het snel verwarmen en snel afkoelen. Er blijft echter veel opgeloste koolstof 20 achter door het snel afkoelen na het continu gloeien in vergelijking met het kist-gloeien waarbij een langzame afkoeling plaatsheeft. Zodoende heeft het eindprodukt het nadeel dat het hard is en een slechte bestandheid heeft tegen verouderen. 0m de resterende opgeloste koolstof te verlagen zijn tegenmaatregelen genomen waarbij het continue gloeiproces zodanig 25 wordt uitgevoerd dat een verhit en doorverwarmd staal wordt onderworpen aan een snelle afkoeling (afkoelmogelijkheden zijn snel afkoelen met water, snel afkoelen met behulp van rollen, snel afkoelen met kokend water of afkoelen met een gasstroom) en daarna wordt het staal gehouden op een temperatuur van 300 tot 500 °C gedurende een bepaalde periode om het over-30 verzadigde koolstof te doen neerslaan. Ondanks het toepassen van een snelle afkoeling en oververouderingsbehandeling blijft de opgeloste koolstof onvermijdbaar in het eindprodukt omdat het afkoelen snel heeft plaatsgehad na de oververouderingsbehandeling en dit bewerkstelligt slechte verouderingseigenschappen. Dit is gevonden, hoewel het continu gegloeide 35 staal juist na de produktie, dezelfde mechanische eigenschappen heeft als het kist-gegloeide Al-houdende riistige staal, welke eigenschappen echter worden gemodificeerd zodat bij het persen na enkele maanden onregelmatig-heden optreden bij het persen zoals scheuren, rekvorming of rek-spanningj 8104817 -2- 22232/Vk/mb . *. % welke verslechtering optreedt bij het verouderen of het terug-verkrijgen van de verlenging bij rekgrens. Er zijn diverse voorstellen gedaan om deze nadelen op te heffen bij een continu gloeiprocede. Zo is bijvoorbeeld voorgesteld om het koolstofgehalte in het gesraolten staal 5 aanzienlijk te verlagen (Japanse octrooiaanvrage 58.333/80) of om carbide-of nitride-vormend middel toe te voegen zoals Ti of Zr (Japanse octrooischriften 31.531/75 en 3-884/77). Bij deze werkwijzen worden echter nog steeds problemen gevonden bij de massaproduktie in plaats van het kist-gegloeide Al-rustige staal door de hoge kosten of andere 10 factoren bij de stabiele produktie van staal met een zeer laag koolstofgehalte en door additie van carbide- of nitride-vormende middelen.

De onderhavige uitvinding is ontwikkeld met het oog op deze orastandigheden ter bereiking van. de doelstelling voor het produceren van koud gerold zacht staal via eeri continu gloeiprocede, waarbij een 15 staal wordt verkregen met een voortreffelijke dieptrekbaarheid en bestand-heid tegen verouderen als bij conventioneel kist-gegloeid Al-rustig staal, door een combinatie van het regelen van de chemische samenstelling en het regelen van de verwarmingscyclus bij het continu gloeien.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de'hand van de volgende 20 beschrijving waarbij verwezen is naar de tekening waarin: fig. 1 een grafiek is die het verband aangeeft bij de koeltemperatuur voor het continu gloeien tussen het koolstofgehalte en rekgrens (YP) en verouderingsindex (AI) en fig. 2 een grafiek is die de verandering weergeeft van de 25 mechanische eigenschappen door experimenten met versneld verouderen bij een temperatuur van 38 °C tussen staalsoorten volgens de uitvinding en bekende staalsoorten.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt, dat een plak wordt bereid met 0,01 tot 0,03$ C, 0,05 tot 0,30$ Mn, 30 0,020 tot 0,010$ Sol.Al en niet meer dan 0,0050$ N, en de rest naast onvermijdbare onzuiverheden in hoofdzaak Fe, heet rollen van de plak bij een temperatuur die hoger is dan 830 °C, koud rollen na oprollen van het heet'gerolde staal en in eaacontinue gloeilijn, handhaven van het staal op een temperatuur vdn A^ tot A^ - transformatiepunten gedurende meer 35 dan 10 seconden, afkoelen hiervan van een temperatuur van meer dan 650 °C bij een koelsnelheid dan meer dan 200 °C/sec. en oververouderen door het te houden op een temperatuur van 300-500 °C gedurende meer dan 30 seconden.

Meer in het bijzonder wordt de legering volgens de uitvinding 8104817 « t -3- 22232/Vk/mb waaruit de plak is samengesteld onderworpen aan een hete rolbewerking bij een temperatuur hoger dan 830 °C, een ontschaling' na het oprollen bij een temperatuur van meer dan 650 °C, het uitvoeren van een koude rolbewerking waarbij een koude vermindering plaatsheeft van meer dan 60¾ 5 en het daarna onderwerpen aan een continue gloeilijn, waarna het koud gehouden staal wordt ondergedompeld bij een temperatuur boven het A^-transformatiepunt en onder het A^-transformatiepunt gedurende meer dan 10 seconden, afkoelen vanaf een temperatuur boven 650 °C met een koel-snelheid van meer dan 200 °C/sec. en het verder onderwerpen van de 10 staalplaat aan een oververouderingsbehandeling. Verder kan aan het staal zijn toegevoegd 0,0005 tot 0,0050 ί B en wel aan de gesmolten staal-legering en het continu gloeien wordt daarbij dan uitgevoerd in dezelfde verwarmingscyclus.

Ora de chemische samenstelling af te bakenen kan het volgende 15 worden gesteld: 0,01 tot 0,03¾ C - Oit is een belangrijk element evenals de begintemperatuur van het snel afkoelen bij tfe continue gloeibewerking.

In fig. 1 is het verband aangegeven tussen het koolstofgehalte, de rekgrens en de verouderingsindex van het eindprodukt. Binnen het traject 20 van 0,01 tot 0,03¾ is de rekgrens minimaal en de verouderingsindex wordt snel verlaagd met ^ 0,01¾ koolstof en wordt constant. De hoeveel-heid koolstof wordt echter geheel oplosbaar gemaakt bij ¢.0,01¾ en indien het staal snel wordt afgekoeld bij een temperatuur van meer dan 650 °C zou martensiet niet worden ontwikkeld en oververzadigde opgeloste 25 C is laag in vergelijking met C £t 0,01¾ en wanneer de oververouderingsbehandeling werd uitgevoerd zou de oververzadigde opgeloste C niet volle-dig worden neergeslagen zodat de bestandheid tegen verouderen slechter wordt gemaakt en de rekgrens hoog wordt. Wanneer C > 0,03¾ is zou wanneer het staal snel wordt afgekoeld in water vanaf een hoge temperatuur veel 30 martensiet worden ontwikkeld zodat de bestandheid tegen verouderen wordt verbeterd, doch het sterkte-niveau wordt snel verhoogd en de ductiliteit wordt nadelig verlaagd. Daarom kan worden gesteld dat rekening hcudende met de bestandheid tegen verouderen en de mechanische eigenschappen na de produktie het meest bij vooriceur toegepaste gebied voor C gelegen is 35 tussen 0,01 en 0,03¾ waarbij martensiet de meest geschikte hoeveelheid is bij beide waarden.

0,05 tot 0,30¾ Mn - Hoe lager deze grens is hoe beter voor het verkrijgen van een zacht materiaal, doch de ondergrens is 0,05¾ rekening 8104317 -4- 22232/Vk/rab « * * f · houdende met de oppervlakte-eigenschappen en een brosheid bij verhoogde temperatuur. Bij een Mn-gehalte hoger dan 0,30¾ wordt het staal hard en de dieptrekbaarheid lager.

0,020 tot 0,100¾ Sol.Al - Dit traject is gelegen bij de nor-5 male Al-rustige staalsoorten. Wanneer Sol.Al^0,020¾ is dan zou AIN worden vertraagd bij neerslagvorming en de groei van ferrietkorrels zou onvoldoende zijn. Wanneer precipitatie plaatsheeft worden fijne ferrietkorrels gevormd. Anderzijds wanneer het gehalte Sol.A1>0,100¾ is,gaat dit gepaard met hoge kosten en wordt het eindprodukt tamelijk hard vanwege het harden van 10 de vaste oplossing.

Niet meer dan 0,005¾N- hoe lager het stikstofgehalte is hoe beter en het maximum is 0,0050¾. Indien dit gehalte hoger is dan 0.,0050¾ wordt veel AIN neergeslagen en worden de materialen gehard.

0,0005 tot 0,0050¾ B - ^Lt element kan worden toegevoegd voor 15 het regelen van de korrels en het heet rollen. De toevoeging hiervan belemmert de groei van korrels door de precipitatie van fijn B en worden korrels verkregen met een diameter'in de heet gerolde laag die zodanig zijn dat het eindprodukt een dieptrekbaarheid krijgt. Wanneer de hoeveelheid B < 0,0005¾ is kan deinvloed van B niet worden bewerkstelligd en wanneer 20 deze hoeveelheid^0,0050¾ is wordt een brosheid bewerkstelligd en dit kan leiden tot scheuren bij de hoekpunten van de plak en is het eindprodukt hard en de ductiliteit wordt slecht.

Volgens de uitvinding wordt een plak gesmolten staal verkregen die wordt samengesteld binnen de bovenvermelde chemische samenstellingen.

25 Bij het heet rollen is de eindtemperatuur boven 830 °C en indien deze temperatuur lager is zal de r-waarde worden verlaagd. De roltemperatuur is boven 650 °C om de AlN-neerslagvoraing volledig te bewerkstelligen evenals cohesie.De heet gerolde rol wordt onderworpen aan de koude rol-bewerking bij een koude-reductie van meer dan 60¾ na het besproeien of 30 mechanisch verwijderen van de buitenste laag. De continue gloeibewerking verwarmt het staal tot het traject ( <1+ y) hetgeen gelegen is boven het A^-transformatiepunt doch onder het A^-transformatiepunt hetgeen ge-durende meer dan 10 seconden wordt gehandhaafd ten einde de rekristalli-satie volledig te doen zijn, waarbij snel wordt afgekoeld van een 35 temperatuur boven 650 °C met een koelsnelheid van meer dan 200 °C/sec.

en het oververouderen van de strip door deze te houden bij een temperatuur tussen 300 en 500 °C gedurende meer dan 30 seconden zodat de oververzadigde opgeloste koolstof wordt neergeslagen. Het onmiddellijk continu gloeien 8104817 i ‘ * > * -5- 22232/Vk/mb wordt gekenmerkt door de ontwikkeling van martensiet door het bewerk-stelligen van een snelle koeling uit het trajeot (ο£ + γ). Het is uit voorbeelden van staalsoorten met een hoge treksterkte bekend dat een co-existentie optreedt van ferriet en martensiet waardoor de veroudering 5 bij kamertemperatuur aanzienlijk wordt onderdrukt. Volgens de uitvinding is gebleken dat door de combinatie van het optimale C-traject en de uitgangstemperatuur bij het snel afkoelen martensiet op geschikte wijze is verdeeld, zodat het produkt wordt bereid met een voldoende bestand-heid bij verouderen en met voortreffelijke mechanisohe eigenschappen.

10 De reden voor het speeificeren van de uitgangstemperatuur boven 650 °C

en de afkoelsnelheid van meer dan 200 °C/sec. is dat buiten dit gebied, in het traject voor de koolstof volgens de uitvinding, martensiet niet zou worden ontwikkeld.

Ten aanzien van de verwarmings-doorwarraingstemperaturen bij 15 het eontinu gloeien, gelegen boven het A^-transformatiepunt, is de textuur over het hele voorwerp gelijkmatig, waarbij de dieptrekbaarheid en de totale verlening snel wordt verlaagd, wanneer deze gelegen is onder het A^-transformatiepunt,de ferrietkorrels groter worden bij hogere temperaturen waarbij de stoffen week worden en de dieptrekbaar-20 heid zodoende wordt verhoogd. Ten aanzien van de begintemperatuur kan worden gesteld dat wanneer het snel afkoelen plaatsheeft vanaf minder dan 650 °C martensiet niet optreedt en de microstruktuur ferriet plus pearliet wordt, zodat de verbetering van de bestandheid tegen verouderen waarschijnlijk niet kan worden bewerkstelligd, Boven 650 °C treedt 25 martensiet op en kon de bestandheid tegen verouderen worden verbeterd en wanneer het afkoelen plaatsheeft vanaf de hogere temperatuur zoals 750 °C wordt het materiaal min of meer hard. Daarom is het bij voorkeur toegepaste gebied van de uitgangstemperatuur voor het snel afkoelen gelegen tussen 650 en 750 °G.

30 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende, niet beperkende voorbeelden.

Voorbeeld I

De staalsoorten met de chemische samenstelling zoals verrr.eid in tabel A worden verwerkt tot een plak door een eontinu gloeiprocedl.

35 Bij het heet rollen wordt de plak onderworpen aan een laatste rolbewerking bij 870 °C en verwerkt tot een strip van 2,8 mm en opgerold bij 700 °C.

Het monster werd genomen uit het middengedeelte van de hete strip en in het laboratorium werd deze strip ontdaan van de schaal door besproeien 8104817 * * ' · -6- 22232/Vk/mb met zoutzuur en in dikte verminderd door koud rollen tot 0,3 mm dikte (71,4$ koude reductie) met behulp van een koude rolmolen op laboratorium-sohaal. De continue gloei-simuleringstest werd uitgevoerd in het zoutbad. De continue gloeicyclus bestond hieruit dat de strip werd verwarmd 5 tot 850 °C, hierop gehouden gedurende 1,5 minuut, uit het zoutbad werd genomen en aan de lucht gekoeld, snelin temperatuur verlaagd in een water-stroom,vana£ een temperatuur (A) 750 °C, (Έ) 650 °C en (C) 550 °C, verouderd bij 350 °C gedurende 2 minuten en onder temperen gerold ter bewerkstelliging van een vermindering of reductie van 1$ met behul'p van 10 een laboratorium-koude rolmolen. Van het verkregen voorwerp werden de mechanische eigenschappen onderzocht en de resultaten hiervan zijn samengevat in fig. 1..

TABEL A

15 --;-- chemi'sohe sameiistelling s(gew.$) legering----------------- --------------------—--—---- C Si Μη P S N SolAl 20 1 0,003 0,02 0,21 0,012 0,016 0,0033 0,063 2 0,006 0,02 0,27 0,014 0,016 0,0037 0,036 3 0,009 0,01 0,22 0,012: 0,013 0,0041 0,045 4*1) 0,012 0,02 0,20 0,013 0,014 0,0048 0,045 25 5*1) 0,013 0,02 0,23 0,015 0,013 0,0028 0,035 6*1)' 0,018 0,01 0,18 0,011 0,021 0,0029 0,042 7*1J 0,020 0,01 0,16 0,010 0,010 0,0020 0,068 8*1) 0,023 0,02 0,26 0,010 0,021 0,0033 0,052 30 Λ « \ -- .i Γ. in-IT 1 -111 "ΠΠΓΓΤ 11-nr- r _ " 9 0,030 0,01 0,20 0,011 0,020 0,0034 0,062 10 0,040 0,02 0,1.5 0,014 0,017 0,0037 0,044 *1) staal volgens de uitvinding 35

Voorbeeld II

De staalsoorten met een chemische samenstelling zoals vermeld in tabel B werden verwerkt tot plakken via een continu gietprocede. De plakvorming werd uitgevoerd door heet rollen onder omstandigheden van een 8104817 • * -7- 22232/Vk/mb eindtemperatuur van 870 °C en oprollen bij 700 °C ( uiteindelijke dikte: 2,8 nun), en het materiaal werd opgerold. Dit heet opgerolde materiaal werd ontdaan van de buitenlaag door besproeien met zoutzuur en koud gerold tot een dikte van 0,8 mm met een ,rtundem,,-molen. Het 5 continu gloeien werd uitgevoerd onder omstandigheden zoals aangegeven in tabel C. De lijnsnelheid bedroeg 100 m/minuut. Na het verhitten-door-warmen wordt het staal snel afgekoeld in een waterbad vanaf de gloei-temperatuur zoals vermeld in tabel C. Na besproeien, neutraliseren, wassen en drogen wordt de oververouderingsbehandeling uitgevoerd tussen 400 °C 10 en 300 °C, gevolgd door rollen-teraperen bij een vermindering van 0,8 tot 1,0?, Uit het materiaal werd een monster genomen en de hierbij verkregen resultaten zijn samengevat in tabel B.

TABEL B

chemische samenstelling (gew.?) ring

c Si Μη P S N SolAl B

11 0,005 0,01 0,17 0,012 0,015 0,0028 0,048 12*1) 0,015 0,02 0,15 0,014 0,018 0,0025 0,037 #i\ ~~ ' ""'_1 " 13 0,022 0,01 0,20 0,010 0,015 0,0031 0,053 14 0,044 0,01 0,14 0,011 0,012 0,027 0,050 15 0,025 0,01 0,41 0,019 0,017 0,0027 0,044 16 0,018 0,02 0,18 0,012 0,018 0,0058 0,056 17*1) 0,020 0,02 0,15 0,011 0,020 0,0033 0,061 0,0022 *1) staal volgens de uitvmdmg -TABEL C- 8104317 -8- 22232/Vk/mb

TABEL C

/2) Γ

YP TS AT

legering -»3^-#4; B (°C) C (°C) (kg/mm^ (kg/mra2) (%) (kg/mm2) Γ 5· a 850 650 17,8 29,5 50,3 5,8 1,78 11 ' b 750 650 18,4 30,2 50,5 5,6 1,64 *1) a 850 750 18,5 31,4 48,5 1,6 1,75 12 10_b 850 650 17,9 31,1 49,2 1,7 1,73 13*1) a 850 650 18’1 31,3 48,8 V4 VT5 b 750 650 18,7 32,0 48,1 1,6 1,67 13_'700 550 20,4 32,8 46,2 4,1 1,52 15 14 a 850 650 21,5 3*1,6 43,3 1,3 1,48 15 a 850 650 20,3 33,7 45,8 ~ ί^54 16 a 850 650 20,6 33,6 44,7 2,0 1,57 17*1 a 850 650 17,6 30,7 47,8 1~9 ^69 20 *1) * C * : " l————I- staal volgens de uitvinding *2) A · · continue gloei-omstandigheden ; verwarmingstemperatuur *4) C ; afkoeltemperatuur.

25 Voorbeeld III

Ten einde het gedrag bij het verouderen te bepalen bij de monsters die zijn aangegeven in voorbeeld II werd een versneldeveroudering uitgevoerd bij 38 °C bij de materialen aangegeven ir. tabel C als 11a, 12b, 13a en 13b.. In fig. 2 zijn de veranderingen aangegeven van de mechanische 3° eigenschappen door de versnelde verouderingexperimenten bij 38 °C.

Zoals duidelijk zal zijn uit voorbeeld I zijn de mechanische eigenschappen na het temper-rollen voortreffelijk bij 0,01 tot 0,03$ C.

Wanneer C λ 0,01% is -vertoont de verouderingsindex die de bestandheid bij verouderen weergeeft de lage waarde. Met betreklcing tot de verwarmings-88 cyclus voor het continu gloeien wordt de verouderingsindex klaarblijkelijk verlaagd door verwarmen boven A^-transformatiepunt en het snel afkoelen vanaf deze temperatuur.

8104817

If* -9- 22232/Vk/mb

In afhankelijkheid van het geschikte gebied voor het koolstofgehalte en de juiste verwarmingscyclus bij het continu gloeien kan worden gesteld dat het koud gerolde staal met dezelfde mechanische eigenschappen als het kist-gegloeide Al-houdende rustige staal 1.

5 in feite kan worden verkregen via het continue gloeiprocede met be-trekking tot de produkten die zijn vervaardigd in dit gebied zoals 00k aangegeven in voorbeeld II. De continu gegloeide materialen volgens de uitvinding vertonen geen herstel van de verlenging bij de rekgrens, hetgeen in het geheel niet plaatsheeft bij de uitgevoerde experimenten 10 met de versnelde veroudering gedurende 16 dagen bij een temperatuur van 38 °C,(waarbij een temperatuur van 38 °C gedurende 16 dagen overeen-korat met een veroudering gedurende 4 maanden bij een temperatuur van 20 °C) en zodoende kunnen deze staalsoorten worden beoordeeld als staalsoorten waarbij in feite geen veroudering optreedt.

-COKCLUSIES- 8104317

Claims (2)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een staalplaat waarbij een continue gloeibewerking wordt uitgevoerd welke staalplaat een voor- 5 breffelijke dieptrekbaarheid en bestandheid tegen verouderen heeft, met het kenmerk, dat een plak wordt bereid met 0,01 tot 0,03? C,'0,05 tot 0,30? Mn, 0,020 tot 0,100? Sol.Al, niet meer dan 0,0050? N en de rest naast onvermijdbare onzuiverheden in hoofdzaak Fe, heet rollen van de plak bij een temperatuur die hoger is dan 830 °C, koud rollen na oprollen 10 van het hefee gerolde staal en in een continue gloeilijn, handhaven van het staal op een temperatuur van A1 tot A^-transformatiepunten gedurende meer dan 10 seconder, afkoelen vanaf een temperatuur van meer dan 650 °C bij een koelsnelheid van meer dan 200 °C/sec. en oververouderen door het te houden op een temperatuur van 300-500 °C gedurende meer dan 15 30 seconden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 0,0005 tot 0,0050? B is toegevoegd aan de staallegering. Eindhoven, oktober 1981 $ 8 1 0 4 8 1 7