WO2016055227A1 - Kaltgewalztes und rekristallisierend geglühtes stahlflachprodukt und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Kaltgewalztes und rekristallisierend geglühtes stahlflachprodukt und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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steel product
flat
product
steel
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Marc Blumenau
Jörg STEINEBRUNNER
Udo ZOCHER
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Definitions

  • the invention relates to a cold-rolled and
  • the invention relates to a method for producing a flat steel product of the type in question.
  • Steel flat products intended for bodywork or similar applications are typically provided with a surface texture characterized by a defined roughness and an equally defined surface roughness Peak distribution is characterized in order to meet the requirements regarding the formability and surface appearance (paintability and gloss) existing customer requirements.
  • a typical example of corresponding specifications from the automotive industry is an arithmetic center roughness (hereinafter referred to as "roughness") Ra of 1.1-1.6 ⁇ m at a peak number RPc of at least 60 1 / cm.
  • the roughness Ra and the peak number RPc are determined in accordance with the steel iron test sheet SEP 1940 using a stylus cutter according to ISO 3274.
  • Wsa waviness characteristic Wsa (1-5)
  • Wsa steel Iron Test Sheet SEP 1941: 2012-05 after 5% plastic strain in the Marciniak creep test.
  • Typical requirements are Wsa values of 0.35 ym to 0.40 ym.
  • Particularly good gloss is obtained at Wsa values of ⁇ 0.35 ⁇ m, in particular ⁇ 0.30 ⁇ m.
  • peak numbers RPc of at least 75 l / cm and roughnesses Ra of 0.9-1.4 ⁇ m are required.
  • Position sensors are provided in front of and behind the
  • Rolling mill determines in which the flat steel product
  • Tips reduced. To make matters worse, the fact that already in the dry-passing during the transfer of existing on the roll surface tips on each rolled flat steel product
  • the Degree of D can also with regard to
  • Energy beam is generated a regular pattern of wells.
  • the flat steel product to be processed is tempered by means of two work rolls, of which at least one is machined in the manner indicated above.
  • Neck reduction should not be less than 0.3% to the pattern of the work roll on the
  • trapezoidal land portions having a flat upper surface, groove-like recessed portions formed to form a land portion
  • Elevation areas outside of the recessed areas are formed so that they are higher than the bottom of the
  • the steel sheet consists of a steel in wt .-%, 0,10% or less C, 0.05% or less Si, 0.1 - 1.0% Mn, 0.05% or less P, 0, 02% or less S, 0.02-0.10% Al, less than 0.005% N and balance of Fe and unavoidable impurities.
  • the steel sheet thus obtained becomes an annealing treatment
  • Annealed annealing temperature of 730 - 850 ° C and then cooled to a maximum of 600 ° C temperature with a cooling rate of at least 5 ° C / s is cooled.
  • the cold rolled annealed flat steel product obtained thereafter has a mainly ferrite structure having an average crystal grain diameter of 5 to 30 ⁇ m.
  • the flat steel product is rollformed using a roll whose
  • the object of the invention was to provide a flat steel product which has an optimized
  • the invention has achieved this object by providing such a flat steel product according to claim 1.
  • the steel additionally optional
  • Alloy elements may contain:
  • a flat steel product according to the invention thus consists of a soft steel which has a yield strength Rp0.2 of up to 180 MPa, in particular of less than 150 MPa
  • Elongation at break A80 of at least 40% has a high elongation and a high n-value of at least 0.23. With this property combination he is for a forming,
  • a flat steel product according to the invention has a by an arithmetic center roughness Ra of
  • An inventive flat steel product has its
  • Coating can be applied. By applying known electrolytic processes, it is ensured that the surface structure of the present invention is dressed
  • passive layer eg. B. as
  • Surface texture is characterized by a stochastic distribution of the pits and peaks which determine the roughness value Ra according to the invention and the tip number RPc according to the invention.
  • Stochastic surface textures are irregular
  • deterministic surface textures are regular surface textures characterized by a regular distribution of similar design features.
  • the invention seeks to optimize the friction behavior between steel surface and tool during forming processes in the oiled or greased state.
  • a tool-based forming process especially during deep ⁇ or stretch, stands out a stochastic
  • Coatings which, if necessary, can additionally be applied to the flat steel product according to the invention.
  • the roughness value Ra should in the inventive
  • Surface of a flat steel product according to the invention should not be less than 0.8 ym, otherwise the surface is too smooth.
  • the roughness value Ra should, however, also be no greater than 1.6 .mu.m, because the surface is then too rough to achieve optimized forming properties.
  • roughness values Ra of 0.9-1.4 ⁇ m can be provided.
  • the peak number RPc should not be less than 75 per cm, because this would have a negative effect on the Wsa value.
  • provided flat steel product surface is set to at least 80 per cm.
  • Wsa values of less than 0.30 ⁇ m can be guaranteed by the fact that for the peak number RPc a minimum value of 90 per cm
  • An inventive flat steel product contains as
  • the C content of the flat steel product according to the invention is 0.0001 - 0.003 wt .-%.
  • C is inevitably contained in the molten steel, so that C contents of at least 0.0001 wt .-% are always detectable in a steel according to the invention.
  • a C content above 0.003% by weight deteriorates the intended reformability due to an excessive solidification contribution of the carbon. This can surely be prevented by lowering the C content to 0.002 wt% or less.
  • Si is present in a flat steel product of the invention at levels of 0.001-0.025 wt%. Also Si is inevitably contained in the molten steel. However, an Si content above the limit of 0.025% by weight according to the invention deteriorates the formability due to an excessive solidification contribution. In order to avoid negative influences of the presence of Si, the Si content of a flat steel product according to the invention may be limited to at most 0.015% by weight.
  • Mn is present in a steel flat product according to the invention in amounts of 0.05-0.20% by weight. Mn contents which are in this range contribute optimally to the formability of a flat steel product according to the invention. If the Mn contents are outside the range prescribed according to the invention, too little or too much will result due to solid solution hardening. An optimal influence of the presence of Mn in the invention
  • the P content can be limited to at most 0.012 wt .-%.
  • AI is in a steel flat product according to the invention in Levels of 0.02-0.055 wt% present. Al is used in steel production to calm the molten steel and must therefore within the limits of the invention
  • the positive influence of Al in the alloy of a flat steel product according to the invention can be optimally utilized by limiting the Al content to at most 0.03% by weight.
  • Ti is present in a flat steel product of the invention at levels of 0.01-0.1 wt%. Ti serves to bond interstitial alloying elements and thus contributes to precipitation hardening. At a Ti content of less than 0.01 wt .-% are interstitial
  • Alloy elements continue to be dissolved in the crystal lattice before, which has a negative effect on the desired forming capacity
  • Cr can be present in amounts of 0.001-0.05% by weight "6". steel flat product according to the invention are added, so that the presence of Cr at such low
  • V can optionally be molten steel
  • V can be present in the flat steel product according to the invention in contents of up to 0.005% by weight.
  • Mo may optionally be present at levels of up to 0.015% by weight in the flat steel product of the present invention to serve for solid solution strengthening.
  • a Mo content above the limit of the invention deteriorates the intended formability.
  • N can additionally be formed by TiN formation
  • the optional N content is optimally limited to at most 0.003 wt% in order to achieve the desired forming properties to back up .
  • Steel flat product according to the invention may be present. These include B, Cu, Nb, Ni, Sb, Sn and S, the total amount of which should be at most 0.2% by weight, in the case of
  • Nb, B or Sb for these impurities following special conditions apply: Sb content at most 0.001 wt .-%, Nb content at most 0.002 wt .-% and B content at most 0.0005 wt .-%.
  • Steel flat products produced according to the invention can be reliably produced, for example, by the method of production according to the invention.
  • the process according to the invention for producing a flat steel product according to the invention comprises for this purpose
  • Alloy elements may contain:
  • N 0.001-0.004%; heat-treating the flat steel product in a continuous flow through an annealing furnace under an annealing atmosphere consisting of 1 to 7% by volume of H2 at a dew point of -10 ° C to -60 ° C and the balance of N2 and unavoidable impurities;
  • Aging end temperature T3 is cooled from 250 to 350 ° C, and - wherein the flat steel product after cooling to the final aging temperature T3 with a
  • Cooling rate CR3 of 1.5 - 5.0 ° C / s is cooled to room temperature; c) temper rolling of the recrystallizing annealed
  • Flat-rolled steel product with a degree of dressing D of 0.4-0.7% using a skin pass mill its peripheral surface coming into contact with the flat steel product has an arithmetic mean roughness Ra of 1.0-2.5 ym and a peak RPc of at least 100 l / cm, wherein the center roughness Ra and the peak number RPc conditional in the surface of the
  • Dressing work roll molded depressions and tips are stochastically distributed.
  • step b) of the method according to the invention the respective partial steps provided for the heat treatment of the flat steel product are completed in a continuous furnace.
  • the heat treatment process is carried out as in continuous flow annealing, because in this way the individual steps of the
  • continuous furnace can individual
  • Sections in a manner known per se for example in the manner of a DFF (Direct Fired Furnace), a DFI (Direct Flame Impingement) or a NOF (Non Oxidizing Furnace) Furnace directly or, for example, in the manner of a RTF (Radiant Tube Furnace) oven indirectly heated.
  • DFF Direct Fired Furnace
  • DFI Direct Flame Impingement
  • NOF Non Oxidizing Furnace
  • Cooling measures can be carried out.
  • a holding temperature Tl is provided which lies in the temperature range of 750-860 ° C. At below 750 ° C annealing temperatures, the complete recrystallization of the structure of the flat steel product can not be achieved safely. At temperatures of more than 860 ° C, however, there is the
  • recrystallizing annealing is kept at the holding temperature Tl, is 30 - 90 seconds to optimal
  • the overaging start temperature T2 is at least 400 ° C, because at lower temperatures, the cooling power required for cooling to the overaging start temperature T2 high, but the material properties would not be further positively influenced. On the other hand, if the overaging start temperature T2 were above 600 ° C., the recrystallization would not be terminated in a sustainable manner and the danger of
  • Coarse grain formation exist. With a 400 - 600 ° C,
  • Overaging start temperature T2 can be optimized forming properties.
  • the steel flat product is subjected to an overaging treatment for a duration t2 of 30-400 seconds, at which it is cooled to a cooling rate CR2 of 0.5-12 ° C / s Overheating end temperature T3 is cooled. If the time t2 were less than 30 seconds, the time would be too short for the interstitial alloy atoms to be diffused in the recrystallized structure of the
  • a cooling rate CR2 of at least 0.5 ° C / sec is set to complete the overaging treatment within a practical time.
  • Cooling rate CR2 is set, the duration t2 of the overaging treatment would be too short. There would then be too little time for the diffusion of the interstitial
  • the final temperature T3 of the overaging treatment according to the invention is 250-350 ° C. That would be
  • step b) The partial operations of step b) are carried out under an inert gas annealing atmosphere which has a hydrogen content of 1-7 vol .-% and otherwise of nitrogen and technically unavoidable Impurities.
  • an H2 content of less than 1.0% by volume there would be a risk of oxide formation on the surface of the flat steel product, which would impair its surface quality and thus its painting properties.
  • an H2 content of the annealing atmosphere above 7.0% by volume would not bring any additional positive effect and would also be problematic from the point of view of operational safety.
  • the dew point of the annealing atmosphere is according to the invention at -10 ° C to -60 ° C. If the dew point of the annealing atmosphere were above -10 ° C., there would also be a risk of undesirable oxide formation on the surface of the flat steel product with regard to the desired surfaces. A dew point below -60 ° C would only be possible with great effort on a large-scale and would also have no additional positive effect. optimal
  • Cooling rate CR3 of 1.5 - 5.0 ° C / s provided.
  • Cooling Rate CR3 is chosen to economically avoid deterioration of the surface condition due to oxide formation, which could occur if the cooling is too slow.
  • the step c) of the method according to the invention is essential for the particularly good suitability of flat steel products according to the invention for a coating with optimized Lacquer finish.
  • This particular suitability results from a Wsa value of at most 0.40 ym, typically at most 0.35 ym, in particular less than 0.30 ym, which stands for a minimized waviness of the flat steel product surface.
  • the degree of dressing D defined above according to the invention after the heat treatment (steps b)) provided temper rolling (step c)) is 0.4 to 0.7%.
  • a D grade of less than 0.4% a deformation of the flat steel product insufficient for optimum forming properties would be achieved.
  • the values for the roughness Ra and the peak number RPc which are predetermined according to the invention could not be achieved.
  • a D grade of more than 0.7% there would be a risk that too high
  • Solidification is introduced into the steel strip, which in turn would have a negative impact on the forming properties. Furthermore, a skin pass roughness D of more than 0.7% could lead to a roughness Ra that is outside of the desired surface properties
  • predetermined range of roughness For particularly wide flat steel products, d. H.
  • the D grade D can be set to at least 0.5%. Should any negative effect of
  • a surface structure corresponding to the inventive specifications optimized with regard to the coating properties is impressed into the surface of the flat steel product by temper rolling in the surface of the flat steel product has a roughness Ra of 1.0 - 2.5 ym and a peak number RPc of at least 100 per cm. If the roughness Ra of the work roll was less than 1.0 ym or greater than 2.5 ym, then on the
  • Roughness values Ra on the flat steel product can be reliably achieved, the roughness Ra of the skin pass rolling mill can be adjusted to 1.2-2.3 ⁇ m.
  • the peak number RPc of the skin pass mill surface is at least 100 per cm, with higher peak numbers RPc, such as peak number RPc of the stripper, of at least 110 per cm, in particular more than 130 per cm, being particularly advantageous.
  • EDT Electro Discharge Texturing
  • the EDT technique is based on roughening the surface of the roll by spark erosion.
  • the skin pass mill is guided past an electrode in a tank in which a dielectric is located.
  • the cap (-) variant of the EDT technique is based on a
  • Capacitor discharge that occurs when the electrode is close enough to the roller.
  • the cap process produces a stochastic texture on the work rolls as the capacitor capacity varies widely
  • the pulse (+) variant of the EDT technique is based on a principle in which always the same amount of energy is applied to the roller to be textured. This forms a stochastic surface texture with larger
  • the work roll according to the invention can optionally undergo a post-treatment.
  • a post-treatment In this, strong prominent tips of the
  • the post-treatment can be carried out as a SuperFinish treatment.
  • This is a microfinishing process with the aim of removing peaks that are above the mean value of the surface roughness or reducing their number to a minimum.
  • Possibilities of the practical implementation of the SuperFinish process are known, for example, from DE 10 2004 013 031 A1 or EP 2 006 037 Bl.
  • the number of tips is changing the respective post-treatment negligible.
  • the roughness is unevenly distributed, whereas low or negative Rsk values are associated with a very uniform roughness distribution.
  • temper mill rollers may be hard chrome plated prior to their use in a known manner to optimize their wear resistance.
  • step c) of the cooled after the step b) and exiting the heat treatment device steel flat product is then carried out in a single skin pass. If the temper rolling is off-line, d. H. can be performed regardless of the course of the heat treatment, also several temper rolling passes can be carried out, which also shows that optimum results are achieved when the off-line temper rolling in just one pass
  • dry-drawing can have the advantage that the flat steel product does not come into contact with any wetting medium and as a result also the risk of
  • Corrosion is minimized in a subsequent storage or further processing of the flat steel product.
  • FIG. 1 shows a detail of a painted surface of an automobile body component formed from a flat steel product according to the invention
  • Fig. 2 shows a detail of a painted surface of a non-inventive
  • Fig. 3 shows the schematic course of an inventive
  • step b These are cold - rolled, flat rolled steel flat products in the form of steel strips Bl - B12 made of steel Sl - S6
  • the flat steel products were heat treated in various dimensions in a continuous RTF type heat treatment furnace, then cooled to room temperature and then roll-formed in-line.
  • the heat treatment comprises a recrystallizing
  • Holding temperature Tl of 835 ° C ⁇ 15 ° C have been heated, on which they have been held over a holding time Tl of 60 s.
  • the steel strips Bl - B12 were subjected to an overaging treatment. For this they are from the holding temperature Tl with a cooling rate CR1 of 8.5 ° C / s to a
  • the steel strips Bl - B12 were then each cooled over an overaging period t2 of 302 seconds to an over - aging end temperature T3 which was 280 ⁇ 15 ° C.
  • the cooling rate CR2 with which the steel belts Bl - B12 of the
  • the temper rolling rollers of the temper rolling stand were always roughened in cap (-) mode by means of EDT technology and subjected to hard chrome plating in a manner known per se. All temper rolling tests were carried out without the use of a skin-pass agent (dry-dressing).
  • the non-inventive steel bands Bll and B12 prove the importance of the degree of temperament for the success of
  • Embodiments of the invention achieve a Wsa value ⁇ 0.40 ym and thus provide optimum conditions for a particularly good gloss finish.
  • the measurement of the waviness characteristic value Wsa was carried out according to Stahl-Eisen-Prüfblatt (SEP) 1941, which was measured on a steel sample, which underwent 5% plastic elongation in the Marciniak deepening test.
  • FIG. 1 and Fig. 2 illustrate this with reference to a
  • FIG. 2 Flat steel product produced by forming and painting.

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Abstract

Die Erfindung stellt ein kaltgewalztes und rekristallisierend geglühtes Stahlflachprodukt mit ferritischer Gefügestruktur zur Verfügung, das eine optimierte Umformbarkeit und Lackiereignung besitzt. Hierzu besteht es aus einem Stahl mit (in Gew.-%)C: 0,0001-0,003 %, Si: 0,001-0,025 %, Mn: 0,05-0,20 %,P: 0,001-0,015 %, Al: 0,02-0,055 %, Ti: 0,01-0,1 %, sowie jeweils optional Cr: 0,001-0,05 %, V: bis zu 0,005 %,Mo: bis zu 0,015 %,N: 0,001-0,004 %. Dabei hat es folgende mechanische Eigenschaften: Rp0,2 ≤ 180 MPa, Rm ≤ 340 MPa, A80 ≤ 40 %, n-Wert ≤ 0,23. An mindestens einer seiner Oberflächen hat es zudem eine arithmetische Mittenrauheit Ra von 0,8 - 1,6 µm und eine Spitzenzahl RPc von 75/cm. Zu seiner Herstellung wird das Stahlflachprodukt im kontinuierlichen Durchlauf unter einer N2-H2- Glühatmosphäre rekristallisierend geglüht und einer Überalterung unterzogen. Anschließend wird das Stahlflachprodukt mit einem Dressiergrad D von 0,4 - 0,7 % mit einer Arbeitswalze dressiergewalzt, deren Umfangsfläche eine Mittenrauheit Ra von 1,0 - 2,5 µm und eine Spitzenanzahl RPc ≥ 100/cm besitzt, wobei die in die Oberfläche der Dressier-Arbeitswalze eingeformten Vertiefungen und Spitzen stochastisch verteilt vorliegen.

Description

Kaltgewalztes und rekristallisierend geglühtes Stahlflachprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein kaltgewalztes und
rekristallisierend geglühtes Stahlflachprodukt mit einer ferritischen Gefügestruktur.
Stahlflachprodukte dieser Art werden insbesondere im
Bereich des Automobilkarosseriebaus eingesetzt, wo
besonders hohe Anforderungen an die Verformbarkeit und die optische Erscheinung der aus solchen Stahlflachprodukten geformten Bauteile gestellt werden.
Wenn hier von Stahlflachprodukten die Rede ist, so handelt es sich dabei um Walzprodukte, wie Stahlbänder oder
-bleche sowie daraus gewonnene Zuschnitte und Platinen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts der in Rede stehenden Art .
Soweit nachfolgend Angaben zu Gehalten von Legierungen gemacht werden, beziehen diese sich immer auf das Gewicht, soweit nicht anders angegeben. Dagegen beziehen sich
Angaben zur Zusammensetzung von Atmosphären immer auf das betrachtete Volumen, solange nicht anders angegeben.
Für den Karosseriebau oder vergleichbare Anwendungen bestimmte Stahlflachprodukte werden typischerweise mit einer Oberflächenstruktur versehen, die sich durch eine definierte Rauheit und eine ebenso definierte Spitzenverteilung auszeichnet, um den hinsichtlich der Umformbarkeit und Oberflächenanmutung (Lackierbarkeit und Lackglanz) bestehenden kundenspezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Ein typisches Beispiel für entsprechende Vorgaben aus dem Bereich der Automobilindustrie ist eine arithmetische Mittenrauheit (im Folgenden kurz "Rauheit" genannt) Ra von 1,1 - 1,6 ym bei einer Spitzenanzahl RPc von mindestens 60 1/cm. Die Rauheit Ra und die Spitzenzahl RPc werden dabei gemäß Stahleisenprüfblatt SEP 1940 mittels eines Tastschnittgeräts nach ISO 3274 bestimmt.
Ein weiteres Kriterium zur Bestimmung der für eine optimale Lackierbarkeit und einen optimalen Lackglanz zu
erreichenden Oberflächenbeschaffenheit stellt der
sogenannte "Welligkeitskennwert Wsa(l - 5)", im Folgenden kurz "Wsa" genannt, dar, der gemäß Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1941:2012-05 nach 5 % plastischer Dehnung im Marciniak- Tiefungsversuch ermittelt wird. Typische Anforderungen liegen bei Wsa-Werten von 0,35 ym bis 0,40 ym. Besonders guter Lackglanz stellt sich bei Wsa-Werten von < 0,35 ym, insbesondere < 0,30 ym, ein. Um derart niedrige Wsa-Werte zu erzielen, werden Spitzenanzahlen RPc von mindestens 75 1/cm und Rauheiten Ra von 0,9 - 1,4 ym gefordert.
Die Einstellung der Werkstoffkennwerte Ra und RPc erfolgt bei der Erzeugung von kaltgewalzten Stahlflachprodukten typischerweise durch Dressieren nach dem
rekristallisierenden Glühen, das die Stahlflachprodukte nach dem Kaltwalzen durchlaufen, um ihre optimale
Verformbarkeit zu gewährleisten.
Unter „Dressieren" ist hierbei ein nach dem rekristallisierenden Glühen absolviertes An- bzw.
Nachwalzen zu verstehen, bei dem das Stahlflachprodukt einer geringen Verformung von ca. 0,2 - 2,0 % unterzogen wird, die hier als "Dressiergrad" bezeichnet wird. Der Dressiergrad wird dabei durch einen Vergleich der
Umfangsgeschwindigkeiten der Umlenkrollen, die mit
Wegerfassungsgebern versehen sind, vor und hinter dem
Walzgerüst bestimmt, in dem das Stahlflachprodukt
dressiergewalzt wird. Aus der Wegdifferenz der Umlenkrollen (Weg Einlauf sl, Weg Auslauf s2) folgt der Dressiergrad D als D = [ (s2-sl) /sl] *100.
Die kombinierte Anforderung "hohe Spitzenzahl RPc" und "hohe Rauheit Ra" stellt eine komplexe Fertigungsaufgabe dar, die grundsätzlich gilt. Dies ergibt sich daraus, dass eine zur Erzielung von hohen Ra-Werten erforderliche hohe Walzenrauheit grundsätzlich eine geringe Spitzenzahl RPc nach sich zieht, da die zunehmende Oberflächenzerklüftung (= Rauheit) der Walze den Abstand von Wellenberg zu
Wellenberg auf der Walzenoberfläche auseinander treibt und somit die Anzahl der am Stahlflachprodukt abbildbaren
Spitzen verringert. Erschwerend kommt der Umstand hinzu, dass bereits beim trockenen Dressieren beim Übertrag der auf der Walzenoberfläche vorhandenen Spitzen auf das jeweils gewalzte Stahlflachprodukt ein
Spitzenübertragungsverlust von ca. 20 % zu Buche schlägt.
Hinzu kommt die Regel, dass im Fall, dass der Dressiergrad D zu hoch gewählt ist, die Rauheit Ra zu hoch wird. Wird hingegen der Dressiergrad D zu niedrig angesetzt, könnte es insbesondere bei breiten Bandabmessungen zu nicht ausdressierten Bandrändern kommen. Dort sind dann die erzielten Ra- und RPc-Werte zu niedrig.
Der Dressiergrad D kann auch in Hinblick auf die
mechanischen Eigenschaften des Stahlsubstrats nicht beliebig variiert werden. Ein zu niedriger Dressiergrad D wirkt einer ausgeprägten Streckgrenze nur unzureichend entgegen. Durch einen zu hohen Dressiergrad D kann dagegen die Festigkeit des Stahlsubstrates aufgrund zu intensiver Kaltverfestigung nicht-korrigierbar hoch ausfallen.
Die Herausforderungen an das Dressierwalzen verschärfen sich, je weicher, breiter und dünner das zu erzeugende Stahlflachprodukt ist. Unter „weich" wird hier ein Stahl verstanden, der im rekristallisierten Zustand und nach dem Dressierwalzen eine Dehngrenze Rp0,2 von höchstens 180 N/mm2 und eine Zugfestigkeit Rm von höchstens 340 N/mm2 besitzt. Dies hat in der Praxis zur Folge, dass sich derzeit Stahlflachprodukte der hier in Rede stehenden Art mit automobiltypischen Abmessungen nur mit großem Aufwand mit der gewünschten Betriebssicherheit erzeugen lassen. Besonders kritisch erweisen sich dabei Stähle mit einer Dehngrenze Rp0,2 von max . 150 MPa und einer Zugfestigkeit Rm von höchstens 310 MPa.
Es sind verschiedene Vorschläge bekannt, diesen Aufwand in der Praxis beherrschbar zu machen und Stahlflachprodukte zu produzieren, die optimale Voraussetzungen für eine
Lackierung mit auch strengsten Anforderungen genügendem Glanzbild schaffen sollen.
Ein Beispiel hierfür ist das aus der EP 0 234 698 Bl bekannte Verfahren zur Herstellung eines zum Anstreichen geeigneten Stahlblechs. Dieses Verfahren sieht vor, dass in die Oberfläche einer Dressierwalze mittels eines
Energiestrahls ein regelmäßiges Muster von Vertiefungen erzeugt wird. Das zu bearbeitende Stahlflachprodukt wird mittels zweier Arbeitswalzen dressiergewalzt, von denen mindestens eine in der voranstehend angegebenen Weise bearbeitet ist. Die über das Dressierwalzen erzielte
Querschnittsverminderung soll dabei nicht weniger als 0,3 % betragen, um das Muster von der Arbeitswalze auf die
Oberfläche des Stahlblechs zu übertragen. Auf diese Weise soll ein Stahlblech erhalten werden, das eine
durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra innerhalb des
Bereichs von 0,3 bis 3,0 ym und eine die Oberflächenrauheit bildende mikroskopische Form aufweist, die aus
trapezförmigen Erhebungsbereichen mit einer planen oberen Fläche, nutähnlichen Vertiefungsbereichen, die derart ausgebildet sind, dass sie einen Erhebungsbereich
vollständig oder teilweise umgeben, und planen
Mittelbereichen besteht, die derart zwischen den
Erhebungsbereichen außerhalb der Vertiefungsbereiche ausgebildet sind, dass sie höher als der Boden der
Vertiefungsbereiche und tiefer oder von gleicher Höhe sind als die oberen Flächen der Erhebungsbereiche. Gleichzeitig sollen die Erhebungen und Vertiefungen bestimmte
geometrische Abhängigkeiten unter anderem vom Durchmesser der in die Dressierarbeitswalze eingeformten Vertiefungen aufweisen .
Ein vergleichbarer Vorschlag ist in der DE 36 86 816 T2 gemacht worden. Auch dort ist vorgeschlagen worden, in die Oberfläche eines kaltgewalzten Stahlflachprodukts ein gleichmäßiges Oberflächenrauheitsmuster einzubringen, das zu einer Oberflächenrauheit Ra von 0,3 - 2,0 ym führt.
Aus der WO 2011/162135 AI sind schließlich ein dünnes kaltgewalztes Stahlblech und ein Verfahren zu dessen
Herstellung bekannt. Das Stahlblech besteht dabei aus einem Stahl mit in Gew.-%, 0,10 % oder weniger C, 0,05 % oder weniger Si, 0,1 - 1,0 % Mn, 0,05 % oder weniger P, 0,02 % oder weniger S, 0,02 - 0,10 % AI, weniger als 0,005 % N und als Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen. Das so beschaffene Stahlblech wird einer Glühbehandlung
unterzogen, bei der es für mindestens 30 s bei einer
Glühtemperatur von 730 - 850 °C geglüht und anschließend auf eine höchstens 600 °C betragende Temperatur mit einer Abkühlrate von mindestens 5 °C/s abgekühlt wird. Das danach erhaltene kaltgewalzte geglühte Stahlflachprodukt weist ein hauptsächlich aus Ferrit bestehendes Gefüge auf, das einen durchschnittlichen Kristallkorndurchmesser von 5 - 30 ym besitzt. Abschließend wird das Stahlflachprodukt unter Verwendung einer Walze dressiergewalzt, deren
Oberflächenrauhigkeit Ra höchstens 2 ym beträgt. Das über das Dressierwalzen erzielte Streckverhältnis wird dabei in Abhängigkeit vom durchschnittlichen Kristallkorndurchmesser des dünnen kaltgewalzten geglühten Blechs eingestellt.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Stahlflachprodukt anzugeben, das eine optimierte
Umformbarkeit und hervorragende Lackiereigenschaften besitzt und sich dabei wirtschaftlich und betriebssicher herstellen lässt.
Ebenso sollte ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts angegeben werden.
In Bezug auf das Stahlflachprodukt hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein solches Stahlflachprodukt gemäß Anspruch 1 beschaffen ist.
Ein Verfahren, das die betriebssichere Erzeugung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts erlaubt, ist in
Anspruch 5 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Ein kaltgewalztes und rekristallisierend geglühtes erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt mit einer ferritischen Gefügestruktur besteht demnach aus einem Stahl mit
folgender Zusammensetzung (in Gew.-%):
C: 0,0001 - 0,003 %,
Si : 0, 001 - 0, 025 %,
Mn: 0,05 - 0,20 %,
P: 0,001 - 0,015 %,
AI : 0, 02 - 0, 055 %,
Ti: 0,01 - 0,1 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Stahl zusätzlich folgende optionale
Legierungselemente enthalten kann:
Cr: 0, 001 - 0,05 %,
V: bis zu 0,005 %,
Mo : bis zu 0,015 %,
N: 0, 001 - 0, 004 % und weist
- eine Dehngrenze Rp0,2 von bis zu 180 MPa,
- eine Zugfestigkeit Rm von bis zu 340 MPa,
- eine Bruchdehnung A80 von mindestens 40 %,
- einen n-Wert von mindestens 0,23
sowie an mindestens einer seiner Oberflächen
- eine arithmetische Mittenrauheit Ra von
0,8 - 1,6 μιη
und
- eine Spitzenzahl RPc von mindestens 75 1/cm
auf .
Dabei sind die die Mittenrauheit Ra und die Spitzenzahl RPc bedingenden, in die Oberfläche eingeformten
Vertiefungen und Spitzen stochastisch verteilt.
Ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt besteht somit aus einem weichen Stahl, der eine Dehngrenze Rp0,2 von bis zu 180 MPa, insbesondere von weniger als 150 MPa, eine
Zugfestigkeit Rm von bis zu 340 MPa, insbesondere von weniger als 310 MPa, besitzt und dabei mit einer
Bruchdehnung A80 von mindestens 40 % eine hohe Dehnung und einen hohen n-Wert von mindestens 0,23 besitzt. Mit dieser Eigenschaftskombination ist er für eine Umformung,
insbesondere für ein Tiefziehen, optimal geeignet.
Gleichzeitig weist ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt eine durch eine arithmetische Mittenrauheit Ra von
0,8 - 1,6 ym und eine Spitzenzahl RPc von mindestens 75 1/cm gekennzeichnete Oberflächenbeschaffenheit auf, die ihm eine hervorragende Eignung für eine Lackierung mit
optimiertem Lackglanz verleiht. So erreichen erfindungsgemäße Oberflächenstrukturen sicher Wsa-Werte von höchstens 0,40 ym, typischerweise höchstens 0,35 ym, insbesondere kleiner als 0,30 ym, und zwar insbesondere auch dann, wenn die erfindungsgemäßen Stahlflachprodukte in einem für automobiltechnische Anwendungen typischen
Abmessungsspektrum mit Dicken von bis zu 1,0 mm und Breiten von mindestens 1000 mm vorliegen.
Ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt weist seine
besondere Eignung für die Umformung und Lackierung im unbeschichteten oder mit einer metallischen Schutzschicht belegten Zustand auf.
Im Fall, dass eine solche metallische Beschichtung
vorgesehen ist, sollte sie durch elektrolytisches
Beschichten aufgetragen werden. Durch Anwendung bekannter elektrolytischer Verfahren wird sichergestellt, dass da die Oberflächenstruktur des erfindungsgemäß dressierten
Stahlbandes an der Oberfläche des mit der metallischen Beschichtung belegten Stahlflachprodukts erhalten bleibt. Als metallische Schutzschicht eignet sich dabei
insbesondere eine elektrolytisch aufgetragene Schicht auf Basis von Zink.
Alternativ oder ergänzend zu einer metallischen
Schutzbeschichtung der voranstehend genannten Art kann das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt auch mit einer
anorganischen oder einer organischen Beschichtung
beschichtet werden. Mit anorganischer Beschichtung ist eine für Bandprozesse typische Passivschicht, z. B. als
Phosphatierung oder Chromatierung gemeint. Mit organischer Beschichtung ist eine für Bandprozesse typische Dickschichtpassivierung, z. B. auf Basis Cr ( 111 ) -haltiger Verbindungen gemeint. Dabei können an sich ebenfalls bekannte Beschichtungsmittel zur Anwendung kommen, die üblicherweise eingesetzt werden, um die Lackhaftung, das Reibverhalten im Umformwerkzeug und desgleichen zu
verbessern .
Die auf der erfindungsgemäß beschaffenen Oberfläche eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ausgebildete
Oberflächentextur ist durch eine stochastische Verteilung der Vertiefungen und Spitzen gekennzeichnet, die den erfindungsgemäßen Rauheitswert Ra und die erfindungsgemäße Spitzenzahl RPc bestimmen.
Stochastische Oberflächentexturen, wie sie erfindungsgemäß vorgeschrieben sind, sind unregelmäßige
Oberflächentexturen, die gekennzeichnet sind durch eine unregelmäßige statistische Verteilung der
Gestaltungsmerkmale wie z. B. Vertiefungen, die
untereinander wiederum in Abstand, Form und Größe variieren können. Deterministische Oberflächentexturen sind dagegen regelmäßige Oberflächentexturen, die durch eine regelmäßige Verteilung gleichartiger Gestaltungsmerkmale gekennzeichnet sind .
Eine stochastische Oberflächentexturierung ist
erfindungsgemäß angestrebt, um im geölten bzw. gefetteten Zustand das Reibverhalten zwischen Stahloberfläche und Werkzeug während Umformprozessen zu optimieren. In einem werkzeuggebundenen Umformprozess , insbesondere beim Tief¬ oder Streckziehen, zeichnet sich eine stochastische
Oberflächenstruktur dadurch aus, dass bei hohen Druckbeanspruchungen der Schmierstoff über Mikrokanäle, welche sich zwischen den Bergen und Tälern der
Oberflächentextur auftun, aus der Beanspruchungszone abfließen kann. Gegenüber den stärker isolierten
Schmiertaschen einer deterministischen
Oberflächentexturierung erlaubt dieses feingliedrigere Netz von Mikrokanälen eine gleichmäßigere Verteilung des
Schmierstoffes über die gesamte Oberfläche, an der es im Umformprozess zu einem Kontakt zwischen Werkzeug und
Stahlflachprodukt kommt. Des Weiteren gewährleistet eine stochastische Grundstruktur Verlaufs- und
Haftungseigenschaften für organische oder metallische
Beschichtungen, die erforderlichenfalls zusätzlich auf das erfindungsgemäße Stahlflachprodukt aufgebracht werden können .
Der Rauheitswert Ra sollte bei der erfindungsgemäßen
Oberfläche eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts nicht kleiner als 0,8 ym sein, da die Oberfläche andernfalls zu glatt ist. Der Rauheitswert Ra sollte aber auch nicht größer als 1,6 ym sein, weil die Oberfläche dann zu rau ist, um optimierte Umformeigenschaften zu erzielen. Um die Vorteile der Erfindung betriebssicher nutzen zu können, können Rauheitswerte Ra von 0,9 - 1,4 ym vorgesehen werden.
Die Spitzenzahl RPc sollte nicht kleiner als 75 pro cm sein, weil sich dies negativ auf den Wsa-Wert auswirken würde. Indem die Spitzenzahl auf mindestens 75 1/cm
festgelegt ist, ist sichergestellt, dass der Wsa-Wert eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts nicht über 0,40 ym, insbesondere nicht über 0,35 ym steigt und eine Lackierung einen optimalen Lackglanz erzielt. Höhere Spitzenzahlen führen zu weiter verbesserten Wsa-Werten der erfindungsgemäß beschaffenen Oberfläche eines
erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts. Auf diese Weise lassen sich die Wsa-Werte erfindungsgemäßer
Stahlflachprodukte von kleiner als 0,30 ym erzielen. Wsa- Werte von höchstens 0,40 ym werden betriebssicher erreicht, wenn die Spitzenzahl RPc für die erfindungsgemäß
beschaffene Oberfläche auf mindestens 75 pro cm festgelegt wird. Wsa-Werte von höchstens 0,35 ym stellen sich ein, wenn die Spitzenzahl RPc für die erfindungsgemäß
beschaffene Stahlflachprodukt-Oberfläche auf mindestens 80 pro cm festgelegt wird. Wsa-Werte von weniger als 0,30 ym lassen sich schließlich dadurch gewährleisten, dass für die Spitzenzahl RPc ein Mindestwert von 90 pro cm
festgelegt wird.
Ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt enthält als
Pflichtlegierungselemente C, Si, Mn, P, AI und Ti mit folgender Maßgabe:
Der C-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts beträgt 0,0001 - 0,003 Gew.-%. C ist unvermeidbar in der Stahlschmelze enthalten, so dass C-Gehalte von mindestens 0,0001 Gew.-% stets in einem erfindungsgemäßen Stahl feststellbar sind. Ein C-Gehalt oberhalb von 0,003 Gew.-% verschlechtert jedoch das angestrebte Umformvermögen durch einen zu starken Verfestigungsbeitrag des Kohlenstoffs. Dies kann dadurch sicher verhindert werden, dass der C- Gehalt auf 0,002 Gew.-% oder weniger abgesenkt wird.
Si ist in einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in Gehalten von 0,001 - 0,025 Gew.-% vorhanden. Auch Si ist unvermeidbar in der Stahlschmelze enthalten. Ein Si-Anteil oberhalb der erfindungsgemäßen Grenze von 0,025 Gew.-% verschlechtert jedoch das Umformvermögen durch einen zu starken Verfestigungsbeitrag. Um negative Einflüsse der Anwesenheit von Si zu vermeiden, kann der Si-Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts auf höchstens 0,015 Gew.-% beschränkt werden.
Mn ist in einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in Gehalten von 0,05 - 0,20 Gew.-% vorhanden. Mn-Gehalte, die in diesem Bereich liegen, tragen optimal zum Umformvermögen eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts bei. Bei außerhalb des erfindungsgemäß vorgegebenen Bereichs liegenden Mn-Gehalten kommt es zu einem zu geringen oder zu hohen Betrag durch Mischkristallverfestigung. Ein optimaler Einfluss der Anwesenheit von Mn im erfindungsgemäßen
Stahlflachprodukt kann dadurch gesichert werden, dass der Mn-Gehalt auf höchstens 0,15 Gew.-% beschränkt wird.
P ist in einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in
Gehalten von 0,001 - 0,015 Gew.-% vorgesehen. Auch P ist unvermeidbar in der Stahlschmelze enthalten und liefert einen Beitrag zur Mischkristallverfestigung. Ein P-Anteil oberhalb der erfindungsgemäßen Grenze verschlechtert jedoch das angestrebte Umformvermögen und zeigt negative
Auswirkungen auf das angestrebte Lackierergebnis. Um die positiven Einflüsse der Anwesenheit von P durch
Mischkristallverfestigung zu nutzen und gleichzeitig negative Einflüsse sicher auszuschließen, kann der P-Gehalt auf höchstens 0,012 Gew.-% beschränkt werden.
AI ist in einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in Gehalten von 0,02 - 0,055 Gew.-% vorhanden. AI dient bei der Stahlerzeugung zur Beruhigung der Stahlschmelze und muss daher innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen
zulegiert werden. Ein AI-Anteil oberhalb der
erfindungsgemäß vorgesehenen Obergrenze des Al-Gehalts verschlechtert jedoch das angestrebte Umformvermögen.
Optimal nutzen lässt sich der positive Einfluss von AI in der Legierung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts dadurch, dass der Al-Gehalt auf höchstens 0,03 Gew. -% beschränkt wird.
Ti ist in einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in Gehalten von 0,01 - 0,1 Gew.-% vorhanden. Ti dient zur Abbindung interstitieller Legierungselemente und trägt so zur Ausscheidungsverfestigung bei. Bei einem Ti-Gehalt von weniger als 0,01 Gew.-% liegen interstitielle
Legierungselemente weiterhin gelöst im Kristallgitter vor, was sich negativ auf das angestrebte Umformvermögen
auswirkt. Durch oberhalb von 0,1 Gew.-% liegende Ti-Gehalte wird das Umformvermögen nicht zusätzlich verbessert. Die positiven Einflüsse der Anwesenheit von Ti lassen sich dann mit hoher Sicherheit nutzen, wenn der Ti-Gehalt
0,05 - 0,09 Gew.-% beträgt.
Neben den voranstehend genannten, in einem
erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt stets vorhandenen
Legierungselementen kann ein erfindungsgemäßes
Stahlflachprodukt wahlweise zusätzlich folgende
Legierungselemente enthalten, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen oder einzustellen:
Cr kann in Gehalten von 0,001 - 0,05 Gew• "6 θϊΠΘΓΠ. erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt zugegeben werden, so dass sich die Anwesenheit von Cr bei derart geringen
Gehalten positiv auf die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts, insbesondere dessen Dehngrenze und Zugfestigkeit, auswirkt. Ein Cr-Anteil oberhalb des erfindungsgemäß vorgesehen Bereichs
verschlechtert jedoch das angestrebte Umformvermögen.
In gleicher Weise kann V optional der Stahlschmelze
zulegiert sein, um ebenfalls zur Abbindung interstitieller Legierungselemente und damit zu einer
Ausscheidungsverfestigung beizutragen. Hierzu kann V im erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in Gehalten von bis zu 0,005 Gew.-% vorhanden sein.
Mo kann optional in Gehalten von bis zu 0,015 Gew.-% im erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt vorhanden sein, um zur Mischkristallverfestigung zu dienen. Ein Mo-Anteil oberhalb der erfindungsgemäßen Grenze verschlechtert das angestrebte Umformvermögen jedoch.
Grundsätzlich sind Gehalte an N im erfindungsgemäßen
Stahlflachprodukt den technisch unvermeidbaren
Verunreinigungen zuzurechnen. In Gehalten von 0,001 - 0,004 Gew.-% kann N aber durch TiN-Bildung zusätzlich einer
Ausscheidungsverfestigung dienen. Ist der Anteil an N größer als 0,004 Gew.-%, besteht die Gefahr, dass
Stickstoff gelöst im Kristallgitter vorliegt und eine ausgeprägte Streckgrenze verursacht, die eine schlechte Tiefziehverformbarkeit bedingt. Daher ist der optional vorgesehene N-Gehalt optimalerweise auf höchstens 0,003 Gew.-% begrenzt, um die angestrebten Umformeigenschaften zu sichern .
Neben den voranstehend genannten Legierungselementen und Eisen als Hauptbestandteil eines erfindungsgemäßen Stahls können technisch unvermeidbare Verunreinigungen im
erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt vorhanden sein. Hierzu zählen B, Cu, Nb, Ni, Sb, Sn und S, deren Anteil in Summe höchstens 0,2 Gew.-% sein soll, wobei im Fall der
Anwesenheit von Nb, B oder Sb für diese Verunreinigungen folgende spezielle Maßgaben gelten: Sb-Gehalt höchstens 0,001 Gew.-%, Nb-Gehalt höchstens 0,002 Gew.-% und B-Gehalt höchstens 0,0005 Gew.-%.
Erfindungsgemäß beschaffene Stahlflachprodukte lassen sich beispielsweise durch die erfindungsgemäße Art und Weise der Herstellung betriebssicher erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts umfasst hierzu
folgende Arbeitsschritte:
a) Bereitstellen eines walzharten, kaltgewalzten
Stahlflachprodukts mit ferritischer Gefügestruktur, das entsprechend den voranstehenden Erläuterungen aus einem Stahl mit folgender Zusammensetzung besteht (in Gew.-%):
C: 0,0001 - 0,003 %,
Si : 0, 001 - 0, 025 %,
Mn: 0,05 - 0,20 % ,
P: 0,001 - 0, 015 %,
AI: 0,02 - 0,055 %,
Ti: 0,01 - 0,1 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Stahl zusätzlich folgende optionale
Legierungselemente enthalten kann:
Cr: 0, 001 - 0,05 %,
V: bis zu 0,005 %,
Mo : bis zu 0,015 %,
N: 0,001 - 0,004 % ; im kontinuierlichen Durchlauf durch einen Glühofen erfolgendes Wärmebehandeln des Stahlflachprodukts unter einer Glühatmosphäre, die bei einem Taupunkt von -10 °C bis -60 °C aus 1 - 7 Vol.-% H2 und als Rest aus N2 und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
- wobei das Stahlflachprodukt zum rekristallisierenden Glühen
- bis zu einer Haltetemperatur Tl von 750 - 860 °C aufgeheizt wird,
- bei der Haltetemperatur Tl für eine Zeit tl von
30 - 90 s gehalten wird,
- wobei das Stahlflachprodukt für eine anschließende Überalterungsbehandlung
- von der Haltetemperatur Tl mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit CR1 von 2 - 100 °C/s auf eine Überalterungsstarttemperatur T2 von
400 - 600 °C abgekühlt wird,
- nach dem Abkühlen auf die
Überalterungsstarttemperatur T2 über eine Zeit t2 von 30 - 400 s mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit CR2 von 0,5 - 12 °C/s auf eine
Überalterungsendtemperatur T3 von 250 - 350 °C abgekühlt wird, und - wobei das Stahlflachprodukt nach dem Abkühlen auf die Überalterungsendtemperatur T3 mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit CR3 von 1,5 - 5,0 °C/s auf Raumtemperatur abgekühlt wird; c) Dressierwalzen des rekristallisierend geglühten
Stahlflachprodukts mit einem Dressiergrad D von 0,4 - 0,7 % unter Verwendung einer Dressier-Arbeitswalze, deren mit dem Stahlflachprodukt in Kontakt kommende Umfangsflache eine arithmetischen Mittenrauheit Ra von 1,0 - 2,5 ym und eine Spitzenanzahl RPc von mindestens 100 1/cm besitzt, wobei die die Mittenrauheit Ra und die Spitzenzahl RPc bedingenden, in die Oberfläche der
Dressier-Arbeitswalze eingeformten Vertiefungen und Spitzen stochastisch verteilt vorliegen.
Im Arbeitsschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die für die Wärmebehandlung des Stahlflachprodukts vorgesehenen jeweiligen Teilschritte in einem Durchlaufofen absolviert. Der Wärmebehandlungsprozess erfolgt als im kontinuierlichen Durchlauf absolvierte Glühung, weil sich auf diese Weise die einzelnen Teilschritte der
Wärmebehandlung homogen aneinander fügen. Aus dem
unterbrechungsfreien Ablauf resultiert eine deutlich geringere Streuung der mechanischen Eigenschaften des Stahlflachprodukts über dessen Länge und Breite.
In dem für die kontinuierlich ablaufende Wärmebehandlung in der Praxis vorgesehenen Durchlaufofen können einzelne
Abschnitte in an sich bekannter Weise beispielsweise nach Art eines DFF- (Direct Fired Furnace) , eines DFI- (Direct Flame Impingement) oder eines NOF- (Non Oxidizing Furnace) Ofens direkt oder beispielsweise nach Art eines RTF- (Radiant Tube Furnace) Ofen indirekt beheizt sein.
Das Abkühlen des Stahlflachprodukts auf die
Überalterungsstarttemperatur T2 sowie das Schlusskühlen des Stahlflachprodukts auf Raumtemperatur können in
konventioneller Weise durch Aufblasen von Gas, z. B. N2, H2 oder einem Gemisch daraus, durch Aufgeben von Wasser, Nebel oder durch eine Abkühlung über Kontakt zu Kühlrollen durchgeführt werden, wobei jede dieser Maßnahmen auch in Kombination mit einer oder mehreren der anderen
Kühlmaßnahmen durchgeführt werden kann.
Für das rekristallisierende Glühen ist eine Haltetemperatur Tl vorgesehen, die im Temperaturbereich von 750 - 860 °C liegt. Bei unterhalb von 750 °C liegenden Glühtemperaturen kann die vollständige Rekristallisation des Gefüges des Stahlflachprodukts nicht mehr sicher erreicht werden. Bei Temperaturen von mehr als 860 °C besteht hingegen die
Gefahr von Grobkornbildung. Beides würde sich negativ auf die Umformeigenschaften auswirken. Optimale Ergebnisse der rekristallisierenden Glühung werden erhalten, wenn die Temperatur Tl 800 - 850 °C beträgt.
Die Dauer tl, über die das Stahlflachprodukt beim
rekristallisierenden Glühen auf der Haltetemperatur Tl gehalten wird, beträgt 30 - 90 Sekunden, um optimale
Umformeigenschaften des erfindungsgemäß erzeugten
Stahlflachprodukts zu sichern. Würde tl weniger als 30 Sekunden betragen, so könnte eine vollständige
Rekristallisation des Gefüges nicht mehr betriebssicher erreicht werden. Bei einer Haltezeit tl, die länger als 90 Sekunden ist, würde wiederum die Gefahr von Grobkornbildung bestehen.
Nach dem Halten auf der Haltetemperatur Tl wird das
Stahlflachprodukt mit einer Abkühlgeschwindigkeit CR1 von 2 - 100 °C/s auf die Überalterungsstarttemperatur T2 abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit CR1 ist dabei so gewählt, dass ein Stahlflachprodukt mit optimalen
Umformeigenschaften erhalten wird. Eine
Mindestabkühlgeschwindigkeit CR1 von 2 °C/s ist
erforderlich, um eine Grobkornbildung zu vermeiden. Liegt dagegen die Abkühlgeschwindigkeit CR1 oberhalb von 100 °C/s würde sich zu feines Korn bilden, was ebenfalls der
angestrebten guten Umformbarkeit entgegenstehen würde.
Die Überalterungsstarttemperatur T2 beträgt mindestens 400 °C, weil bei darunter liegenden Temperaturen die für die Abkühlung auf die Überalterungsstarttemperatur T2 erforderliche Kühlleistung hoch, die Werkstoffeigenschaften jedoch nicht mehr zusätzlich positiv beeinflusst würden. Läge die Überalterungsstarttemperatur T2 dagegen oberhalb von 600 °C, so würde die Rekristallisation nicht nachhaltig genug abgebrochen und es würde die Gefahr von
Grobkornbildung bestehen. Mit einer 400 - 600 °C,
insbesondere 400 - 550 °C, betragenden
Überalterungsstarttemperatur T2 lassen sich optimierte Umformeigenschaften erzielen.
Ausgehend von der Überalterungsstarttemperatur wird das Stahlflachprodukt über eine Dauer t2 von 30 - 400 Sekunden einer Überalterungsbehandlung unterzogen, bei der es mit einer Abkühlgeschwindigkeit CR2 von 0,5 - 12 °C/s auf die Überalterungsendtemperatur T3 abgekühlt wird. Würde die Zeit t2 weniger als 30 Sekunden betragen, so wäre die Zeit zu kurz, in der sich die interstitiellen Legierungsatome per Diffusion im rekristallisierten Gefüge des
Stahlflachprodukts gleichmäßig verteilen können. Dies würde sich negativ auf die Umformeigenschaften auswirken. Eine Überalterungsbehandlung, die länger als 400 Sekunden dauert, würde keinen zusätzlichen positiven Effekt
erzielen. Eine Abkühlgeschwindigkeit CR2 von mindestens 0,5 °C/s wird eingestellt, um die Überalterungsbehandlung innerhalb einer praxisgerechten Zeit abzuschließen. Würde dagegen eine oberhalb von 12 °C/s liegende
Abkühlgeschwindigkeit CR2 eingestellt, so wäre die Dauer t2 der Überalterungsbehandlung zu kurz. Es würde dann zu wenig Zeit für die Diffusion der interstitiellen
Legierungselemente zur Verfügung stehen, wodurch wiederum die Umformeigenschaften verschlechtert würden.
Die Endtemperatur T3 der Überalterungsbehandlung liegt erfindungsgemäß bei 250 - 350 °C. Läge die
Überalterungsendtemperatur T3 über 350 °C, so würde das Stahlflachprodukt zu heiß in die Schlusskühlung
übergeleitet, was sich negativ auf die Oberflächenqualität und somit die Lackiereigenschaften des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts auswirken würde. Eine unterhalb von 250 °C liegende Überalterungsendtemperatur T3 würde hingegen keinen zusätzlichen positiven Effekt haben.
Die Teilarbeitsschritte des Arbeitsschritts b) werden unter einer Schutzgas-Glühatmosphäre durchgeführt, die einen Wasserstoff-Gehalt von 1 - 7 Vol.-% besitzt und im Übrigen aus Stickstoff und technisch unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Bei einem H2-Anteil von weniger als 1,0 Vol.-% bestünde die Gefahr von Oxidbildung auf der Oberfläche des Stahlflachprodukts, wodurch sich seine Oberflächenqualität und somit seine Lackiereigenschaften verschlechtern würden. Ein H2-Gehalt der Glühatmosphäre oberhalb von 7,0 Vol.-% würde hingegen keinen zusätzlichen positiven Effekt bringen und wäre auch aus Sicht der Betriebssicherheit problematisch .
Der Taupunkt der Glühatmosphäre liegt erfindungsgemäß bei -10 °C bis -60 °C. Läge der Taupunkt der Glühatmosphär oberhalb von -10 °C, so bestünde ebenfalls die Gefahr von hinsichtlich der angestrebten Oberflächen unerwünschter Oxidbildung auf der Oberfläche des Stahlflachprodukts. Ein Taupunkt unterhalb von -60 °C wäre nur mit großem Aufwand im groß-technischen Maßstab zu realisieren und würde auch keinen zusätzlichen positiven Effekt haben. Optimale
Betriebsbedingungen ergeben sich, wenn der Taupunkt der Glühatmosphäre -15 °C bis -50 °C beträgt.
Die nach Ende der Überalterungsbehandlung einsetzende Abkühlung des Stahlflachprodukts läuft unter der schon erläuterten Schutzgasatmosphäre ab. Dabei ist eine
Abkühlrate CR3 von 1,5 - 5,0 °C/s vorgesehen. Diese
Abkühlrate CR3 ist so gewählt, dass auf wirtschaftliche Weise eine Verschlechterung der Oberflächenbeschaffenheit durch Oxidbildung vermieden wird, zu der es bei einer zu langsamen Abkühlung kommen könnte.
Der Arbeitsschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wesentlich für die besonders gute Eignung erfindungsgemäße Stahlflachprodukte für eine Lackierung mit optimiertem Lackglanz. Diese besondere Eignung ergibt sich durch einen Wsa-Wert von höchstens 0,40 ym, typischerweise höchstens 0,35 ym, insbesondere kleiner als 0,30 ym, der für eine minimierte Welligkeit der Stahlflachprodukt-Oberfläche steht .
Der oben definierte Dressiergrad D beim erfindungsgemäß nach der Wärmebehandlung (Arbeitsschritte b) ) vorgesehenen Dressierwalzen (Arbeitsschritt c) ) liegt bei 0,4 - 0,7 %. Bei einem Dressiergrad D von weniger als 0,4 % würde eine für optimale Umformeigenschaften unzureichende Verformung des Stahlflachprodukts erzielt. Auch könnten bei derart geringen Dressiergraden die erfindungsgemäß vorgegebenen Werte für die Rauheit Ra und die Spitzenzahl RPc nicht erreicht werden. Bei einem Dressiergrad D von mehr als 0,7 % bestünde jedoch die Gefahr, dass eine zu hohe
Verfestigung in das Stahlband eingebracht wird, was sich wiederum negativ auf die Umformeigenschaften auswirken würde. Des Weiteren könnten Dressiergrade D von mehr 0,7 % zu einer Rauheit Ra führen, die außerhalb des im Hinblick auf die angestrebten Oberflächeneigenschaften
erfindungsgemäß vorgegebenen Bereichs der Rauheiten lägen. Um bei besonders breiten Stahlflachprodukten, d. h.
Stahlflachprodukten mit einer Breite von typischerweise 1500 mm und mehr, die erfindungsgemäß vorgegebene
Oberflächenstruktur mit hoher Betriebssicherheit zu
erzeugen, kann der Dressiergrad D auf mindestens 0,5 % eingestellt werden. Soll jeder negative Effekt des
Dressierwalzens vermieden werden, so kann dazu der
Dressiergrad D auf maximal 0,6 % begrenzt werden. Letzteres bietet sich insbesondere dann an, wenn die
Legierungsbestandteile des Stahls, aus dem ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt besteht, jeweils mit Gehalten vorhanden sind, die in den oben als besonders vorteilhaft herausgestellten Bereichen liegen.
Damit durch das Dressierwalzen in die Oberfläche des Stahlflachprodukts eine Oberflächenstruktur eingeprägt wird, die den im Hinblick auf die Lackierungseigenschaften optimierten erfindungsgemäßen Vorgaben entspricht, weist die auf die betreffende Oberfläche des Stahlflachprodukts wirkende Dressier-Arbeitswalze eine Rauheit Ra von 1,0 - 2,5 ym und eine Spitzenzahl RPc von mindestens 100 pro cm auf. Wäre die Rauheit Ra der Arbeitswalze kleiner als 1,0 ym oder größer als 2,5 ym, so können auf dem
Stahlflachprodukt die erfindungsgemäßen Werte von Ra und RPc nicht innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen
appliziert werden. Umform- und Lackiereigenschaften würden sich dementsprechend verschlechtern. Um in der Praxis zu gewährleisten, dass die erfindungsgemäß geforderten
Rauheitswerte Ra am Stahlflachprodukt betriebssicher erreicht werden, kann die Rauheit Ra der Dressier- Arbeitswalze auf 1,2 - 2,3 ym eingestellt werden.
Die Spitzenzahl RPc der Dressier-Arbeitswalzenoberfläche beträgt mindestens 100 pro cm, wobei höhere Spitzenzahlen RPc, wie Spitzenzahlen RPc der Arbeitswalze von mindestens 110 pro cm, insbesondere mehr als 130 pro cm, besonders vorteilhaft sind. Indem hohe Spitzenzahlen RPc von 100 pro cm und mehr an der mit dem Stahlflachprodukt in Kontakt kommenden Umfangsfläche der Dressier-Arbeitswalze
vorgesehen sind, ist sichergestellt, dass unter Anwendung der voranstehend erläuterten, den erfindungsgemäßen
Vorgaben entsprechenden Dressierparameter die geforderte Spitzenanzahl RPc auf das jeweils dressiergewalzte
Stahlflachprodukt übertragen werden.
Damit sich auf der jeweiligen Oberfläche des
Stahlflachprodukts eine Oberflächenstruktur mit
stochastischer Verteilung der Spitzen und Täler ausbildet, ist auch die Oberflächenstruktur der mit dem
Stahlflachprodukt in Kontakt kommenden Umfangsfläche der Dressier-Arbeitswalze entsprechend stochastisch
ausgebildet .
Die erfindungsgemäß vorgesehene Oberflächenstruktur lässt sich beispielsweise in an sich bekannter Weise mittels der für die gezielte Aufrauung von Dressierwalzen etablierten EDT-Technik ( "EDT " = Electro Discharge Texturing) im cap(-)- oder Puls (+) -Verfahren herstellen. Eine
detaillierte Erläuterung dieser Verfahren findet sich in der Dissertation von Henning Meier, "Über die Aufrauhung von Walzenoberflächen mit Funkenentladungen", TU
Braunschweig 1999, Shaker Verlag 1999.
Die EDT-Technik basiert darauf, dass die Walzenoberfläche durch Funkenerosion aufgeraut wird. Zu diesem Zweck wird die Dressier-Arbeitswalze in einem Tank, in dem sich ein Dielektrikum befindet, an einer Elektrode vorbeigeführt. Durch Funkenüberschlag werden kleine Krater in die
Walzenoberfläche geschlagen. Bei Schaltung der Elektrode als Anode (+) (d. h. der Strom fließt von der Walze weg zur Elektrode hin) entstehen auf der Walze sehr inhomogene Krater, was mit einer höheren Spitzenzahl einhergeht. Im umgekehrten Fall (d. h. Schaltung der Elektrode als Kathode (-) ) fließt der Strom zur Walze hin. Resultate sind glatte Krater .
Die cap (-) -Variante der EDT-Technik beruht auf einer
Kondensatorentladung, zu der es kommt, sobald die Elektrode nah genug an der Walze ist. Das cap-Verfahren produziert eine stochastische Textur auf den Arbeitswalzen, da die Kondensatorkapazität unterschiedlich stark schwankt
(zwischen 30 % und 100 %) und somit unterschiedlich große Löcher in das Walzenmaterial geschossen werden.
Der Puls (+) -Variante der EDT-Technik liegt ein Prinzip zugrunde, bei dem immer die gleiche Energiemenge auf die zu texturierende Walze aufgebracht wird. Hierdurch bildet sich eine stochastische Oberflächentextur mit größerer
Regelmäßigkeit aus, die jedoch eine für die
erfindungsgemäßen Zwecke ausreichend stochastische
Verteilung der Vertiefungen und Spitzen bietet.
Anschließend an die Aufrauung kann die erfindungsgemäße Arbeitswalze optional eine Nachbehandlung erfahren. Bei dieser werden stark herausragende Spitzen der
Oberflächenstruktur abgeschliffen, um Verunreinigungen der Stahlflachproduktoberfläche durch abgebrochene Spitzen zu reduzieren. Die Nachbehandlung kann als SuperFinish- Behandlung durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich um eine Feinstbearbeitung mit dem Ziel, Spitzen, die über den Mittelwert der Rautiefe herausstehen, abzutragen bzw. deren Anzahl auf ein Minimum zu reduzieren. Möglichkeiten der praktischen Umsetzung des SuperFinish-Verfahrens sind beispielsweise aus der DE 10 2004 013 031 AI oder der EP 2 006 037 Bl bekannt. Die Spitzenzahl verändert sich durch die jeweilige Nachbehandlung vernachlässigbar gering. Die Oberfläche wird jedoch vergleichmäßigt und der Traganteil erhöht. Dies schlägt sich in einem negativen Rsk-Wert nieder (= Schiefe der Rauheitsverteilung) . Bei hohen Rsk- Werten ist die Rauheit demnach ungleichmäßig verteilt, wohingegen geringe bzw. negative Rsk-Werte mit einer sehr gleichmäßigen Rauheitsverteilung einhergehen.
Die Dressier-Arbeitswalzen können schlussendlich vor ihrem Einsatz in bekannter Weise hartverchromt werden, um ihre Verschleißbeständigkeit zu optimieren.
Aus betrieblicher Sicht vorteilhaft ist es, die
Arbeitsschritte b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens unterbrechungsfrei im kontinuierlichen Durchlauf zu
absolvieren. Hierzu werden die Wärmebehandlungseinrichtung (Arbeitsschritt b) ) und das für den Arbeitsschritt c) erforderliche Dressierwalzgerüst in einer Linie
aufgestellt. Das gemäß Dressierwalzen gemäß Arbeitsschritt c) des nach dem Arbeitsschritt b) abgekühlten und aus der Wärmebehandlungseinrichtung austretenden Stahlflachprodukts wird dann in einem einzigen Dressierstich ausgeführt. Soll das Dressierwalzen dagegen off-line, d. h. unabhängig vom Ablauf der Wärmebehandlung ausgeführt werden, können auch mehrere Dressierwalzstiche ausgeführt werden, wobei sich auch hier zeigt, dass optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn das Off-Line-Dressierwalzen in nur einem Stich
absolviert wird.
Der optionale Einsatz eines Dressiermediums
(Nassdressieren) kann Vorteile im Hinblick auf eine
Reinigungs- oder Schmierwirkung beim Dressierwalzen haben. Ein Trockendressieren kann demgegenüber den Vorteil haben, dass das Stahlflachprodukt mit keinem Benetzungsmedium in Kontakt kommt und in Folge dessen auch die Gefahr von
Korrosionsbildung bei einer anschließenden Lagerung oder Weiterverarbeitung des Stahlflachprodukts minimiert ist.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, ein Stahlflachprodukt mit den oben genannten erfindungsgemäßen mechanischen Werkstoffeigenschaften zu erzeugen, welches gleichzeitig die erfindungsgemäße
Oberflächenstruktur über die komplette Bandbreite aufweist (vollständig ausdressiert) . Durch die erfindungsgemäße Oberflächentexturierung, welche durch den erfindungsgemäßen Vorgaben entsprechende Rauheitswerte Ra und Spitzenzahlen RPc gekennzeichnet ist, lässt sich ein deutlich besserer Lackglanz erzeugen gegenüber einem Vergleichsprodukt mit nicht-erfindungsgemäßer Oberflächentexturierung .
Dies soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer lackierten Oberfläche eines aus einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt geformten Automobil-Karosseriebautei1s ;
Fig. 2 einen Ausschnitt einer lackierten Oberfläche eines aus einem nicht erfindungsgemäßen
Stahlflachprodukt geformten Automobil- Karosseriebauteils;
Fig. 3 den schematischen Verlauf einer erfindungsgemäßen
Wärmebehandlung (Arbeitsschritt b) ) . Es sind kaltgewalzte, walzharte Stahlflachprodukte in Form von Stahlbändern Bl - B12 aus Stählen Sl - S6
bereitgestellt worden, die die in Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung aufwiesen.
Die Stahlflachprodukte wurden in verschiedenen Abmessungen in einem kontinuierlich arbeitenden Wärmebehandlungsofen der RTF-Bauart wärmebehandelt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend in-line dressiergewalzt.
Die Wärmebehandlung umfasst ein rekristallisierendes
Glühen, bei dem die Stahlbänder Bl - B12 auf eine
Haltetemperatur Tl von 835 °C ± 15 °C erwärmt worden sind, auf der sie über eine Haltezeit Tl von 60 s gehalten worden sind .
Nach dem rekristallisierenden Glühen sind die Stahlbänder Bl - B12 einer Überalterungsbehandlung unterzogen worden. Dazu sind sie von der Haltetemperatur Tl aus mit einer Abkühlgeschwindigkeit CR1 von 8,5 °C/s auf eine
Überalterungsstarttemperatur T2 abgekühlt worden, die 530 ± 15 °C betrug.
Ausgehend hiervon sind die Stahlbänder Bl - B12 dann jeweils über eine Überalterungsdauer t2 von 302 Sekunden auf eine Überalterungsendtemperatur T3 abgekühlt worden, die 280 ± 15 °C betrug. Die Abkühlgeschwindigkeit CR2, mit der die Stahlbänder Bl - B12 von der
Überalterungsstarttemperatur T2 auf die
Überalterungsendtemperatur T3 abgekühlt worden sind, betrug 0,82 °C/s. Während der gesamten Wärmebehandlung sind die Stahlbänder Bl - B12 unter einer Glühatmosphäre gehalten worden, die aus 4 Vol.-% H2 und als Rest aus N2 und unvermeidbaren Verunreinigungen bestand. Ihr Taupunkt war auf -45 °C ± 2 °C eingestellt.
Nach Ende der Überalterungsbehandlung und vor dem Austritt aus dem Durchlaufofen sind die Stahlbänder Bl - B12 noch unter der Schutzgasatmosphäre mit einer
Abkühlgeschwindigkeit CR3 von 3,5 °C/s auf Raumtemperatur abgekühlt und im kontinuierlich fortgesetzten Durchlauf in ein für das Dressierwalzen vorgesehenes Quarto-Walzgerüst mit Stützwalzen und Dressier-Arbeitswalzen geleitet worden. Die Dressier-Arbeitswalzen des Dressierwalzgerüsts wurden stets im cap(-) -Modus mittels EDT-Technik aufgeraut und in an sich bekannter Weise einer Hartverchromung unterzogen. Alle Dressierwalzversuche wurden ohne den Einsatz eines Dressiermittels durchgeführt (Trockendressieren) .
Die Parameter des Dressierwalzens (Dressiergrad D, Rauheit Ra_W und Spitzenzahl RPc_W der mit den Stahlbändern jeweils in Kontakt kommenden Umfangsfläche der Dressier- Arbeitswalzen) sowie die für die Stahlbänder Bl - B12 ermittelte Breite b, Dicke d, Dehngrenze Rp0,2,
Zugfestigkeit Rm, Dehnung A80 und der n-Wert sind in
Tabelle 2 angegeben. Die mechanischen Eigenschaften wurden im quasi-statischen Zugversuch gemäß DIN 6892 mit
Probenlage längs zur Walzrichtung ermittelt.
Ebenso sind in Tabelle 2 die für die Oberflächen der
Stahlbänder Bl - B12 ermittelte Rauheit Ra und Spitzenzahl RPc aufgeführt. Die arithmetischen Mittenrauheiten Ra, Ra_W und Spitzenzahl RPc, RPc_W wurden stets gemäß Stahl-Eisen- Prüfblatt (SEP) 1940 mittels eines elektrischen
Tastschnittgerätes nach ISO 3274 gemessen.
Die Eigenschaften der Stahlbänder Bl und B9 zeigen, dass durch höhere Spitzenzahlen RPc bessere Wsa-Werte erreicht werden .
Die nicht erfindungsgemäßen Stahlbänder Bll und B12 belegen die Bedeutung des Dressiergrads für den Erfolg der
Erfindung .
Zusätzlich sind für die Oberflächen der Stahlbänder Bl - B12 die Wsa-Werte bestimmt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 eingetragen. Sie bestätigen, dass die
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele einen Wsa-Wert < 0,40 ym erzielen und so optimale Voraussetzungen für einen besonders guten Lackglanz bieten. Die Messung des Welligkeitskennwertes Wsa erfolgte gemäß Stahl-Eisen- Prüfblatt (SEP) 1941, gemessen wurde an einer Stahlprobe, die im Marciniak-Tiefungsversuch 5 % plastische Dehnung erfuhr .
Fig. 1 und Fig. 2 illustrieren dies anhand einer
Gegenüberstellung von Bauteilen, welche aus einem
erfindungsgemäßen und einem nicht-erfindungsgemäßen
Stahlflachprodukt durch Umformen und Lackieren hergestellt wurden. Das nicht erfindungsgemäße, in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel, das aus dem die erfindungsgemäßen Anforderungen nicht erfüllenden Stahlband B3 erzeugt worden ist, zeigt nach dem Lackieren einen deutlich schlechteren Lackglanz als das in Fig. 1 dargestellte Beispiel, das aus dem erfindungsgemäßen Stahlband Bl geformt worden ist.
Stahl C Si Mn P AI Ti S Cr Nb V Mo N Cu Ni B Sn
S1 0,0019 0,005 0, 1 1 0,010 0,029 0,072 0,007 0,032 0,001 0,001 0,004 0,0017 0,014 0,021 0,0002 0,004
S2 0,0015 0,006 0, 13 0,010 0,026 0,069 0,009 0,045 0,001 0,001 0,006 0,0026 0,017 0,022 0,0002 0,007
S3 0,0023 0,005 0,09 0,008 0,024 0,075 0,005 0,030 0,001 0,001 0,009 0,0027 0,017 0,027 0,0002 0,004
S4 0,0025 0,006 0,09 0,008 0,024 0,073 0,007 0,024 0,001 0,002 0,004 0,0037 0,010 0,016 0,0002 0,005
S5 0,0020 0,005 0, 1 1 0,010 0,026 0,072 0,007 0,028 0,001 0,003 0,003 0,0025 0,01 1 0,015 0,0002 0,006
S6 0,0016 0,007 0, 1 1 0,006 0,029 0,073 0,006 - - - - 0,0020 0,01 1 0,017 0,0002 0,004
Angaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen
Tabelle 1
Figure imgf000034_0001
*) Beim Beispiel B1 1 zeigte das Stahlflachprodukt eine ausgeprägte Streckgrenze Reh, deren Wert hier angegeben ist.
Tabelle 2

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kaltgewalztes und rekristallisierend geglühtes
Stahlflachprodukt mit ferritischer Gefügestruktur, das aus einem Stahl mit folgender Zusammensetzung besteht (in Gew. -%) :
C: 0,0001 - 0,003 %,
Si : 0, 001 - 0, 025 %,
Mn: 0,05 - 0,20 %,
P: 0,001 - 0,015 %,
AI : 0, 02 - 0, 055 %,
Ti: 0,01 - 0,1 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Stahl zusätzlich folgende optionale
Legierungselemente enthalten kann:
Cr: 0, 001 - 0,05 %,
V: bis zu 0,005 %,
Mo : bis zu 0,015 %,
N: 0,001 - 0,004 % und das
eine Dehngrenze Rp0,2 von bis zu 180 MPa,
eine Zugfestigkeit Rm von bis zu 340 MPa,
eine Bruchdehnung A80 von mindestens 40 %,
einen n-Wert von mindestens 0,23
sowie an mindestens einer seiner Oberflächen eine arithmetische Mittenrauheit Ra von 0,8 - 1,6 ym und eine Spitzenzahl RPc von mindestens 75 1/cm aufweist, wobei die die Mittenrauheit Ra und die Spitzenzahl RPc bedingenden, in die Oberfläche eingeformten Vertiefungen und Spitzen stochastisch verteilt vorliegen.
2. Stahlflachprodukt nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s es mit einer durch elektrolytisches Beschichten aufgetragenen metallischen Schutzschicht belegt ist.
3. Stahlflachprodukt nach einem der voranstehenden
Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s es mit einer anorganischen Beschichtung belegt ist.
4. Stahlflachprodukt nach einem der voranstehenden
Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s es höchstens 1 mm dick und mindestens 1000 mm breit ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 4 ausgebildeten Stahlflachprodukts umfassend folgende Arbeitsschritte:
a) Bereitstellen eines walzharten, kaltgewalzten
Stahlflachprodukts mit ferritischer Gefügestruktur, das aus einem Stahl mit folgender Zusammensetzung besteht (in Gew.-%):
C: 0,0001 - 0,003 %,
Si : 0, 001 - 0, 025 %,
Mn: 0,05 - 0,20 % ,
P: 0,001 - 0, 015 %,
AI: 0,02 - 0,055 %, Ti: 0,01 - 0,1 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Stahl zusätzlich folgende optionale
Legierungselemente enthalten kann:
Cr: 0, 001 - 0,05 %,
V: bis zu 0,005 %,
Mo : bis zu 0,015 %,
N: 0,001 - 0,004 % ; im kontinuierlichen Durchlauf durch einen Glühofen erfolgendes Wärmebehandeln des Stahlflachprodukts unter einer Glühatmosphäre, die bei einem Taupunkt von -10 °C bis -60 °C aus 1 - 7 Vol.-% H2 und als Rest aus N2 und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
- wobei das Stahlflachprodukt zum
rekristallisierenden Glühen
- bis zu einer Haltetemperatur Tl von 750 - 860 °C aufgeheizt wird,
- bei der Haltetemperatur Tl für eine Zeit tl von 30 - 90 s gehalten wird,
- wobei das Stahlflachprodukt für eine anschließende Überalterungsbehandlung
- von der Haltetemperatur Tl mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit CR1 von 2 - 100 °C/s auf eine Überalterungsstarttemperatur T2 von 400 - 600 °C abgekühlt wird,
- nach dem Abkühlen auf die
Überalterungsstarttemperatur T2 über eine Zeit t2 von 30 - 400 s mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit CR2 von 0,5 - 12 °C/s auf eine Überalterungsendtemperatur T3 von 250 - 350 °C abgekühlt wird, und
- wobei das Stahlflachprodukt nach dem Abkühlen auf die Überalterungsendtemperatur T3 mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit CR3 von 1,5 - 5,0 °C/s auf Raumtemperatur abgekühlt wird; c) Dressierwalzen des rekristallisierend geglühten
Stahlflachprodukts mit einem Dressiergrad D von 0,4
- 0,7 % unter Verwendung einer Dressier- Arbeitswalze, deren mit dem Stahlflachprodukt in Kontakt kommende Umfangsflache eine arithmetische Mittenrauheit Ra von 1,0 - 2,5 ym und eine
Spitzenanzahl RPc von mindestens 100 1/cm besitzt, wobei die die Mittenrauheit Ra und die Spitzenzahl RPc bedingenden, in die Oberfläche der Dressier- Arbeitswalze eingeformten Vertiefungen und Spitzen stochastisch verteilt vorliegen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die
Haltetemperatur Tl 800 - 850 °C beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Überalterungsstarttemperatur T2 400 - 550 °C beträgt .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Taupunkt der Glühatmosphäre -15 °C bis -50 °C beträgt .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Dressierwalzen als Nassdressierwalzen ausgeführt wird, bei dem in Förderrichtung des Stahlflachprodukts vor der Dressier-Arbeitswalze eine Dressierflüssigkeit mindestens auf die Oberfläche des Stahlflachprodukts aufgebracht wird, auf die die Dressier-Arbeitswalze wirkt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Dressiergrad D 0,5 - 0,6 % beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die arithmetische Mittenrauheit Ra der mit dem
Stahlflachprodukt in Kontakt kommenden Umfangsfläche der Dressier-Arbeitswalze 1,2 - 2,3 ym beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Spitzenzahl RPc der mit dem Stahlflachprodukt in Kontakt kommenden Umfangsfläche der Dressier- Arbeitswalze mindestens 130 1/cm beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Arbeitsschritte b) und c) in einer
unterbrechungsfreien Abfolge absolviert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Stahlflachprodukt nach dem Dressierwalzen mit einer metallischen Beschichtung auf Basis von Zn belegt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die metallische Beschichtung durch elektrolytisches Verzinken auf das Stahlflachprodukt aufgebracht wird.
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