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Patent Searching and Data


Title:
STEEL BAND WITH GOOD FORMING PROPERTIES AND METHOD FOR PRODUCING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/040765
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing band-shaped steel for components which are produced by drawing and ironing. The invention also relates to a steel band which can be drawn or ironed and which has been produced by the inventive method. The hot strip is cold-worked in one or more steps at a ratio of the cold roll of at least 86 %. Furthermore, at least one side of the band material is provided with a galvanically produced coating containing Ni, Co, Cu, Fe, Sn, In, Pd, Bi and/or the alloys thereof or with a roll-bonded coating containing Cu and/or brass and/or the alloys thereof. The aim of the invention is to carry out the inventive method with the fewest processing steps possible and with low production costs. The method therefore comprises the steps: etching, cold rolling in one or two steps, annealing the coiled band (coil-annealing), optionally rerolling the band. The hot strip preferably contains boron with a percentile of 0.0013 and 0.0060 percent by weight, whereby the weight ratio of boron to nitrogen amounts to 0.5 to 2.5.

Inventors:
Pfeifenbring, Karlfried (Swakopmunder Strasse 18b, Duisburg, D-47249, DE)
Munera, Andrew E. (1229 Shawnee Trail, Youngstown, OH, 44511, US)
Schmidt, Ferdinand (Kammerathsfeldstrasse 56, Düsseldorf, D-40593, DE)
Van Der, Mije Rob (Hobbemaplantsoen 33, KD Heerhugowaard, NL-1701, NL)
Neeft, Jaap (Jonkheer Geverslaan 16, NL-194 KH Heemskerk, NL)
Schölich, Uwe (Rosenhügel 100, Köln, D-51143, DE)
Application Number:
PCT/EP1999/010272
Publication Date:
July 13, 2000
Filing Date:
December 22, 1999
Export Citation:
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Assignee:
HILLE & MÜLLER GMBH & CO. (Am Trippelsberg 48, Düsseldorf, D-40589, DE)
Pfeifenbring, Karlfried (Swakopmunder Strasse 18b, Duisburg, D-47249, DE)
Munera, Andrew E. (1229 Shawnee Trail, Youngstown, OH, 44511, US)
Schmidt, Ferdinand (Kammerathsfeldstrasse 56, Düsseldorf, D-40593, DE)
Van Der, Mije Rob (Hobbemaplantsoen 33, KD Heerhugowaard, NL-1701, NL)
Neeft, Jaap (Jonkheer Geverslaan 16, NL-194 KH Heemskerk, NL)
Schölich, Uwe (Rosenhügel 100, Köln, D-51143, DE)
International Classes:
B21B3/00; B21B37/76; C21D8/04; C21D9/48; C22C38/00; C22C38/04; C23C2/02; C23C2/26; C23C2/40; C23C26/00; (IPC1-7): C21D8/04; B32B15/01; C22C38/00
Attorney, Agent or Firm:
STENGER, WATZKE & RING (Kaiser-Friedrich-Ring 70, Düsseldorf, D-40547, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Stahlband für durch Tiefziehen oder Ab streckziehen hergestellte Teile, bei dem ein Warmband einoder mehrstufig und mit einem Kaltwalzgrad von mindestens 86% kaltverformt wird, wobei zumindest die eine Seite des Bandmaterials mit einem galvanisch herge stellten Überzug enthaltend Ni, Co, Cu, Fe, Sn, In, Pd, Bi und und/oder deren Legierungen oder mit einem walzplattierten Überzug enthaltend Cu und/oder Messing und/oder deren Legierungen versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte nach dem Warmwalzen beinhalten das Beizen, das einoder zweistufige Kaltwalzen, das Glühen des Bandes in aufgewik keltem Zustand (CoilGlühen) und ggf. das Nachwalzen des Bandes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband Bor mit einem Anteil zwischen 0,0013 und 0,0060 Gew.% enthält, und daß das Gewichtsverhältnis von Bor zu Stickstoff 0,5 bis 2,5 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boranteil zwischen 0,0013 und 0,0030 Gew.% beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß <BR> <BR> <BR> das Warmwalzen mit einer Walzendtemperatur von über 870°C und einer<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Haspeltemperatur von unter 710°C erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der senkrechten Anisotropie A r des Bandes nach dem CoilGlü hen nicht mehr als +/0,12 beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Gewichtsanteile in dem Warmband : Gew.% Gew.% minimal maximal C 0,010 0,065 Mn 0,100 0,275 P 0,050 S 0,050 Si 0,060 N 0,0060 B ppm 0,0013 0,0030.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Warmband vor dem Kaltwalzen eine Stärke von 1,2 mm bis 8 mm hat.
8. Tiefziehoder abstreckziehfähiges Stahlband, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.
Description:
Stahlband mit guten Umformeigenschaften sowie Verfahren zum Herstellen desselben Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung von Stahlband für durch Tiefziehen oder Abstreckziehen hergestellte Teile, bei dem ein Warmband ein-oder mehrstufig und mit einem Kaltwalzgrad von mindestens 86° kalt verformt wird, wobei zumindest die eine Seite des Bandmaterials mit einem galvanisch her- gestellten Überzug enthaltend Ni, Co, Cu, Fe, Sn, In, Pd, Bi und/oder deren Legierungen oder mit einem walzplattierten Überzug, enthaltend Cu und/oder Messing und/oder deren Legierungen versehen wird.

Kaltgewalztes Stahlband wird vielfach zur Herstellung von rotationssymmetrisch kalt umgeformten Teilen wie z. B. Batteriehülsen verwendet. Die bei der Kaltum- formung angewandten Verfahren sind einerseits das Tiefziehen und andererseits das Abstreckziehen, wobei letzteres auch als DI-Verfahren (drawing and ironing) bezeichnet wird.

Angesichts der steigenden Anforderungen an die Anwendungs-und Gebrauchsei- genschaften derartiger Bandstähle werden zunehmend bessere mechanische Ei- genschaften und insbesondere verbesserte Umformeigenschaften gefordert. Eine gute Umformbarkeit zeichnet sich durch möglichst hohe, die Tiefziehbarkeit kenn- zeichnende r-Werte für die Ansiotropie aus sowie hohe, die Streckziehbarkeit kennzeichnende n-Werte sowie hohe Dehnungswerte. Von Vorteil kann es auch sein, daß die Umformeigenschaften in den verschiedenen Richtungen, d. h. in Längsrichtung, Querrichtung und Diagonalrichtung, möglichst gleich und damit weitgehend isotrop sind. Die Vorteile isotroper Eigenschaften des Stahlblechs drücken sich im wesentlichen in einer G ! eichmäßigkeit des Stoffflusses beim Tiefziehen bzw. Abstreckziehen aus, so daß es zu keiner oder nur einer geringen Zipfelbildung kommt, was wiederum zu einer Reduzierung des Blechverschnittes führt.

Zur Erzielung eines annähernd isotropen Umformens wird zudem ein Stahlblech mit geringen Dickentoleranzen in einem möglichst texturfreien und homogen ge- walzten Band oder Blech benötigt.

Die unerwünschte Zipfelbildung und deren Ursachen sind eingehend in der Zeit- schrift"Blech, Rohre, Profile"9/1977 auf den Seiten 341 bis 346 erläutert. Be- schrieben ist dort auch, daß sich ein zipfelfreies Material üblicherweise nur durch Normalisierungsglühen in einem Durchlaufglühofen bei Temperaturen um etwa 1000°C erreichen iäßt. Der Betrieb eines Durchlaufofens bei diesen hohen Tem- peraturen ist jedoch mit hohen Investitions-und Betriebskosten verbunden.

Aus der DE-38 03 064 C1 ist es bekannt, bei Rundkornstählen niedrige Werte für die Anisotropie und damit eine geringe Zipfelneigung dadurch zu erreichen, daß der Stahl einen erhöhten Titangehalt von bis zu 0,04 Gew.-% bei einem Kaltwalz- grad von über 80% enthält. Mit solch hohen Abwalzgraden werden jedoch Grenz- werte für die Streckgrenze des Stahls von weit über 250 N/mm2 erreicht. Des wei- teren sind die durch Zugabe von Titan stabilisierten Stähle dafür bekannt, hohe Rekristallisationstemperaturen zu erfordern, was, würde man ein solches Stahl- band in aufgewickeltem Zustand glühen (Coil-Glühen), zu einer deutlichen Kle- beneigung der einzelnen Bandschichten führen würde. Die damit einhergehenden Beschädigungen an der Oberfläche des Bandes sind jedoch bei hochwertigen Produkten unerwünscht bzw. würden bei diesen zu einer hohen Ausfallrate führen.

Der Einsatz von kontinuierlich betriebenen Bandglühöfen bei der Herstellung von Stahlblech für durch Ziehen oder Abstreckziehen hergestellte Teile ist auch aus den Druckschriften US-5,078,809, WO 98/06881 und EP 0 822 266 A1 bekannt. In der letztgenannten Druckschrift ist ein Stahl mit geringem Kohlenstoffanteil be- schrieben, dessen Stahlanalyse zusätzlich Bor aufweist, und zwar in einem Anteil zwischen 0,0005 und 0,0015 Gew.-%. Die vorgenannte untere Grenze beruht auf dem Erfordernis, durch die Zugabe von Bor zu der Stahlschmelze die Wider- standsfähigkeit des Stahlblechs gegenüber Korrosion zu erhöhen. Die obere Grenze von 0,0015 Gew.-% wird in der EP 0 822 266 A1 mit dem Umstand be- gründet, daß bei höheren Boranteilen mit Umformdefekten beim Herstellen zylin- drischer Teile zu rechnen ist.

In der DE-195 47 181 C1 schließlich ist ein Stahl mit Anteilen an Titan, Vanadium oder Niob beschrieben, wobei aufgrund von bestimmten Warmwalzbedingungen unterhalb des Gammabereichs des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms und aufgrund einer hohen Haspeltemperatur im Warmband eine Art Mischkorn erzielt wird. Bei Abwalzgraden zwischen 50 und 85% führt dieses Mischkorn zu einer verringerten Zipfelneigung, jedoch auch zur Bildung groben, zeiligen Zementits, der beim Tiefziehen dünner Teile mit hohen Oberflächenansprüchen zu unerwünschten Strukturen an der Oberfläche des Bandes und damit in der Praxis zu einem Aus- schuß führt.

A u f g a b e der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu entwickeln, das im Hinblick auf die Anisotropie den durch ein Normalglühen erzielten Materialeigenschaften sehr nahe kommt, zugleich jedoch zu relativ geringeren Fertigungskosten betrieben werden kann und dabei mit möglichst weni- gen Prozeßschritten auskommt. Nach dem Glühen soll ein globulares Korn erzielt werden, ferner soll das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stahlband keine Nachteile aufgrund von Alterung oder höheren mechanisch- technologischen Werten bei hohen Abwalzgraden aufweisen.

Erfindungsgemäß wird hierzu bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die nach dem Warmwalzen durchgeführten Verfahrensschritte beinhalten -das Beizen -das ein-oder zweistufige Kaltwalzen -das Glühen des Bandes in aufgewickeltem Zustand (Coil-Glühen) -ggf. das Nachwalzen des Bandes.

Vorzugsweise enthält das Warmband Bor mit einem Anteil zwischen 0,0013 und 0,0060 Gew.-%, wobei das Gewichtsverhältnis des Bor zum Stickstoff 0,5 bis 2,5 beträgt. Insbesondere angestrebt ist ein Bor-Anteil zwischen 0,0013 und 0,0030 Gew.-%.

Zur Erzielung eines gleichmäßigen Gefüges des Bandmaterials erfolgt das Warmwalzen vorzugsweise mit einer Walzentemperatur von über 870°C und einer Haspeltemperatur von unter 710°C.

Zur Erzielung einer geringen Zipfelhöhe beim Tiefziehen bzw. Abstreckziehen und insbesondere einer relativen Zipfelhöhe von maximal 2,5% sollte der Wert der <BR> <BR> senkrechten Anisotropie A r des Bandes nach dem Coil-Glühen nicht mehr als +/- 0,12 betragen.

Mit der Erfindung wird schließlich ein tiefzieh-oder abstreckziehfähiges Stahlband vorgeschlagen, welches gemäß einem Verfahren nach mindestens einem der Verfahrensansprüche hergestellt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein tiefzieh-oder abstreckziehfähiges Stahlband nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend anhand eines Beispiels erläutert.

Ausgangsmaterial ist ein Warmband mit einer Ausgangsstärke von 1,2 bis 8 mm, vorzugsweise 2,0 bis 2,5 mm. Die Stahlanalyse des verwendeten Warmbandes ist in einer ersten Ausführungsvariante wie folgt : Gew.-% Gew.-% minimal maximal 0,010 0,065 Mn 0,100 0,275 0,040 S 0,040 Si 0,050 N 0,0040 AI (säurelöslich) 0,070 B ppm 0,0013 0,0060 Ce 0, 100 Sn 0,100 Cr 0, 100 Ni 0,100 Mo 0,030 Fe Rest B/N (Verhältnis) 0,5 2,5 Nach einer zweiten Ausführungsvariante, die besonders bevorzugt ist, ist die Stahizusammensetzung wie folgt : Gew.-% Gew.-% minimal maximal C 0, 010 0,040 Mn 0, 140 0,200 P 0,020 S 0 020 Si 0,030 N 0,0025 Al (säurelöslich) 0,035 B m 0,0013 0,0030 Cu 0,040 Sn 0,010 Cr < 0, Ni 0,040 Mo 0,010 Fe Rest B/N (Verhältnis) 0, 8 Das Warmwalzen des Bandes erfolgt mit einer Walzendtemperatur von über 870°C und einer Haspeltemperatur von unter 710°C, um so ein besonders gleich- mäßiges Gefüge des Stahlbandes sicherzustellen. Bei Versuchen konnte festge- stellt werden, daß die Grenzwerte für die Streckgrenze zwischen Rand und Mitte des Bandes um weniger als 15 N/mm2 streuen.

Bei höheren als den angegebenen Boranteilen steigen die erforderlichen Warm- walzkräfte deutlich an. Bei Borgehalten unterhalb 0,0060 Gew.-% ppm kann dem- gegenüber mit moderaten Warmwalzkräften gearbeitet werden. Dies führt auch dazu, daß die Dickentoieranz über der Breite des Bandes aufgrund der dann deut- lich niedrigeren Walzendurchbiegung vermindert wird.

Das warmgewalzte Band wird anschließend gebeizt und anschließend einem ein- oder zweistufigen Kaltwalzen unterzogen. Hierbei beträgt der Kaltwalzgrad 86 % oder mehr. Das Ausgangsmaterial mit einer Stärke von 1,2 bis 8 mm ! äßt sich auf diese Weise bis auf eine Enddicke von 0,1 bis 1,0 mm kaltwalzen. An das Kaltwal- zen schließt sich ein Rekristallisationsglühen im Coil, also ein Glühen des Bandes in aufgewickeltem Zustand an. Ein solches Rekristallisationsglühen kommt einem Normalglühen, wie dieses üblicherweise in Durchlauföfen bei gestrecktem Band durchgeführt wird, in den Wirkungen sehr nahe. Nach dem Coil-Glühen schließt sich noch ein Nachwalzen des Bandes an, um dessen Oberfläche zu verbessern und die mechanisch-technologischen Werte einzustellen.

Das Stahlband wird auf zumindest einer seiner beiden Oberflächen mit einem gal- vanisch hergestellten Überzug versehen. Dieser kann Ni, Co, Cu, Fe, Sn, In, Pd, Bi und/oder deren Legierungen enthalten. Im Rahmen des gesamten Prozeßablaufes kann sich das elektrolytische Veredeln an die erste oder auch an die zweite Stufe des Kaltwalzens anschließen, woraufhin dann in weiteren Schritten das G ! ühen im Coil sowie das Nachwalzen des Bandes erfolgt. Eine zusätzliche Glühstufe zwischen den beiden Kaltwalzstufen ist ebenfalls möglich.

Das Aufbringen der Beschichtung auf die zumindest eine Seite des Stahlbandes kann alternativ zu den beschriebenen Galvanisierungsverfahren auch durch Walz- plattieren von Metallfolien erfolgen. In diesem Fall wird nach dem Warmwalzen und Beizen des Stahlbandes zunächst walzplattiert und dann im Coil geglüht. Ggf. kann sich an das Glühen im Coil ein erneutes Kaltwalzen und ein zweites Glühen im Coil anschließen, bevor das Band schließlich zu Verbesserung der Oberfläche dem Nachwalzprozeß unterzogen wird.

Zum Walzplattieren eignen sich Schichten aus Kupfer und/oder Messing und/oder deren Legierungen. Schließlich kann das elektrolytisch oder durch Walzplattieren veredelte Band noch zusätzlich mit nichtmetallischen oder galvanischen Be- schichtungen versehen werden, um so besondere Wirkungen und Eigenschaften zu erzielen.

Bei Einsatz des Galvanisierungsprozeßes sollte die Dicke des gesamten galvani- schen Überzugs auf einer oder beiden Seiten des Stahlbandes 0,1 lim bis 8 pm betragen. Im Falle des Walzplattieren kann die Summe der einseitigen oder zwei- seitigen Schichten aus aufplattiertem Metall bis zu 50 % der Gesamtdicke des Bandes betragen.

Zur Erzielung einer geringen Zipfeligkeit des Stahlbandes werden die Parameter während des Kaltwalzens so eingestellt, daß sich im Anschluß an das einfache <BR> <BR> Glühen im Coil eine senkrechte Ansiotropie A r von max. +/-0,12 ergibt, was einer relativen Zipfelhöhe von max. 2,5 % entspricht. Hierbei stellt sich auch ein für das spätere Tiefziehen bzw. Abstreckziehen vorteilhaftes Rundkorngefüge aus globularem Korn ein.