DD272008A3

DD272008A3 - Verfahren zur gluehung kaltgewalzter stahlbaender mit hoeheren kohlenstoffgehalten

Info

Publication number: DD272008A3
Application number: DD27525585A
Authority: DD
Inventors: Klaus Guenther; Guenter Kuehle; Horst-Hugo Schoeler
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1989-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gluehen kaltverformter hoehergekohlter Staehle mit Kohlenstoffgehalten von 0,3 bis 1,2%, das in Anlagen zur Herstellung kaltgewalzter und gegluehter Baender anwendbar ist. Erfindungsgemaess werden kaltgewalzte Stahlbaender mit hoeheren Kohlenstoffgehalten einer Erstgluehung zur Einformung der Karbide und nach jeder sich daran anschliessenden weiteren Kaltwalzoperation jeweils Folgegluehungen zur Rekristallisation des kaltverfestigten Gefueges durchgefuehrt. Hierbei kommen Gluehtemperaturen von 650 bis 720 Grad C bei Haltezeiten auf Gluehtemperatur von etwa 1 min zur Anwendung. Von Vorteil ist dabei, dass dieser Vorgang zwar bei gleicher Temperatur, aber gegenueber bekannten Weichgluehverfahren in wesentlich kuerzerer Zeit ablaufen kann. Dadurch wird ein geringerer Energiebedarf fuer die Folgegluehung benoetigt.

Description

Charakteristik des bekannten Standes dor Technik

Das Weichglühen kaltgewalzter Federstahlbänder mii 0,3 bis 1,2% C erfolgt heute ausnahmslos im Bund bei Temperaturen zwischen 660 und 780°C (is nach Kohlenstoffgehalt) in Hauben· oder Rollenherdöfen. Diese Glühbehandlung verfolgt das Ziel, dem infolge ungünstiger Gefügeausbildung (z. B. grob ferrilitch-perlitisches Gefüge des Warmbandes) oder bereits realisierter Kaltumformung relativ schwierig kaltumfoimbaren Werkstoff ein solches Kaltumformvermögen zu verleihen, daß nachfolgende Kaitumformprozesse wie z. B. Kaltwalzen, Tiefziehen, Biegen, Abkanten usw. ohne Rißbildung realisiert werden können. Weichglühbehandlungen werden in unterschiedlichen Stufen des Hersteüungsprozesses höhergekohlter Bänder durchgeführt; so z. B. zu/ Vorglühung des eingesetzten Warmbandes, zur Zwischenglühung zwischen aufeinenderfolgenden Kaltwalzoperationen sowie zur Schlußglühung nach dem Kaltwalzen auf Fertigdicke.

Das Erreichen des angestrebten Zieles, rämlich die Herstellung eiites ausreichenden Kaltumfomv/ermögons im Hinblick auf eine sich anschließende Kaltumformurig basiert auMen während der Glühung ablaufenden Entfestigungsvorgängen. Diese bestehen im wesentlichen aus der Einfoi mung des lamellenförrnig ausgeschiedenen Eisenkarbids im Perlit zu kugelförmigen Teilchen sowie nach aufgebrachter Kaltuniformung aus einer meict vor der Perliteinforrniing ablaufenden Rekristallisation des Ferrits. Bei Glühung nicht kaltverformter Warmbänder kommt es ausschließlich zu eitler Karbideinformung, die relativ zeitaufwendig ist und selbst bei einertechnisch üblichen Glühdauar von4 bis 16 Stunden in der Regelzu keiner vollständigen Einformung führt. Nach Kaltumformung der Bänder mit 0,3 bis 1,2% C und dementsprechenden Perlitanteilen im Gefüge setzt sich die Entfestigung, wie oben beschrieben, beim Glühen aus zwei Anteilen zusammen; nämlich der Rekristallisation der ferritischen Bereiche und der Perliteinformung in der genannten Reihenfolge.

Es ist bekannt, daß die Perliteinformung durch eine Kaltumformung vor der Weichglühung außerordentlich stark beschleunigt werden kann und daß auf diese Weise die Dauer der Weichglühung z. B. von 10 auf 1 h verkürzt werden kann (ECKSTEIN, Technologie der Wärmebehandlung von Stahl, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1877, S. 131). Weiterhin ist besonders für weiche, unlegierte Bandstähle bekannt, daß die Rekristallisation ausreichend stark kaltverformter Bänder in weniger als 1 min. abgeschlossen ist (ECKSTEIN¹, Technologie der Wärmebehandlung von Stahl, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1977, S. 128). Bei Anwesenheit zahlreicher Partikel einer ausgeschiedenen zweiten Phase (wie bei höhergekohlten Bändern) kann der Rekristallisationsablauf in Abhängigkeit von der Teilchengröße sowohl entscheidend gehemmt als auch beschleunigt werden (G. GOTTSTEIN, Rekristallisation metallischer Werkstoffe, Verlag Ges. für Metallkunde, 1984, S. 125 bis 135).

Die bekannten technischen Lösungen zur Glühung höhergekohlter Bänder sind im wesentlichen dadurch charakterisiert, daß bei der Festlegung der Dauer der Weichglühbehandlung und der Glihtemperatur keine Unterschiede im Hinblick auf die unterschiedlichen, bereits genannten Gefügeausbildungsprozesse und deren Zeitbedarf gemacht werden. Die Dauer der in Hauben- oder Bunddurchlauföfen realisierten Weichglühbehandlungen beträgt bei den genannten Bandstählen, unabhängig von der Prozeßstufe 4 bis 16h.

Im Gegensalz zur Hauben- oder Bunddurchlaufglühung wird beim Durchziehen des Bandes durch einen Banddurchziehofen eine Glühdauer von wenigen Minuten ermöglicht. Eine solche Durchlau'glühbehandlung zur Perliteinformung höhergekchlter Bänder (als Erstglühung) ist nicht möglich, da dieser Prozeß eine bis mehrere Stunden benötigt. Eine solche Glühdauer ist in einem kontinuierlichen Glühprozeß jedoch praktisch nicht realisierbar.

Im Jahre 1962 wurden Versuchsergebnisse zur kontinuierlichen Glühung kaltverformter, zuvor weichgeglühter, höhergekohlter Federstahlbänder veröffentlicht (A. POMP u. G. NIEBCH, Mitt. K.-Wilh.-Inst. Eisenforschung, 24 (1962), S. 235-241). Dort wird vorgeschlagen, Glühtemperaturen von 700⁰C, verbunden mit .längstmöglichen Haltezeiten" bzw. .kürzere Haltezeiten, verbunden mit verlangsamter Abkühlung' anzuwenden. Bei beiden Varianten ergaben sich Gesamtglühzeiten von 582 bzw. 570s. Um Lolche relativ langen Gesamtglühzeiten in einem Durchlaufofen realisieren zu können, müssen entweder sehr lange Öfen verwendet oder eine sehr geringe Durchlaufgeschwindigkeit, gleichbedeutend mit einer geringen Produktivität des Verfahrens, in Kauf genommen werden. Beide Maßnahmen sind ökonomisch ungünstig und haben eine Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens verhindert. Im Hinblick auf eine sinnvolle und ökonomisch vertretbare Anwendung einer Durchlaufglühbehandlung auf die Folgeglühungen kaligewalzter höhergekolter Stahlbänder wäre eine bedeutende Reduzierung der o. g. Gesamtglühzeit erforderlich.

Ziel der Erfindung

Ziel dar Erfindung ist es, für kaltgewalzte, höhergekohlta Stahlbänder Glühbehandlu.^en zu finden, die weniger Energie und weniger Kosten verbrauchen und mechanisch-technologische sowie Verarbeitungseigenschaften ergeben, die mit denen konventionell im Bund weichgeglühter Bänder vergleichbar sind.

-2- 272 008 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, für kaltgewalzte höhergekohlte Stahlbänder mit 0,3 bis 1,2% Kohlenstoff eine Glühbehandlur.g zu entwickeln, die das Kaltumformvermögen nach jeder Kaitumformstufe mit einem gegenüber der üblichen Weichglühbehandlung deutlich verringertem Aufwand wiederherstellt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß kaltg3walzte Stahlbänder mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,3 und 1,2% einer Erstglühung zur Einformung der Karbide unterzogen werden. Anschließend erfolgen weitere Kaltwalzoperationen, wobei nach jedem Kaltwalzen eine Folgeglühung zur Rekristallisation des kaltvorfestigten Gefüges durchgeführt wird. Hierbei kommen Glühtemperaturen von 650°C bis 720°C, vorzugsweise 700⁰C, bei Haltezeiten auf Glühtemperatur von etwa 1 min zur Anwendung. Unter Erstglühung soll beim erfindungsgemäßen Verfahren die erste Glühung im Herstellungsprozeß von Kaltbändern und unter Folgoglühungen sollen die darauf folgenden Glühbehandlungen des Kaltbandes verstanden werden. Von Vorteil ist es, daß dieser Vorgang zwar bei gleicher Temperatur, aber gegenüber bekannten Weichglühverfahren in wesentlich kürzerer Zeit ablaufen kann. Dadurch wird ein geringerer Energiebedarf für die Folgeglühung benötigt. Es ist also möglich, in Abweichung von der bisher üblichen Verfahrensweise die Folgeglühungen kaltverformter, höhergekohlter Stahlbänder rationeller als die vorangegangene Erstglühung durchzuführen. Das kann dadurch geschehen, daß bei Anwendung des BundglOhverfahrens auf Folgeglühungen Haltezeit und/oder Glühtemperatur gegenüber der Erstglühung verringert werden. Es ist bekannt, daß bei Glühtemperaturen um 700⁰C die Rekristallisation ausreichend stark kaltverformter weicher, unlegierter Stähle in weniger als 1 min ablaufen kann. Es genügt also in diesem Fall, das Glühregime bei der Bundglühung kaltverformter, höhergekohlter Bandstähle so zu führen, daß jeder Teil des Bundes zumindest kurzzeitig (etwa 60 s) auf dieser Glühtemperatur verweilt. Anschließend kann die Beheizung abgestellt werden und die Abkühlphase beginnt. Demgegenüber ist es bei der Erstglühung notwendig, daß jede Stelle des Bundes bzw. Stapels eine Mindestzeit von mehreren Stunden auf Weichglühtemperatur verweilen muß, um durchgängig den gewünschten Weichglüheffekt zu erzielen. Für Folgeglühungen im Bund ergibt sich damit die Möglichkeit, durch Reduzierung der Haltezeit die Gesamtglühdauer gegenüber der Erstglühung um etwa 25% zu senken. Für verkürzte Folgeglühungen kaltgewalzter, höhergekohlter Stahlbänder sind Temperaturen zwischen 68O⁰C und 720⁰C besonders günstig, weil in diesem Temperaturbereich die Rekristallisation ausreichend rasch abläuft. Dabei muß aber vermieden werden, daß Stellen des Glühgutes über 720°C erhitzt werden weil dann das bereits vorhandene Weichglühgefügo aufgelöst wird und sich bei nachfolgender Abkühlung ungünstige Gefügeausbildungon ergeben könnten.

Rationellere Folgeglühungen im Bund sind aber auch so zu verwirklichen, daß die Glühtemperatur gegenüber der Erstglühung abgesenkt wird. Dabei ist aber auch zu beachten, daß die für eine Folgeglühung bei 68O⁰C bis 720°C ausreichende Haltezeit von etwa 60s eventuell entsprechend verlängert werden muß, wenn die Glühtemperatur abgesenkt wird. Eine andere Möglichkeit, die Folgeglühung kaltgewalzter Stahlbänder rationeller als bisher durchzuführen, ergibt sich bei Anwendung von Durchzieh-Clühverfahren. Die Behandlung des Glühgutes erfolgt auch hier in Form einer Rekristallisationsglühung. Eine solche Verfahrensweise gestattet die Festlegung von Glühzeiten, die bedeutend kürzer sind als die von Pomp und Niebch (Mitt. des K.-Wilh.-Inst. Eisenforschung, 24,1962, S. 235-241) B erprobten. Beispielsweise kann das Band sehr rasch auf Glühtemperatur aufgeheizt werden. Aufheizgeschwindigkeiten bis zu 100 K/s sind ohne merklichen Einfluß auf den Ablauf der Rekristallisation. Dies bedeutet, daß außer der häufig angewandten Aufheizung in der Schutzgasmuffel auch raschere Aufheizverfahren wie Salzbad-, koncKiktive oder Aufheizung mittels EloKtronenstrahlen in Frage kommen.

Die Haltezeiten brauchen bei einer Glühtemperatur von etwa 700⁰C 30s nicht überschreiten, sofern der Kaltverformungsgrad mehr als 35% betragt. Die Abkühlgeschwindigkeit von 700⁰C auf Raumtemperatur kann bis 25 K/s betragen, ohne daß Nachteile in bezug auf die Alterungsanfälligkeit entstehen. Daraus ergibt sich eine mögliche Gesamtglühzeit für die Durchlaufglühung von 1mm dickem Stahlband bei Erwärmung und Abkühlung unter Schutzgas von 100 + 30 + 70s = 200s. Demgegenüber stehen fast 600s Gesamtglühzeit beim von Pomp und Niebch beschriebenen Verfahren. Bei Anwendung von Schnellerwärmungsverfahren lassen sich die o.g. Gesamtglühzeiten noch weiter unterbieten. Die Gesamtglühzeiten von > 200s sind mit modernen Durchlaufofen ohne weiteres und mit ausreichender Produktivität zu realisieren. Der erfindungsgemäße geglühte Bandstahl weist mechanisch-technologische und Verarbeitungseigenschaften auf, die mit konventionell weichgeglühten Stahlbändern vergleichbar sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Ein mit einem Kaltumformungsgrad von 35% kaltgewalzter Federbandstahl mit bereits vorhandenem Weichglühgefüge vor dem vorausgegangenen Kaltwalzen, mit einer Dicke von 1,0mm und einem Kohlenstoffgehalt von 1,0% wird einer Folgeglühung im Durchziehofen unterworfen. Die Aufheizung erfolgt unter Schutzgas in 100s bis auf eine Temperatur von 700⁰C. Nach einer Haltezeit von 30s wird unter strömendem, gekühiten Schutzgas in 60s eine Abkühlung von 700⁰C auf Raumtamperatur erreicht. Die benötigte Gesamtglühzeit beträgt 190s.

Beispiel 2

Ein mit einem Kaltumformungsgrad von 30% kaltgewalzter Federbandstahl mit bereits vorhandenem Weichglühgefüge vor dem Weichglühgefüge vor dem vorausgegangenen Kaltwalzen, einer Dicke von 0,5 mm und einem Kohlenstoffgehalt von 0,80% wird einer Folgeglühung im Durchziehofen unterworfen. Dabei erfolgt eine konduktive Schnellaufheizung des Bandes auf 720°C in 10s. Nach einer Haltezeit von 30 s wird eine Abkühlung auf Raumtemperatur mit Hilfe von strömendem, gekühltem Schutzgas in 60s vorgenommen. Die Gesamtglühzeit beträgt 100s.

Beispiel 3

Ein mit einem Kaltumformungsgrad von 40% kaltgewalzter Federbandstahl mit bereits vorhandenem Weichglühgefüge vor dem vorausgegangenen Kaltwalzen, einer Dicke von 2,0mm und einem Kohlenstoffgehalt von 0,55% wird einer Folgeglühung im Haubenofen unterworfen. Die Aufheizung im Stapel auf eine Glühtemperatur von 680°C erfolgt bis zum Erreichen der Solltemperatur an der am langsamsten aufgeheizten Stelle im Stapel. Anschließend kann die Heizung abgeschaltet werden. Die vorgeschlagene Folgeglühung bringt eine Verkürzung der Gesamtglühzeit von 25% gegenüber der eigentlichen Weichglühung.

Claims

Verfahren zur Glühung kaltgewalzter Stahlbänder mit höheren Kohlenstoffgehalten zwischen 0,3 bis 1,2%, gekennzeichnet dadurch, daß eine Erstglühung zur Einformung der Karbide und nach den sich daran anschließenden weiteren Kaltwalzoperationen jeweils Folgoglühungun ausschließlich zur Rekristallisation des kaltverfestigten Gefüges durchgeführt werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glühen kaltverformter höhergekohlter Stähle mit Kohlenstoffgehalten von 0,3 bis 1,2%, das in Anlagen zur Herstellung kaltgewalzter und geglühter Bänder anwendbar ist.