DD292392A5

DD292392A5 - Kaltgewalztes stahlblech fuer die direktweissemaillierung und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DD292392A5
Application number: DD33829790A
Authority: DD
Inventors: Guenter Pusch; Katrin Bieler; Kerstin Grams; Heinz Zimmermann
Original assignee: Veb Eisenhuettenkombinat Ost,De
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-08-01

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein kaltgewalztes Stahlblech fuer die Direktweiszemaillierung und ein Verfahren zu seiner Herstellung im metallurgischen Prozesz Stahlwerk, Warmwalzwerk und Kaltwalzwerk. Es besteht die Aufgabe, den ueblicherweise erforderlichen Beizabtrag bei der Direktweiszemaillierung um etwa 50% zu reduzieren. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die Stahlschmelze mit einer chemischen Zusammensetzung in sehr engen Grenzen erzeugt, in einer Vakuumbehandlung der Entkohlung unterzogen und quasiberuhigt strangvergossen wird. Nach dem Warmwalzen der Bramme mit den genannten Bedingungen erfolgt das Kaltwalzen bei einem Umformgrad zwischen 60 und 72%, anschlieszend ein Rekristallisationsgluehen und das Dressieren mit aufgerauhten Walzen einer Mittenrauheit Ra4 m. Das erfindungsgemaesz hergestellte Stahlblech weist eine definierte Mittenrauheit Ra1,5 m und eine gleichmaeszige Gefuegestruktur mit einer Ferritkorngroesze KN 8-9 auf. Bei der Direktweiszemaillierung mit wesentlich reduziertem Beizabtrag zeigt sich eine sehr gute Haftung, ausgezeichnete Oberflaechenqualitaet und keine Fischschuppenanfaelligkeit.{Stahlblech; Stahl; Direktweiszemaillierung; Konverter; Vakuumentkohlung; Stranggieszen; Warmwalzen; Haspeltemperatur; Kaltwalzen; Verformungsgrad; Dressieren; Walzenrauheit; Ferritkorngroesze; Oberflaechenrauheit}

Description

Anwendungsgebiet Die Erfindung beinhaltet ein kaltgewalztes Emaillierstahlblech für die Direktweißemailliorung aus strangvergossenen,

vakuumentkohlten Konverterstahl und dessen Verfahren zur Herstellung im metallurgischen Prozeß Stahlwerk, Warmwalz· und

Kaltwalzwerk. Anwendungsgebiet für das Verfahren ist die Metallurgie. Das Stahlblech ist auf Grund seiner ausgezeichneten Emaillierfähigkeit,

sehr gutem Umformverhalten und höchsten Oberflächengüte für die Direktweißemaillierung geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Die Direktweißemaillierunß von Stahlblech als ein sehr vorteilhaftes Emaillierverfahren stellt an den Grundwerkstoff Stahl sehr

hohe Anforderungen.

So ist bekannt, daß für die Direktemaillierung ein entkohltes Stahlblech erforderlich ist, um die Gasentwicklung (CO, CO₂, CH₄)

durch Reaktionen zwischen Stahl und Email zu vermeiden. Der Qualität der Blechoberfläche kommt dabei eine besondere

Bedeutung zu, da durch diese die Haftung zwischen Stahl und Email wesentlich beeinflußt wird. Im allgemeinen ist deshalb

durch eine besondere Vorbehandlung ein Beizabtrag zwischen 20 bis 50g/m² erforderlich. Weiterhin ist zur Gewährleistung der

Emaillierfähigkeit ein hohes Wasserstoffspeichervermögen notwendig, um Wasserstoffehler, insbesondere in Form von Fischschuppen bzw. Schaumigkeit, auszuschließen. Diese Forderungen werden mit dem Einsatz von Open-Coil entkohlten Stahlblech auf Basis aluminiumberuhigten

strangvergossenen Stahles mit einem Al-Gehalt von 0,02% erreicht. (Mitt. VDEFa 36 [1988) S. 109-116)

Das walzharte Kaltband wird mittels Distanzhalter locker gewickelt (open-coil) und bei etwa 700^cC in reduzierender Atmosphäre

geglüht.

Es entsteht unter Bildung von CO ein Stahlblech mit etwa 0,005 bis 0,003% C. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß bei der Kaltbandherstellung ein zusätzlicher Verfahrensschritt der Open-Coil-Glühung und im Emaillierbetrieb eine umfangreiche Stahlblechvorbehandlung erforderlich ist, um die genannten Anforderungen für die Direktweißemaillierung zu erfüllen. In der DE-OS 2835446 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein

unberuhigter, in einer Kokille vergossener Stahl zum Einsatz kommt und nach der Desoxidation karbidbildende Elemente zur

Stabilisierung des Kohlenstoffgehaltes im Kernbereich zugesetzt werden. Das Kaltband wird anschließend derart entkohlend

und rekristaüisierend geglüht, daß der Kohlenstoff aus der Randschicht zu den karbidbildenden Elementen im Kernbereichdiffundiert. Dieser Stahl weist u.a. folgende Bestandteile auf: Cu 0,03%, Cr 0,025%, Ni 0,02% und wird nicht auf

Stranggußanlagen vergossen. Für besondere Anforderungen bezüglich Sonderumformeigenschaften kommt auch für die Direktweißemaillierung ein

vorwiegend mit Titan, ggf. Niob mikrolegierter Sondertiefziehstahl, auch Interstitial-Free-Güte genannt, zum Einsatz. Bei diesem

IF-Stahl werden durch Vakuumbehandlung im Stahlherstellungsprozeß niedrige Kohlenstoffwerte erreicht und durch die Mikrolegierung wird der Restkohlenstoff durch Titan vollständig abgebunden. Die Titankarbide wirken gleichzeitig als Wasserstoffangstellen und sichern damit eine geringe Neigung zur Fischschuppenanfälligkeit (K. Eckner u. a. VDEFa 29 [1985] S. 143-152). Diese mikrolegierten Stahlbleche sind auf Grund der erforderlichen Legierungselemente mit hohen Herstellungskosten verbunden und im Vergleich zu anderen Stahlgüten sehr kostenaufwendig. Sie finden deshalb kaum Anwendung für die Direktweißemaillierung. Nachteilig ist weiterhin eine niedrige Beizgeschwindigkeit und komplizierte Stahlblechvorbehandlung. Die Verwendung eines Stahls für die Einschichtenemaillierung u-, a. mit den Bestandteilen C max.

0,01 % und Si 0-0,05%, der unberuhigt vergossen und in einer Vakuumanlage entkohlt wird, ist in der DE-AS 1533 303 offenbart.

Dabei geht es in erster Linie um die Vermeidung der Grobkornbildung bei der Verformung des Stahlblechs. Eine weitere Variante zur Herstellung eines Stahles zum Emaillieren wird in der DE-OS 2333467 genannt. Dieser Stahl, der im Konverter erschmolzen und in üblicher Weise gegossen wird, ist unberuhigt und hat neben anderen Bestandteilen S im Bereich

von 0,007-0,022% und O₂ 0,010-0,085%, er wird heißgewalzt (bis 95O⁰C) und im Temperaturbereich von 600-800⁰Caufgehaspelt.

Durch ein besonders Mn-, S- und O-Verhältnis soll insbesondere die sogenannte Fischschuppenbildung nach dem Emaillieren

verhindert werden.

Weiterhin sei ein Verfahren zum Herstollen von emaillierfähigem Stahlblech gemäß DE-OS 2410826 erwähnt. Diesem Stahl, dessen Kohlenstoffgehalt durch Vakuumentgasung auf nicht mehr als 0,01 % herabgesetzt wird, wird Titan und mehrere seltene Erden beigegeben. Weitere Bestandteile des Stahles sind Mn < 0,4%, P 0,011 % und N₂ 0,0060-0,0086%. Dieser Stahl wird nach dem Warmwalzen mit einem Verformungsgrad von 30-90% kaltgewalzt. Auch dieser Stahl ist durch die Legierungselemente Titan, Lanthan, Cerium, Neodyn, Praseodyn und Sanarium relativ teuer.

Alle bekanntgewordenen Lösungen enthalten keine direkten Aussagen zur Oberflächengüte des Stahlbleches und seinem Beizverhalten als Vorbeh?,idlung in der Emaillierindustrie.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, in einem metallurgisch vereinfachten Verfahren ein Stahlblech für die Direktweißemaillierung herzustellen, das sich durch eine hohe Oberflächengüte auszeichnet und dam;: den üblicherweise orforderlichen Beizabtrag bei der Direktweißemaillierung um etwa 50% reduziert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Stahlblech für die Direktweißemaillierung zu entwickeln, bei dem durch enge Analysenbegrenzung und spezielle Verfahrensschritte im metallurgischen Zyklus der Stahl-, Warmband- und Kaltbandherstellung die Open-Coil-Entkohlung des Kaltbandes entfallen kann und das Stahlblech eine verbesserte Oberflächengüte aufweist, um den Aufwand für die Stahlblechvorbehandlung im Emaillierprozeß erheblich zu reduzieren.

Erfindungsgomäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der im Konverter erschmolzene Stahl im Prozeß der Stahlnachbehandlung durch Vakuumbehandlung auf einen Kohlenstoffgehalt von max. 0,01 % entkohlt und der Gehalt an Mn, S, Al und 0] in der Schmelze in den speziellen Analysenbereichen Mn 0,20-0,30%, S 0,015-0,25%, Al max. 0,10% und O₂ 0,015-0,05% eingestellt wird

Der erfindungsgemäße Stahl hat somit folgende Zusammensetzung:

C max	0,01 %
Mn	0,20-0,30%
S	0,015-0,025%
P	höchstens 0,020%
Cu	höchstens 0,03%
Al	höchstens 0,010%
Si	höchstens 0,03 %
N₂	0,003-0,008%
Cr	höchstens 0,03%
Ni	höchstens 0,05%
O₂	0,015-0,05%
Rest	Fe

Er wird nachfolgend auf einer Stranggußanlage quasiberuhigt vergossen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei den vorgegebenen Warmwalzbedingungen mit einer Endwalztemperatur um 930°C und einer Haspeltemperatur nicht unter 720°C sowie der Anwendung des erfindungsgemäßen Umformgrades beim Kaltwalzen von 60-72%, den üblicherweise rekristallisierendem Glühen in Haubenofen sowie den erfindungsgemäßen Dressierbedingungen mit einem Verformungsgrad bis 3% und Arbeitswalzen, die sich durch eine Mittenrauheit von Ra S 45Mm auszeichnen, ein Stahlblech mit ausgezeichneter Emaillierungseignung für die Direktweißemaillierung erzeugt werden kann.

Das so hergestellte Kaltband weist infolge der gewählten chemischen Analyse und Verfahrenstechnologie zielgerichtet hergestellte feinverteilte Einschlüsse auf, die als Fangstellen für den Wasserstoff wirken und damit ein hohes Wasserstoffspeichervermögen ermöglichen.

Ein besonderer Vorteil des nach diesem Verfahren hergestellten Kaltbandes besteht in der Ausbildung einer Ferritkorngröße

KN &-9 mit einem definierten Korndurchmesser von 15 bis 22 pm und einer Mittenrauheit der Kaltbandoberfläche von größer

Die Verarbeitung des so hergestellten Stahlbleches zeigte überraschenderweise ohne die üblicherweise praktizierte Abtragsbeize eine ausgezeichnete Haftung bei der Direktweißemaillierung. Diese Haftung wurde bereits bei 50% des üblicherweise notwendigen Beizabtrages erzielt. Der erreichte Effekt ist auf die rauhere Kaltbandoberfläche, eine gleichmäßig ausgebildete Gefügestruktur und eine verbesserte Reaktivität des Stahlbleches zurückzuführen. Die mit der sonst erforderlichen Abtragsbeize notwendige Aufrauhung der Kaltbandoberfläche kann somit entfallen.

Eine wesentliche technische und wirtschaftliche Bedeutung des Verfahrens liegt in der Eignung des Stahlbleches für Naß- und Pulverauftragsverfahren bei der Direktemaillierung wie auch für dessen Einsatz in der konventionellen Emaillierung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Beispielen näher erläutert werden: - Bedingungen für die Stahlherstellung

Stahlherstellung im Konverterverfahren

Stahlnachbehandlung zur Entkohlung durch Vakuumbehandlung

Quasiberuhigtes Vergießen zur Bramme

Chemische Zusammensetzung

Beispiel 1	0,005%	Beispiel 2	0,008%
C	0,01 %	C	0,02%
Si	0,24%	Si	0,28%
Mn	0,012%	Mn	0,018%
P	0,023%	P	0,015%
S	0,008%	S	0,007%
Al	0,025%	Al	0,020%
Cu	0,012%	Cu	0.015%
Cr	0,014%	Cr	0,020%
Ni	0,004%	Ni	0,005%
N₂	0,015%	N₂	0,030%
O₂	O₂

Warmwalzbedingungen	93D⁰C	4,5 pm	94O⁰C	Beispiel 2
Endwalztemperatur	73O⁰C		75O⁰C
Haspeltemperatur		/. Stahlbleches		1,9Mm
Kaltwalzbedingungen	66%	R, = 1,6Mm	70%	KN 9 ν
Verformungsgrad		KN 8		223MPa
Glühbedingungen	700°C	207 MPa	7O0°C	301 MPa
Temperatur	9Std.	301 MPa	9Std.	37,5%
Haltezeit		38,4%
Dressierbedingungen	1,2%		2,0%
Dressiergrad	Einsatz aufgerauhter Dressierwalzen
Mittenrauheit	Mittenrauheit R, = 5,0 pm
Beispiel 1
Eigenschaften des kgv\
Mittenrauheit
Korngröße
Streckgrenze
Zugfestigkeit
Dehnung

Verarbeitungsbedingungen Umformung zu Flachteilen für Gas- und Elektroherde Beizabtrag 16 g/m² 14 g/m² Austauschvernicklung 1,1 g/m² 1,3 g/m² Auftrag eines Deckweißemails und Einbrennen bei 830°C 83O⁰C

t/erarbeitungsergebnisse für beide Beispiele

sehr gute Haftung

ausgezeichnete Oberflächenqualität

keine Fischschuppenanfälligkeit

sehr geringe Ver*. .igsneigung

Claims

1. Kaltgewalztes Stahlblech für die Direktweißemaillierung mit Naßauftrag als auch für die Einschichtpulveremaillierung aus strangvergossenBm, vakuumentkohltem und warmgewalztem Konverterstahl, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ferritkorngröße KN8 bis 9 mit einem Korndurchmesser 15 bis 22μηη aufweist und dessen Oberflächenrauheit mit Ra > 1,5um charakterisiert ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbleches für die Direktweißemaillierung aus einem im Konverter erschmolzenen, vakuumentkc¹ ;lten, strangvergossenen Stahl mit den Bestandteilen

Rest Fe,

der bis 950⁰C warmgewalzt, mit einer Haspeltemperatur von 600-800°C aufgewickelt, mit einem Verformungsgrad von 30-90% kaltgewalzt anschließend in einer Haubenglühanlage rekristallisationsgeglüht und nachfolgend dressiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile in den genannten Grenzen bei Nichtnennung beibehalten (C) werden oder sonst konkreter so definiert sind, daß innerhalb der bekannten Bereiche Eingrenzungen erfolgen, wie

Mn 0,20-0,30%

S ab 0,015

Si bis 0,03% max.

N₂ bis 0,008%

O₂ 0,015-0,05%,

die bekannten Grenzwerte über- bzw. unterschritten werden, wie

S bis 0,025%

P bis max. 0,020%

N₂ ab 0,003% *

Cr bis max. 0,03%

Ni bis max. 0,03 %

oder die feststehenden Werte Grenzwerte sind, wie

Cu max. 0,03% Al max. 0,01 %,

der Rest Fe beträgt, der Stahl quasiberuhigt vergossen wird, die Haspeltemperatur nach dem Warmwalzen nicht unter 72O⁰C liegt, der Verformungsgrad beim Kaltwalzen im Bereich 60-72% eingegrenzt ist sowie der Nachwalzgrad bis 3%, vorzugsweise bei 1,2% beträgt und mit aufgerauhten Arbeitswalzen mit einer Mittenrauheit von Ra > 4,5Mm dressiert wird.