WO2024046913A1 - Method for producing a cold-rolled flat steel product - Google Patents
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- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
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- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
- C23C2/022—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating
- C23C2/0224—Two or more thermal pretreatments
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
Definitions
- the invention relates to a method for producing a cold-rolled flat steel product with a ferritic basic structure and carbide precipitates based on Ti, Nb and/or V embedded in the ferritic basic structure.
- Cold rolling is typically performed to achieve both lower thickness and high surface quality and dimensional tolerance on the flat product.
- cold rolling results in both severe work hardening and the formation of strong texture (anisotropy) in terms of grain orientation and mechanical properties.
- These effects generally have a negative impact on the mechanical-technological properties of the end product and are eliminated by annealing at high temperatures (typically in the range 650 - 950 °C).
- high temperatures typically in the range 650 - 950 °C.
- recovery and recrystallization or transformation of the structure occur. Recovery involves the annihilation of crystallographic defects (e.g. dislocations) in the structure, which otherwise cause strain hardening. This typically occurs at lower temperatures compared to recrystallization and conversion.
- Multiphase steels offer a number of advantages for such applications. Due to their low alloying elements, multiphase steels are characterized by lower costs, good reproducibility, good recyclability and good suitability for processing processes (e.g. welding) compared to other materials. Furthermore, a wide range of structural components and consequently mechanical properties can be achieved with multi-phase steels by adjusting the chemical analysis and process conditions. This flexibility enables the use of multi-phase steels for components that have different requirements in terms of mechanical properties.
- the diffusion of alloying elements, especially carbon (C), during the annealing cycle is essential for the formation of the structural components and therefore the adjustment of the mechanical properties.
- C has different solubilities in different iron allotropes. Accordingly, C atoms must be redistributed between the newly formed phases during the structural transformation. The redistribution of C has a decisive influence on the formation of the new phases upon cooling and consequently the mechanical properties of the final product.
- the diffusion of alloying elements (including C) is a relatively slow process. For this reason, the cold-rolled flat steel product must be aged for an extended period of time (usually several minutes) at a specified annealing temperature.
- DE 10 2021 105 357 A1 describes a method for producing a generic cold-rolled flat steel product.
- the object of the invention is to provide a generic method which reduces or essentially avoids the use of fossil fuels.
- the teaching of the invention relates to a method for producing a cold-rolled flat steel product with a ferritic basic structure and carbide precipitates based on Ti, Nb and / or V embedded in the ferritic basic structure, comprising the steps: a) melting a steel consisting of Fe and unavoidable impurities in % by weight
- N up to 0.010%, with at least one or more microalloy elements from the group (Ti, Nb, V):
- Nb at least 0.040%
- V at least 0.040%, subject to the following conditions:
- the molten steel with an alloy composition within the ranges specified above is cast into a preliminary product, which in the classic production route can be a slab of standard dimensions.
- a preliminary product of a thin slab can also be produced from the steel by direct hot rolling of a continuous casting in a casting rolling plant or a preliminary product of a cast strip in a strip casting plant.
- the preliminary product in a casting-rolling plant or strip casting plant, can be further processed directly, that is, coming directly from the casting heat, so that the preliminary product is kept at a temperature or, if necessary, preheated to a temperature, for example in an equalization or preheating furnace, in which one The most complete homogenization possible is ensured and in which any precipitates that may have formed during casting dissolve (again) as completely as possible.
- the melt is cast into a preliminary product in a continuous casting plant, the cast and completely solidified strand is separated into several slabs of finite dimensions and finally the slabs are allowed to cool down to ambient temperature, in particular through natural cooling.
- the preliminary product or slab is used for further processing, for example in a walking beam furnace or using other suitable means Means reheated to a temperature. Otherwise, after casting, the slab is placed more slowly under a hood or directly in a walking beam furnace.
- the temperature when preheating and/or holding the preliminary product is at least 1150 ° C, in particular at least 1200 ° C, in order to ensure the most complete possible dissolution of any undesirable precipitates in the form of carbides/carbonitrides and/or nitrides in the preliminary product.
- the temperature for preheating and/or holding should not exceed 1350 °C in order to avoid partial melting and/or excessive scaling of the preliminary product.
- the temperature for preheating and/or holding is limited in particular to a maximum of 1275 °C.
- the preliminary product is hot-rolled into a hot-rolled flat steel product in one or more rolling stands (hot rolling mill) with a final hot rolling temperature between 850 and 980 °C.
- a hot rolling final temperature for producing the hot-rolled flat steel product of at least 850 ° C, in particular at least 870 ° C, is selected in order not to allow the forming resistance to increase too much.
- the final rolling temperature for producing the hot-rolled flat steel product is limited to a maximum of 980 °C.
- the hot-rolled flat steel product obtained is cooled to a coiling temperature of between 400 and 700 °C at a cooling rate of between 20 and 400 °C/s.
- the cooling rate of at least 20 °C/s is required to largely avoid the formation of pearlite and cementite and the formation of coarse precipitates that cannot be dissolved in the later process steps.
- a cooling rate above 400 °C/s does not bring any further advantages.
- the coiling temperature is at least 400 ° C, in particular at least 410 ° C, in order to prevent martensite formation and to promote the formation of a structure of bainite, bainitic ferrite and / or ferrite in the hot-rolled flat steel product.
- Martensite in the structure of the hot-rolled flat steel product would be transferred to the structure of the cold-rolled and annealed flat steel product and would be an undesirable phase in the structure of the cold-rolled flat steel product.
- the martensite in the structure of the hot-rolled flat steel product has a negative effect on both the cold-rollability of the hot-rolled flat steel product and the isotropy of the structure of the cold-rolled and annealed flat steel product.
- the reel temperature is limited to a maximum of 700 °C, in particular a maximum of 660 °C.
- the coiling temperature is usually at least 550 up to 600 °C so that carbides containing Ti, Nb and/or V can precipitate during the cooling of the coiled hot strip product.
- the carbides do not precipitate, meaning that the desired mechanical properties cannot be achieved. In the present case, it does not matter whether the precipitates already form in the hot-rolled flat steel product. In the event that no precipitates form in the hot-rolled flat steel product during the cooling of the hot strip product, they will form during the subsequent annealing of the cold-rolled flat steel product.
- the desired mechanical-technological properties can therefore also be achieved by coiling at a coiling temperature of at least 400 ° C, in particular at least 410 ° C.
- the hot-rolled flat steel product cooled to the coiling temperature, is coiled into a coil.
- the hot-rolled flat product is uncoiled from the coil and cold-rolled into a cold-rolled flat steel product with a degree of cold rolling between 5 and 80%.
- Cold rolling is necessary for high surface quality and dimensional tolerance, which is necessary for the intended use of the cold-rolled flat steel product for thin-walled components (e.g. body-in-white components).
- cold rolling leads to work hardening, which negatively affects the ductility and hole expansion ratio of the steel.
- cold rolling results in a dominant rolling texture, which leads to a pronounced anisotropy in mechanical properties and consequently a reduction in the hole expansion ratio.
- the influence of work hardening and rolling texture on the mechanical-technological properties cannot be fully recovered by subsequent annealing.
- LWB the thickness of the hot-rolled flat steel product
- LKB the thickness of the cold-rolled flat steel product (cold strip).
- the cold-rolled flat steel product is coiled into a coil.
- the cold-rolled steel flat product (cold strip) can have a thickness between 0.5 and 4 mm.
- the cold-rolled flat steel product is uncoiled from the coil and annealed in a continuous process.
- the annealing can take place, for example, in a multi-stage continuous annealing system, which includes the following steps:
- the annealing of the cold-rolled flat steel product has a significant influence on the setting of the mechanical-technological properties of the end product.
- the mechanical-technological properties of the end product are influenced by two changes in the structure during annealing: on the one hand, the recovery or recrystallization of the ferrite and/or bainitic ferrite grains and, on the other hand, the coarsening of those containing Ti, Nb and/or V excretions.
- the recovery or recrystallization and the coarsening of the precipitate have opposite effects on the hole expansion ratio.
- the recovery or recrystallization of the structure is necessary to at least partially eliminate the hardening caused by cold rolling, which would otherwise affect the hole expansion ratio and increase the tensile strength.
- the recovery or recrystallization only takes place at such high temperatures at which the Excretions can also become coarser quickly. This has a negative effect on both the hole expansion ratio and the tensile strength.
- the annealing of the cold-rolled flat steel product takes place faster and in a significantly shorter period of time compared to the annealing of a conventional multi-phase steel.
- the short glow time takes advantage of the different kinetics of recovery or recrystallization and coarsening of the precipitate. Depending on the temperature, recovery or recrystallization takes place in a few seconds, whereas the coarsening of the precipitation would require a comparatively longer time.
- the annealing time is sufficiently long to largely recover or recrystallize the structure, but short enough to prevent excessive coarsening of the precipitates.
- the cold-rolled flat steel product is heated to a temperature in the range between 800 to 900 °C at an average heating rate in the range > 100 to 1000 °C/s.
- a high heating rate can be achieved, for example, by inductive heating.
- Inductive heating is powered by electricity, which can preferably be generated by renewable energies (wind, water, sun) and thus has an advantageous effect on the CO 2 footprint. Much higher heating rates can be achieved through inductive heating compared to those which can be achieved through gas fired burner heating.
- the heating rate is at least > 100 °C/s, 120 °C/s, 150 °C/s, in particular at least 200 °C/s, 220 °C/s, 250 °C/s, preferably at least 300 °C/s , 320 °C/s, 350 °C/s to avoid excessive coarsening of the Ti, Nb and/or V-containing precipitates. Heating rates of more than 1000 °C/s have no advantage. A restriction to in particular a maximum of 900 °C/s, 800 °C/s, preferably a maximum of 700 °C/s, 600 °C/s, 500 °C/s would be possible.
- the “average” heating or cooling rate is to be understood as being related to the difference between an initial temperature (actual temperature) and a target temperature (target temperature) for the time required between the initial temperature and reaching the target temperature.
- the heating and cooling rate is not a constant value.
- existing annealing processes in steel production are very energy-intensive and involve high CO 2 emissions. Alternatives that do not use fossil fuels are therefore being pursued at high speed.
- a possible alternative for annealing thin sheet metal is inductive heating. This process occurs very quickly: the strip is heated at rates that are significantly higher than the heating rates that occur in conventional systems. In contrast to conventional annealing processes, the strip is held at the annealing temperature for a few seconds instead of minutes.
- inductive heating in steel production requires steel concepts that can achieve mechanical properties at a similar level to modern multi-phase steels through annealing over very short times.
- ferritic steels which are reinforced by very fine precipitates such as carbides or carbonitrides or intermetallic particles.
- the carbides or carbonitrides form either during the cooling of the coiled hot strip product or in the first stage of annealing the cold-rolled flat steel product.
- the creation of the final structure and consequently the setting of the mechanical-technological properties is therefore not dependent on slower diffusion processes. Due to the very short glow time, excessive coarsening of the precipitates can be avoided.
- the cold-rolled flat steel product is in the second stage of the annealing process at a temperature in the range between 800 to 900 ° C for a period of 0.1 held until 18 s.
- the setting of the annealing temperature and time in the second step is crucial both for sufficient recovery or recrystallization of the structure and for minimizing the coarsening of the precipitation.
- the structure At an annealing temperature of less than 800 °C or a duration of less than 0.1 s, the structure would not be sufficiently recovered or recrystallized. Sufficient recovery or recrystallization is required to eliminate work hardening and anisotropy resulting from cold rolling.
- the annealing temperature is at least 800 °C, in particular at least 810 °C, 820 °C, preferably at least 830 °C, 840 °C, 850 °C.
- a temperature of more than 900 °C and a duration of more than 18 s would in turn lead to an excessive coarsening of the Ti, Nb and/or V-containing precipitates and consequently to a deterioration of the mechanical-technological properties. Therefore, the duration of the annealing after heating can be limited to in particular a maximum of 16 s, 15 s, preferably a maximum of 13 s, 11 s, preferably a maximum of 10 s, 8 s.
- the cold-rolled flat steel product is cooled to a maximum temperature of 550 °C at an average cooling rate of 100 to 1000 °C/s.
- the cooling rate can be limited in particular to 900 °C/s, 800 °C/s, preferably to 700 °C/s, 600 °C/s.
- Such a high cooling rate can be achieved, for example, by water quenching.
- air blowers are used for cooling, which have poorer efficiency compared to water quenching.
- the average cooling rate is at least 100 °C/s, 120 °C/s, 150 °C/s, in particular at least 200 °C/s, 220 °C/s, 250 °C/s, preferably at least 300 ° C/s, 320°C/s, 350°C/s.
- the cold-rolled flat steel product can possibly be cooled to a maximum temperature of 100 °C directly after the third stage at an average cooling rate of 100 - 1000 °C/s.
- the cold-rolled flat steel product can be cooled to an average cooling rate of 100 - 1000 °C/s Temperature of less than 550 °C and higher than 100 °C for a maximum period of 1000 s and then continued to be cooled at an average cooling rate of 100 - 1000 °C/s to a temperature of maximum 100 °C.
- the hot-rolled flat steel product can be pickled, in particular, directly before cold rolling.
- the hot-rolled flat steel product can be coiled into a coil after pickling and unwound before cold rolling.
- the cold-rolled flat steel product can be coated with a Zn-based anti-corrosion coating after step i2).
- the Zn-based anti-corrosion coating can be applied either during cooling or holding, in particular during or after the third stage of the annealing process in the temperature range 100 - 550 ° C, or subsequently to the cold-rolled flat steel product.
- the Zn-based anti-corrosion coating can be applied either by immersing it in a melt bath (fire coating) or following annealing in an electro-galvanizing system.
- the hot-dip coating can be followed by a further heat treatment (“galvannealing”), in which the fire-coated flat steel product is heated to up to 550 °C in order to burn in the zinc layer.
- a further heat treatment (“galvannealing”), in which the fire-coated flat steel product is heated to up to 550 °C in order to burn in the zinc layer.
- the cold-rolled flat steel product obtained can be cooled to a temperature of less than 100 °C at a cooling rate of between 0.5 and 1000 °C/s.
- the corrosion protection coating consists primarily of zinc (Zn) and can otherwise be composed in a conventional manner.
- the anti-corrosion coating can contain up to 20% Fe, up to 5% Mg and up to 10% Al in addition to Zn and unavoidable impurities (in wt.%).
- at least 5% Fe, at least 1% Mg and/or at least 1% Al are provided, if present, in order to achieve optimal performance properties of the corrosion protection.
- the coated or uncoated cold-rolled flat steel product obtained in this way can optionally be subjected to conventional tempering in order to optimize its dimensional stability and surface quality.
- the degree of skin passance set is typically at least 0.1% and at most 2.0%, with a degree of skin pass of at least 0.3% and at most 1.0% being set as particularly preferred.
- a degree of tempering of less than 0.1% would have no significant effect on the dimensional accuracy and surface quality and would lead to a too low surface roughness in a cold-rolled flat steel product optionally coated with a metal coating, which would have a negative influence on the formability of the flat steel product.
- With a temper degree of more than 2.0% both the mechanical properties (yield strength and elongation at break) and the hole expansion ratio would be negatively influenced.
- the alloying elements of the melt or steel (flat steel product) are given as follows:
- Carbon (C) is mainly sequestered in excretions.
- the concentration of C dissolved in the mixed crystal is minimized in order to avoid the formation of undesirable iron-based phases.
- a content of at least 0.020%, in particular at least 0.030%, preferably at least 0.040% is required in order to achieve a high precipitate density and thus achieve the required tensile strength. Too high a content would in turn lead to the formation of undesirable phases such as martensite, bainite, austenite, retained austenite, pearlite and/or cementite in the structure, which would reduce the ductility and increase the sensitivity to edge cracks.
- the content is therefore limited to a maximum of 0.20%, in particular a maximum of 0.150%, preferably a maximum of 0.120%, whereby negative influences of the presence of C can be particularly reliably avoided if the content is preferably a maximum of 0.110%.
- Manganese (Mn) contributes to the increase in strength through solid solution strengthening of the ferrite.
- Mn suppresses the formation of pearlite and in this way promotes the formation of precipitates containing Ti, Nb and/or V.
- a Mn content of at least 0.10%, in particular at least 0.20%, preferably at least 0.40% is required.
- too high a content has a negative effect on weldability and increases the risk of dominant segregation occurring (chemical inhomogeneities in the structure that arise during solidification). Therefore, the upper limit of the salary is set to a maximum of 4.0%, with lower contents of in particular a maximum of 3.0%, preferably at most 2.50%, can avoid possible negative effects of the presence of Mn.
- phosphorus (P) is a contaminant that is introduced into the steel by iron ore and cannot be completely eliminated in the large-scale steelworks process.
- the content should be set as low as possible, whereby the content should be at most 0.020%, in particular at most 0.010%, for reliable weldability.
- the lower limit can in particular be 0.0002%.
- sulfur (S) is also an impurity and must therefore be adjusted to a maximum content of 0.010% in order to avoid a strong tendency to segregation and a negative influence on formability or elongation as a result of excessive formation of sulfides (FeS; MnS; (Mn, Fe)S), in particular at most 0.0050%.
- FeS sulfides
- MnS sulfides
- MnS sulfides
- Fe calcium
- the lower limit can in particular be 0.0002%.
- N Nitrogen
- Ti, Nb and/or V preferably form nitrides or carbonitrides with N in the simultaneous presence of C. Therefore, in practice, under the technically and economically feasible conditions, the uptake of N in the excretions is unavoidable. In principle, however, the lowest possible content should be aimed for, since N-dominated carbonitrides are often very coarse and angular, which is why they do not contribute to solidification, but rather act as crack initiators. In order to avoid the formation of N-dominated carbonitrides, the content must be limited to a maximum of 0.010%, in particular a maximum of 0.0050%. The lower limit can in particular be 0.0002%.
- Titanium (Ti), niobium (Nb) and vanadium (V) are considered microalloying elements and are alloyed either individually or in combination (Ti and Nb; or Ti and V; or Nb and V; or Ti, Nb and V).
- the microalloy elements are essential for the formation of the “carbide” precipitates.
- the required density of the precipitates can be achieved if at least one of the microalloy elements from the group (Ti, Nb, V) is alloyed with a content of at least 0.040% each.
- X is therefore at least 0.04% and can in particular be at least 0.05%, preferably at least 0.07%.
- X is limited to a maximum of 0.3%. In this way, it is avoided that, for example in the presence of Nb, increased Nb contents lead to crack formation during (continuous) casting or during slab cooling and/or preheating. At the same time, only a certain content of microalloy elements is required to achieve the desired strength. If this is exceeded, only a slight further increase in strength occurs.
- X in % means % by weight.
- a Y ⁇ 0.3 would result from too high a C or N content.
- An excess of C would lead to excess formation of undesirable phases such as martensite, bainite, austenite, retained austenite, pearlite and/or cementite, which would have a negative effect on the hole expansion ratio. Too high a N content would lead to the formation of coarse N-dominated carbonitrides, which would also have a negative effect on the hole expansion ratio.
- the contents of the alloying elements determining condition II) are adjusted so that Y is at least 0.3, in particular at least 0.35, preferably at least 0.4.
- a Y > 1.0 results from an excessively high content of Ti, Nb and V.
- An excess of Ti, Nb and V does not in any case contribute to a further increase in strength, but increases the risk of the formation of undesirable ones Excretions that have a negative impact on the mechanical-technological properties.
- the contents of the alloying elements determining condition b) are adjusted so that Y is at most 1.0, in particular at most 0.8, preferably at most 0.7. Y has no units of measurement.
- one or more alloy elements from the group can optionally be used.
- Silicon (Si) can be added as an optional alloying element to suppress the formation of pearlite in the structure.
- Si contributes to the increase in strength through solid solution strengthening of the ferrite.
- a content of at least 0.050% is required. If the Si content is too high, the rollability of the steel would be negatively affected and growth could occur on the rolls in the cold rolling mill or in the cold rolling stand during rolling processing.
- Si content is limited to a maximum of 1.50%, with contents of in particular a maximum of 1.00%, preferably a maximum of 0.70% with a view to avoiding negative influences of the presence of Si prove to be particularly favorable. If there are special requirements for the ability to be galvanized in pieces, it is preferable to avoid alloying with Si and allow a maximum content of 0.03%.
- Aluminum (AI) can be added as an optional alloying element to suppress pearlite. Because AI is usually used to deoxidize the melt, a content of at least 0.010% is unavoidable when producing steel normally. However, too high a content can have a negative effect on castability. Therefore, the upper limit of the Al content is limited to at most 1.50%, in particular at most 1.00%, preferably at most 0.70%.
- Chromium (Cr), molybdenum (Mo) and/or tungsten (W) can be alloyed as optional alloying elements either individually or in combination (Cr and Mo; or Cr and W; or Mo and W; or Cr, Mo and W). If Cr, Mo or W are present, the precipitates containing Ti, Nb and/or V are partially or completely bound and slow down or prevent their coarsening. The fineness of the precipitates is essential for achieving the desired mechanical-technological properties of the cold-rolled flat steel product, in particular the tensile strength and the hole expansion ratio. With very short glow times, the coarsening of the precipitates can be avoided or reduced.
- alloying with Cr, Mo and/or W is not absolutely necessary to slow down the coarsening of the precipitate.
- alloying with Cr, Mo and/or W can prevent the excessive coarsening of the precipitates and consequently the impairment of the tensile strength and the hole expansion ratio.
- a content of at least 0.050%, in particular at least 0.08% by weight, preferably at least 0.10 is required % by weight required. If the Cr, Mo and/or W content is too high, there is an increased risk that undesirable phases will form, which can impair the mechanical-technological properties. In addition, an excess of Cr would cause undesirable, pronounced grain boundary oxidation.
- the Cr content is limited to a maximum of 1.5% by weight, in particular a maximum of 1.2% by weight, preferably a maximum of 1.0% by weight.
- Mo and W are among the most expensive alloying elements, so high Mo and W contents should be avoided for economic reasons.
- the contents of Mo and W are each limited to 0.5% by weight, in particular at most 0.3% by weight, preferably at most 0.2% by weight.
- Copper (Cu) can precipitate in the form of coarse particles, which have a negative effect on the mechanical properties. Cu also has a negative impact on castability. In order to avoid any influence of Cu, the content is limited to a maximum of 0.10%, preferably a maximum of 0.05%. The lower limit can in particular be 0.0002%.
- Ca is usually added to the melt during steel production for deoxidation and desulfurization as well as to improve castability. Too high a content can lead to the formation of undesirable inclusions, which have a negative effect on the mechanical properties and rollability. Therefore, the upper limit is limited to a maximum of 0.0050%, in particular a maximum of 0.0020%.
- Carbides form in the cold-rolled flat steel product at moving phase boundaries.
- the movement of phase boundaries can be slowed down by B segregated at them. This can prevent the formation of carbides.
- the content of B is limited to a maximum of 0.0010%, in particular a maximum of 0.0006%, preferably a maximum of 0.0004%.
- Ni, Sn, As, Co, Zr, as well as rare earths such as La, Ce, Nd and Pr, are also optional alloying elements and are not required and are considered unavoidable impurities if they are nevertheless detectable. Accordingly, the Ni content is at most 0.10%; the Sn content to a maximum of 0.050%; the As content to a maximum of 0.020%; the Co content to a maximum of 0.020%; the Zr content to a maximum of 0.0002%; the La content to a maximum of 0.0002%; the Ce content to a maximum of 0.0002%; the Nd content to a maximum of 0.0002%; the Pr content is limited to a maximum of 0.0002%.
- the maximum permissible content is therefore set at a maximum of 0.0050%, in particular a maximum of 0.0020%.
- H As the smallest atom in interstitial spaces in steel, H is very mobile and can lead to cracks in the core, especially in high-strength steels, when cooling from hot rolling.
- the content should therefore be as low as possible, in any case at most 0.0010%, in particular at most 0.0006%, preferably at most 0.0004%, with levels preferably at most 0.0002% being aimed for.
- the information in % in connection with the aforementioned alloying elements refers to % by weight.
- the cold-rolled flat steel product has a ferritic basic structure.
- a ferritic basic structure is therefore to be understood as a structure which contains ferrite in a proportion of at least 90%.
- the proportion of the ferritic structure can in particular be at least 92%, preferably at least 94%, preferably at least 96%, more preferably at least 98%.
- the main components of the structure can be determined using light optical microscopy (LOM) at a magnification of 200 to 2000 times.
- Fine “carbide” precipitates based on Ti, Nb and/or V are embedded in the ferritic structure. The precipitates have an average precipitate diameter of at most 10 nm, in particular at most 7 nm, preferably at most 5 nm.
- the average precipitate diameter is > 0 nm. Due to their fineness, these are measured using LOM cannot be recognized, but can only be determined using transmission electron microscopy (TEM) at a magnification of 50,000 to 500,000 times.
- Hard iron-based phases such as martensite, bainite, austenite, retained austenite, pearlite and/or cementite are detrimental to the desired mechanical-technological properties, in particular for the hole expansion ratio, and are therefore undesirable phases, but depending on the alloying elements in the above-mentioned ranges in total with less than 10%, in particular less than 7%, preferably less than 5%, preferably less than 3%.
- the structure can have other structural components that are unavoidable during production, at most up to 1%, in particular at most up to 0.5%.
- Precipitates mean “carbides” with a NaCl (Bl) crystal structure, which consist predominantly of C and at least one of the alloying elements from the group Ti, Nb and V. If one or more of the alloying elements from the group Mo, W or Cr are present, they may also be contained in the precipitates. In addition, the excreta may contain a low N content. Precipitates with a significant proportion of N are often referred to as “carbonitrides”, but have the same crystal structure and effect on the mechanical-technological properties of the steel as carbides. The sum of the Ti, Nb and V contents (each in atomic%) based on the chemical analysis of the precipitates is therefore at least 20 atomic%.
- KAT 100 * (KG / mK) / sum of (iG / mi) is used, where KAT and KG are the concentration of element K in atomic% and % by weight; mK is the atomic mass of the element K; and iG is the content (in% by weight) and mi is the atomic mass of component i in the mixture of components.
- contents of Ti, Nb and/or V in the precipitates are too low, they are not “carbides”, but rather other precipitates that are significantly coarser than the Ti, Nb and/or V-based precipitates do not meet the requirements regarding the size of the excretions. These requirements are essential for achieving the desired mechanical-technological properties; If the precipitates are too coarse, the requirements regarding tensile strength R m and hole expansion ratio X cannot be achieved.
- the cold-rolled flat steel product has a tensile strength R m of at least 550 MPa, in particular at least 580 MPa, preferably at least 610 MPa, preferably at least 650 MPa, although tensile strengths of at least 780 MPa or even 960 MPa can also be achieved.
- the maximum tensile strength can be, for example, 1300 MPa.
- the cold-rolled flat steel product has a low yield strength ratio.
- the yield strength ratio is defined by the ratio of the yield strength R p0 .2 TO the tensile strength R m .
- the yield strength ratio is at least 0.6, in particular at least 0.7 and at most 0.9, in particular at most 0.85.
- the elongation at break A 50 in the cold-rolled flat steel product is at least 9%, in particular at least 11%, preferably at least 12%.
- the tensile strength R m , the yield strength R p0 , 2 and the elongation at break A 50 can be determined in tensile tests according to DIN EN ISO 6892-1:2017.
- the cold-rolled flat steel product has a particularly favorable ratio of hole expansion ratio X to tensile strength R m .
- high hole expansion ratios are achieved even with high tensile strengths, which are expressed in high values for the product of tensile strength R m and hole expansion ratio X.
- Values of at least 30,000 MPa*%, in particular at least 40,000 MPa*%, preferably at least 45,000 MPa*%, preferably at least 50,000 MPa*% are therefore achieved.
- Tables 1 - 4 show both the chemical compositions as well as the sum X and the quantitative ratio Y of the exemplary embodiments.
- Tables 2 and 3 show the production specifications with regard to hot and cold rolling as well as annealing and galvanizing.
- Table 4 shows both the mechanical-technological properties and structural characteristics of the exemplary embodiments.
- melts A - AE alloyed in accordance with the compositions given in Table 1 were produced and cast into slabs.
- the melts not according to the invention and their contents of certain alloying elements that deviate from the specifications of the invention are underlined in Table 1 highlighted. Contents of an alloy element that are so low that they are “0” in the technical sense, i.e. so low that they have no influence on the properties of the steel, are designated in Table 1 by the entry “-”.
- the slabs produced from steels A - AE were heated through in a preheating furnace in which a preheating temperature (“VWO”) prevailed.
- the preheated slabs were then hot-rolled in a conventional manner into a hot-rolled flat steel product (hot strip).
- the hot-rolled steel strip obtained in each case left the hot rolling train with a final hot rolling temperature (“WET”) and was then cooled at a cooling rate (“KR1”) to a coiling temperature (“HT”), at which they were each coiled into a coil.
- WET final hot rolling temperature
- KR1 cooling rate
- HT coiling temperature
- the cold-rolled flat steel product was annealed continuously in an induction annealing system.
- the cold-rolled steel strip is heated at a medium heating rate (“HR”) to a (medium) annealing temperature (“GT”), at which it is held for a holding time (“HZ”).
- the cold-rolled steel strip was then cooled at a medium cooling rate (“KR2”) to a maximum temperature of 550 °C.
- the flat steel product produced in this way may have been tempered with a temper grade (“DG”) and/or coated with a Zn-based corrosion protection coating.
- the annealing and, if necessary, the galvanizing takes place according to a combinations a - i of HR, GT, HZ, KR2 and DG given in Table 3.
- a - i it is also stated whether the cold-rolled flat steel product has been coated with a Zn coating.
- the combinations of a - i and which are not according to the invention the specifications that did not correspond to the requirements of the invention are highlighted in Table 3 by underlining.
- Example Al is an example according to the invention, which consists of a steel substrate with the chemical composition A and was produced according to rolling specification I and annealing specification a. This resulted in an optimal combination of mechanical-technological properties and structural characteristics.
- Examples A2 - A4 are comparable to Example Al, except that the hot rolling conditions differ from the specifications required according to the invention. In this sense, they serve as counterexamples.
- the slab was heated with a preheating temperature VWO that was too low, so that the slab was not completely annealed. As a result, the alloying elements and manufacturing methods did not affect the mechanical properties.
- a final rolling temperature WET was set that was too low, so that the desired isotropy of the material was lost due to the effects of thermomechanical rolling.
- the hot-rolled steel strip was cooled at a cooling rate KR1 that was too low, so that coarse precipitates were formed in front of the coiler. As a result, the required precipitate size and, consequently, the required mechanical-technological properties could not be achieved.
- Chemical analyzes B - G are variations of analysis A, with Ti replaced by various combinations of Ti, Nb and V, respectively.
- the chemical analyzes H - J are also variations of analysis A, which additionally contain Cr, Mo or Mo.
- Both other alloy components as well as the sum X and the quantitative ratio Y were kept the same as in analysis A.
- the resulting examples B1 - J1 were processed using the same conditions as example A1. This resulted in mechanical-technological properties on the same level as Example Al.
- the examples Kl - Ml are counterexamples that are also based on the example Al.
- sum X and consequently the quantitative ratio Y is too low.
- Example LI has a C content that is too low and therefore a quantitative ratio Y that is too high.
- Example Ml has a very high content of C and consequently a quantitative ratio Y that is too low.
- Examples Kl - Ml are with the same process conditions as Example Al produced, but as a result of the different chemical analyzes have mechanical-technological properties outside the target range.
- the steels N and 0 are low-alloy concepts that only differ in their C content and therefore in the proportions Y.
- the influence of the cold rolling grade KWG was examined in the examples NI - N4. This showed that as the KWG decreases, the tensile strength Rm decreases and the hole expansion ratio X increases.
- Steel 0 has a slightly higher C content and consequently a lower Y compared to steel N. This resulted in an increased R m and a reduced X compared to example N2, which was processed under the same conditions.
- the steels P and Q are very low-alloy concepts in which high proportions Y were achieved by adjusting the C and Nb contents.
- the resulting examples PI and Ql were processed under the same conditions as examples N2 and 01. In comparison to Examples N2 and 01, Examples PI and Ql had lower but still acceptable tensile strengths R m .
- the influence of Mn on the mechanical properties was investigated using the steels R - U.
- the steels R - U have lower Mn contents compared to steel A.
- steels R - U in contrast to steel A, are alloyed with Cr and Mo.
- the resulting examples RI - Ul were processed under the same conditions as the examples N2 and 01 - Ql. This showed that the tensile strength increases with increasing Mn content.
- the steel U was used in the examples Ul - U5 to determine the influence of the heating rate HR; the holding time HZ and the cooling rate KR2 should be examined. This shows that as HR and KR2 decrease and HZ increase, the excretory size increases and consequently the R m and the X decrease.
- example U2 the HR and KR2 were set too low and the HR was too long. This resulted in too high a precipitate size and, consequently, an R m and an X outside the required ranges.
- the example U2 therefore serves as a counterexample.
- the steels X and Y are higher-strength variants that have even higher Al and Si contents. These were hot rolled in Examples XI - Y4 with a low final rolling temperature WET, cooling rate KR1 and coiling temperature HT.
- the influence of the annealing temperature GT was examined in Examples XI - Y4. This shows that as GT increases, R m decreases and X increases. In counterexamples XI and Y1, the GT was set too low. This led to insufficient recovery or recrystallization of the structure and consequently to an X that was too low.
- the steels Z and AA are extremely high-strength variants that have very high Si and Al contents, respectively.
- the resulting examples ZI and AA1 had a high X with a very high R m .
- Steel AB is similar to steel Z, except that the C content is too high.
- the resulting example ABI was processed with the same conditions as the example ZI. Due to the excess of C, example ABI contained too low a proportion of ferrite. This led to a sharp deterioration in the mechanical and technological properties. Therefore, example ABI serves as a counterexample.
- the steels AC - AE are comparable to reference example A, but have a different concentration of impurities P, S, N and Cu. These were processed in example AC1 - AE1 with the same conditions as example Al. AC steel has a very low concentration of impurities. The resulting example AC1 has mechanical-technological properties comparable to those of example Al. Compared to steel A, steel AD has a higher but still acceptable concentration of impurities. The resulting example ADI has poorer mechanical technological properties as an example of Al, but they were still within the required ranges. The steel AE has too high a concentration of impurities. As a result, the resulting example AE1 has a ferrite content that is too low and a precipitate diameter that is too high and therefore an X that is too low.
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Abstract
The present invention relates to a method for producing a cold-rolled flat steel product having a ferritic primary structure and carbide precipitates based on Ti, Nb and/or V embedded in the ferritic primary structure.
Description
Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlflachprodukts Process for producing a cold-rolled flat steel product
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlflachproduktes mit einem ferritischen Grundgefüge und im ferritischen Grundgefüge eingebetteten Karbid- Ausscheidungen auf Basis von Ti, Nb und/oder V. The invention relates to a method for producing a cold-rolled flat steel product with a ferritic basic structure and carbide precipitates based on Ti, Nb and/or V embedded in the ferritic basic structure.
Der Energieverbrauch stellt mit Abstand den größten Beitrag an den wirtschaftlichen und ökologischen Kosten der Stahlproduktion dar. In der großtechnischen Stahlproduktion wird Energie überwiegend in Form von fossilen Brennstoffen (z.B. Kohle und Erdgas) bereitgestellt. Daher ist die Stahlproduktion mit einem sehr hohen CO2-Ausstoß verbunden. Die stetig steigenden Kosten von CO2-Zertifikaten (sogenannte „carbon offset credits“), insbesondere innerhalb der EU, bedeuten, dass die Abhängigkeit der Stahlindustrie von fossilen Brennstoffen zukünftig nicht mehr haltbar sein wird. Aus diesem Grund werden Alternativen zum Verbrauch von fossilen Brennstoffen in der Stahlproduktion mit Hochdruck gesucht. Energy consumption represents by far the largest contribution to the economic and ecological costs of steel production. In large-scale steel production, energy is predominantly provided in the form of fossil fuels (e.g. coal and natural gas). Steel production is therefore associated with very high CO 2 emissions. The constantly rising costs of CO 2 certificates (so-called “carbon offset credits”), especially within the EU, mean that the steel industry's dependence on fossil fuels will no longer be sustainable in the future. For this reason, alternatives to the consumption of fossil fuels in steel production are being urgently sought.
In der Feinblechproduktion werden fossile Brennstoffe in Schmelztauchbeschichtungsanlagen und kontinuierlichen Glühanlagen verbraucht, um kaltgewalzten Flachstahlprodukte auf sehr hohe Temperaturen aufzuheizen. Solche Anlagen bestehen aus mehreren Öfen, die mit erdgasgefeuerten Brennern aufgeheizt sind, durch welche die Flachprodukte kontinuierlich hindurchlaufen. Das Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts ist erforderlich, um das Gefüge in gewünschte Phasen zu wandeln, die negativen Einflüsse des Kaltwalzens zu beseitigen und gegebenenfalls das Stahlflachprodukt für die Schmelztauchbeschichtung vorzubereiten. In sheet metal production, fossil fuels are consumed in hot-dip coating plants and continuous annealing plants to heat cold-rolled flat steel products to very high temperatures. Such systems consist of several ovens heated with natural gas-fired burners through which the flat products pass continuously. Annealing the cold-rolled flat steel product is necessary to convert the structure into desired phases, to eliminate the negative influences of cold rolling and, if necessary, to prepare the flat steel product for hot-dip coating.
Das Kaltwalzen wird typischerweise durchgeführt, um sowohl eine niedrigere Dicke als auch eine hohe Oberflächengualität und Maßtoleranz am Flachprodukt zu erreichen. Das Kaltwalzen führt jedoch sowohl zu einer starken Kaltverfestigung als auch zur Bildung einer starken Textur (Anisotropie) in Bezug auf die Kornorientierung und die mechanischen Eigenschaften. Diese Effekte haben generell eine negative Wirkung auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Endprodukts, und werden durch das Glühen bei hohen Temperaturen (typischerweise im Bereich 650 - 950 °C) beseitigt. Bei diesen Temperaturen erfolgen eine Erholung und eine Rekristallisierung bzw. eine Umwandlung des Gefüges. Bei der Erholung handelt es sich um die Annihilation von kristallografischen Defekten (z. B. Versetzungen) im Gefüge, welche ansonsten die Kaltverfestigung verursachen. Dies tritt typischerweise bei niedrigeren Temperaturen im Vergleich zur Rekristallisierung und Umwandlung auf. Während
der Rekristallisierung bilden sich neue Ferritkörner anstelle von alten kaltverfestigten und anisotropen Ferritkörner. Diese kann bereits bei Temperaturen unter Acl beginnen. Bei der Umwandlung wandelt das Ferrit in Austenit um; je nach Temperatur (zwischen Acl und Ac3) und die chemische Analyse des Stahlflachprodukts kann das Gefüge teilweise oder vollständig umgewandelt werden. Bei Mehrphasenstählen wandelt der neugebildete Austenit bei anschließender Abkühlung auf niedrigen Temperaturen in harte kohlenstoffreiche Phasen wie Martensit und/oder Bainit um. Durch die Kombination von harten Phasen, zusammen mit Ferrit und Restaustenit, können die mechanische Eigenschaften von Mehrphasenstählen eingestellt werden. Cold rolling is typically performed to achieve both lower thickness and high surface quality and dimensional tolerance on the flat product. However, cold rolling results in both severe work hardening and the formation of strong texture (anisotropy) in terms of grain orientation and mechanical properties. These effects generally have a negative impact on the mechanical-technological properties of the end product and are eliminated by annealing at high temperatures (typically in the range 650 - 950 °C). At these temperatures, recovery and recrystallization or transformation of the structure occur. Recovery involves the annihilation of crystallographic defects (e.g. dislocations) in the structure, which otherwise cause strain hardening. This typically occurs at lower temperatures compared to recrystallization and conversion. While During recrystallization, new ferrite grains form instead of old work-hardened and anisotropic ferrite grains. This can begin at temperatures below Acl. During the transformation, the ferrite converts into austenite; Depending on the temperature (between Acl and Ac3) and the chemical analysis of the flat steel product, the structure can be partially or completely transformed. In multi-phase steels, the newly formed austenite transforms into hard carbon-rich phases such as martensite and/or bainite when subsequently cooled to low temperatures. By combining hard phases, together with ferrite and retained austenite, the mechanical properties of multi-phase steels can be adjusted.
Kaltgewalzte Mehrphasenstähle, insbesondere mit einem zinkbasierten Korrosionsschutzüberzug, finden ihre Anwendung in der Konstruktion von Automobilbauteilen. Für solche Anwendungen bieten Mehrphasenstähle eine Mehrzahl an Vorteile. Mehrphasenstähle zeichnen sich aufgrund ihrer niedrigen Legierungselementen durch niedrigere Kosten, gute Reproduzierbarkeit, gute Recycelbarkeit und gute Tauglichkeit für Verarbeitungsprozesse (z. B. Schweißen) im Vergleich zu anderen Materialien aus. Ferner lassen sich mit Mehrphasenstählen durch die Einstellung der chemischen Analyse und Prozessbedingungen ein breites Spektrum von Gefügebestandteilen und folglich mechanischen Eigenschaften realisieren. Diese Flexibilität ermöglicht die Anwendung von Mehrphasenstählen für Bauteile, die unterschiedliche Anforderungen bezüglich mechanischer Eigenschaften haben. Cold-rolled multi-phase steels, especially with a zinc-based anti-corrosion coating, are used in the construction of automotive components. Multiphase steels offer a number of advantages for such applications. Due to their low alloying elements, multiphase steels are characterized by lower costs, good reproducibility, good recyclability and good suitability for processing processes (e.g. welding) compared to other materials. Furthermore, a wide range of structural components and consequently mechanical properties can be achieved with multi-phase steels by adjusting the chemical analysis and process conditions. This flexibility enables the use of multi-phase steels for components that have different requirements in terms of mechanical properties.
Bei vielen Mehrphasenstählen ist die Diffusion von Legierungselementen, insbesondere Kohlenstoff (C), während des Glühzyklus für die Bildung der Gefügebestandteile und daher die Einstellung der mechanischen Eigenschaften wesentlich. C hat in verschiedenen Eisenallotropen unterschiedliche Löslichkeiten. Dementsprechend müssen sich C-Atome während der Gefügeumwandlung zwischen den neugebildeten Phasen umverteilen. Die Umverteilung von C hat einen entscheidenden Einfluss auf die Bildung der neuen Phasen bei der Abkühlung und folglich die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts. Dahingegen ist die Diffusion von Legierungselementen (inklusiv C) ein relativ langsamer Prozess. Aus diesem Grund muss das kaltgewalzte Stahlflachprodukt über eine verlängerte Zeitdauer (typsicherweiser mehrere Minuten) bei einer vorgegebenen Glühtemperatur ausgelagert werden. For many multiphase steels, the diffusion of alloying elements, especially carbon (C), during the annealing cycle is essential for the formation of the structural components and therefore the adjustment of the mechanical properties. C has different solubilities in different iron allotropes. Accordingly, C atoms must be redistributed between the newly formed phases during the structural transformation. The redistribution of C has a decisive influence on the formation of the new phases upon cooling and consequently the mechanical properties of the final product. In contrast, the diffusion of alloying elements (including C) is a relatively slow process. For this reason, the cold-rolled flat steel product must be aged for an extended period of time (usually several minutes) at a specified annealing temperature.
In der DE 10 2021 105 357 Al ist ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen kaltgewalzten Stahlflachprodukts beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches den Einsatz von fossilen Brennstoffen reduziert bzw. im Wesentlichen vermeidet. DE 10 2021 105 357 A1 describes a method for producing a generic cold-rolled flat steel product. The object of the invention is to provide a generic method which reduces or essentially avoids the use of fossil fuels.
Die Lehre der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlflachproduktes mit einem ferritischen Grundgefüge und im ferritischen Grundgefüge eingebetteten Karbid-Ausscheidungen auf Basis von Ti, Nb und/oder V umfassend die Schritte: a) Erschmelzen eines Stahls bestehend neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus The teaching of the invention relates to a method for producing a cold-rolled flat steel product with a ferritic basic structure and carbide precipitates based on Ti, Nb and / or V embedded in the ferritic basic structure, comprising the steps: a) melting a steel consisting of Fe and unavoidable impurities in % by weight
C: 0,020 bis 0,20 %, C: 0.020 to 0.20%,
Mn: 0,10 bis 4,00 %, Mn: 0.10 to 4.00%,
P: bis 0,020 %, P: up to 0.020%,
S: bis 0,010 %, S: up to 0.010%,
N: bis 0,010 %, mit mindestens einem oder mehreren Mikrolegierungselementen aus der Gruppe (Ti, Nb, V): N: up to 0.010%, with at least one or more microalloy elements from the group (Ti, Nb, V):
Ti: mindestens 0,040 %, Ti: at least 0.040%,
Nb: mindestens 0,040 %, Nb: at least 0.040%,
V: mindestens 0,040 %, wobei folgende Bedingungen gelten: V: at least 0.040%, subject to the following conditions:
I) 0,04 % <= X <= 0,3 % mit X = Ti + V/1,06 + Nb/1,94 I) 0.04% <= X <= 0.3% with X = Ti + V/1.06 + Nb/1.94
II) 0,3 <= Y <= 1,0 mit Y = 0,25 * X / (C + 0,86 *N) optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Si, AI, Cr, Mo, W, Cu) mit II) 0.3 <= Y <= 1.0 with Y = 0.25 * X / (C + 0.86 *N) optionally one or more alloying elements from the group (Si, Al, Cr, Mo, W, Cu) with
Si: bis 1,50 %, Si: up to 1.50%,
AI: bis 1,50 %, AI: up to 1.50%,
Cr: bis 1,50 %, Cr: up to 1.50%,
Mo: bis 0,50 %, Mon: up to 0.50%,
W: bis 0,50 %, W: up to 0.50%,
Cu: bis 0,10 %; b) Vergießen der Schmelze zu einem Vorprodukt; c) Vorwärmen des Vorprodukts auf eine Temperatur und/oder Halten des Vorprodukts bei einer Temperatur zwischen 1150 und 1350 °C; d) Warmwalzen des Vorprodukts zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt mit einer Warmwalzendtemperatur zwischen 850 und 980°C;
e) Abkühlen des erhaltenen warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einer zwischen 20 und 400 °C/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit auf eine zwischen 400 und 700 °C betragende Haspeltemperatur; f) Haspeln des auf die Haspeltemperatur abgekühlten warmgewalzten Stahlflachprodukts zu einem Coil; g) Abhaspeln des Coils und Kaltwalzen mit einem zwischen 5 und 80 % betragenden Kaltwalzgrad zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt; h) Haspeln des kaltgewalzten Stahlflachprodukts zu einem Coil; i) Abhaspeln des Coils und Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts im kontinuierlichen Durchlauf umfassend die Schritte: Cu: up to 0.10%; b) casting the melt into a preliminary product; c) preheating the preliminary product to a temperature and/or maintaining the preliminary product at a temperature between 1150 and 1350 ° C; d) hot rolling the preliminary product into a hot-rolled flat steel product with a final hot rolling temperature between 850 and 980 ° C; e) cooling the hot-rolled flat steel product obtained at a cooling rate of between 20 and 400 ° C/s to a coiling temperature of between 400 and 700 ° C; f) coiling the hot-rolled flat steel product cooled to the coiling temperature into a coil; g) uncoiling the coil and cold rolling with a degree of cold rolling between 5 and 80% to form a cold-rolled flat steel product; h) coiling the cold-rolled flat steel product into a coil; i) Uncoiling the coil and annealing the cold-rolled flat steel product in a continuous flow comprising the steps:
11) Aufheizen mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit zwischen > 100 und 1000 °C/s auf eine Temperatur zwischen 800 und 900 °C und Halten bei 800 bis 900 °C für eine Dauer zwischen 0,1 und 18 s; 11) Heating at an average heating rate between > 100 and 1000 °C/s to a temperature between 800 and 900 °C and holding at 800 to 900 °C for a period between 0.1 and 18 s;
12) Abkühlen mit einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit zwischen 100 und 1000 °C/s auf eine Temperatur von höchstens 550 °C und optional Halten bei dieser Temperatur für eine Dauer von höchstens 100 s; j) Haspeln des kaltgewalzten Stahlflachprodukts zu einem Coil. 12) Cooling at a mean cooling rate between 100 and 1000 °C/s to a temperature of not more than 550 °C and optionally holding at this temperature for a period of not more than 100 s; j) Coiling the cold-rolled flat steel product into a coil.
Der erschmolzene Stahl mit einer Legierungszusammensetzung innerhalb der oben angegebenen Spannen wird zu einem Vorprodukt vergossen, bei dem es sich beim klassischen Produktionsweg um eine Bramme üblicher Abmessung handeln kann. Jedoch kann aus dem Stahl auch durch direktes Warmwalzen eines Stranggusses in einer Gießwalzanlage ein Vorprodukt einer Dünnbramme oder in einer Bandgießanlage ein Vorprodukt eines gegossenen Bandes erzeugt werden. Beispielsweise kann in einer Gießwalzanlage oder Bandgießanlage das Vorprodukt direkt weiterverarbeitet werden, d. h. direkt aus der Gießhitze kommend, so dass das Vorprodukt auf einer T emperatur gehalten oder bei Bedarf auf eine T emperatur vorerwärmt wird, beispielsweise in einem Ausgleichs- oder Vorwärmofen, bei der eine möglichst vollständige Homogenisierung gewährleistet ist und bei der sich während des Vergießens eventuell gebildete Ausscheidungen möglichst vollständig (wieder) auflösen. Wird die Schmelze beispielsweise in einer Stranggießanlage zu einem Vorprodukt vergossen, wird der gegossene und vollständig erstarrte Strang zu mehreren Brammen endlicher Abmessung abgetrennt und abschließend zugelassen, dass sich die Brammen durch insbesondere natürliche Abkühlung auf Umgebungstemperatur abkühlen. Das Vorprodukt respektive die Bramme wird zum Weiterverarbeiten beispielsweise in einem Hubbalkenofen oder mittels anderer geeigneter
Mittel auf eine Temperatur wiedererwärmt. Andernfalls wird die Bramme nach dem Gießen unter eine Haube langsamer bzw. direkt in einem Hubbalkenofen gestellt. The molten steel with an alloy composition within the ranges specified above is cast into a preliminary product, which in the classic production route can be a slab of standard dimensions. However, a preliminary product of a thin slab can also be produced from the steel by direct hot rolling of a continuous casting in a casting rolling plant or a preliminary product of a cast strip in a strip casting plant. For example, in a casting-rolling plant or strip casting plant, the preliminary product can be further processed directly, that is, coming directly from the casting heat, so that the preliminary product is kept at a temperature or, if necessary, preheated to a temperature, for example in an equalization or preheating furnace, in which one The most complete homogenization possible is ensured and in which any precipitates that may have formed during casting dissolve (again) as completely as possible. If, for example, the melt is cast into a preliminary product in a continuous casting plant, the cast and completely solidified strand is separated into several slabs of finite dimensions and finally the slabs are allowed to cool down to ambient temperature, in particular through natural cooling. The preliminary product or slab is used for further processing, for example in a walking beam furnace or using other suitable means Means reheated to a temperature. Otherwise, after casting, the slab is placed more slowly under a hood or directly in a walking beam furnace.
Die Temperatur beim Vorwärmen und/oder beim Halten des Vorprodukts beträgt mindestens 1150 °C, insbesondere mindestens 1200 °C um eine möglichst vollständige Auflösung eventuell vorhandener unerwünschter Ausscheidungen in Form von Karbiden/Karbonitriden und/oder Nitriden im Vorprodukt sicherzustellen. Die Temperatur zum Vorwärmen und/oder zum Halten sollte 1350 °C nicht überschreiten, um ein partielles Aufschmelzen und/oder zu starke Verzunderung des Vorprodukts zu vermeiden. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird die Temperatur zum Vorwärmen und/oder Halten insbesondere auf maximal 1275 °C beschränkt. The temperature when preheating and/or holding the preliminary product is at least 1150 ° C, in particular at least 1200 ° C, in order to ensure the most complete possible dissolution of any undesirable precipitates in the form of carbides/carbonitrides and/or nitrides in the preliminary product. The temperature for preheating and/or holding should not exceed 1350 °C in order to avoid partial melting and/or excessive scaling of the preliminary product. For ecological and economic reasons, the temperature for preheating and/or holding is limited in particular to a maximum of 1275 °C.
Das Vorprodukt wird in einem oder mehreren Walzgerüsten (Warmwalzstaffel) mit einer Warmwalzendtemperatur zwischen 850 und 980 °C zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt warmgewalzt. Eine Warmwalzendtemperatur zum Erzeugen des warmgewalzten Stahlflachprodukts von mindestens 850 °C, insbesondere mindestens 870 °C, wird gewählt, um den Umformwiderstand nicht zu stark ansteigen zu lassen. Um eine unerwünschte Grobkornbildung zu vermeiden, wird die Walzendtemperatur zum Erzeugen des warmgewalzten Stahlflachprodukts auf maximal 980 °C beschränkt. The preliminary product is hot-rolled into a hot-rolled flat steel product in one or more rolling stands (hot rolling mill) with a final hot rolling temperature between 850 and 980 °C. A hot rolling final temperature for producing the hot-rolled flat steel product of at least 850 ° C, in particular at least 870 ° C, is selected in order not to allow the forming resistance to increase too much. In order to avoid unwanted coarse grain formation, the final rolling temperature for producing the hot-rolled flat steel product is limited to a maximum of 980 °C.
Das erhaltene warmgewalzte Stahlflachprodukt wird mit einer zwischen 20 und 400 °C/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit auf eine zwischen 400 und 700 °C betragende Haspeltemperatur abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 20 °C/s ist erforderlich, um die Bildung von Perlit und Zementit und die Entstehung von groben Ausscheidungen, die in den späteren Prozessschritten nicht aufgelöst werden können, weitestgehend zu vermeiden. Eine über 400 °C/s liegende Abkühlgeschwindigkeit bringt keine weiteren Vorteile. Die Haspeltemperatur beträgt mindestens 400 °C, insbesondere mindestens 410 °C, um eine Martensitbildung zu verhindern und die Bildung eines Gefüges aus Bainit, bainitischem Ferrit und/oder Ferrit im warmgewalzten Stahlflachprodukt zu begünstigen. Martensit im Gefüge des warmgewalzten Stahlflachprodukts würde auf das Gefüge des kaltgewalzten und geglühten Stahlflachprodukts übertragen werden und wäre im Gefüge des kaltgewalzten Stahlflachprodukts eine unerwünschte Phase. Außerdem wirkt sich der Martensit im Gefüge des warmgewalzten Stahlflachprodukts sowohl negativ auf die Kaltwalzbarkeit des warmgewalzten Stahlflachprodukts als auch die Isotropie des Gefüges des kaltgewalzten und geglühten Stahlflachprodukts aus. Um die Diffusion sauerstoffaffiner Legierungselemente zur Oberfläche
während des Haspelvorgangs zu begrenzen, wird die Haspeltemperatur auf höchstens 700 °C, insbesondere höchstens 660 °C begrenzt. Bei einer Haspeltemperatur oberhalb von 700 °C würden sich die Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen vergröbern, dadurch die gewünschte Ausscheidungsgröße im kaltgewalzten Stahlflachprodukt und folglich eine hohe Zugfestigkeit und ein hohes Lochaufweitungsverhältnis nicht erreicht werden. Bei warmgewalzten Stahlflachprodukten, welche aus Ferrit und/oder bainitischem Ferrit verstärkt mit Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen bestehen, vgl. u. a. WO 2020/048599 Al und EP 1 338 665 Al, ist üblicherweise die Haspeltemperatur auf mindestens 550 bis 600 °C eingestellt, damit sich Ti-, Nb- und/oder V-haltige Karbide während der Abkühlung des gehaspelten Warmbandprodukts ausscheiden können. Bei einer niedrigeren Haspeltemperatur scheiden sich die Karbide nicht aus, so dass die erwünschten mechanischen Eigenschaften nicht erreicht werden können. In dem vorliegenden Fall spielt es keine Rolle, ob die Ausscheidungen bereits im warmgewalzten Stahlflachprodukt entstehen. In dem Fall, dass sich keine Ausscheidungen im warmgewalzten Stahlflachprodukt während der Abkühlung des Warmbandprodukts bilden, bilden sich diese beim späteren Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts. Somit können die erwünschten mechanisch-technologischen Eigenschaften auch durch das Haspeln bei einer Haspeltemperatur von mindestens 400 °C, insbesondere mindestens 410 °C, erzielt werden. The hot-rolled flat steel product obtained is cooled to a coiling temperature of between 400 and 700 °C at a cooling rate of between 20 and 400 °C/s. The cooling rate of at least 20 °C/s is required to largely avoid the formation of pearlite and cementite and the formation of coarse precipitates that cannot be dissolved in the later process steps. A cooling rate above 400 °C/s does not bring any further advantages. The coiling temperature is at least 400 ° C, in particular at least 410 ° C, in order to prevent martensite formation and to promote the formation of a structure of bainite, bainitic ferrite and / or ferrite in the hot-rolled flat steel product. Martensite in the structure of the hot-rolled flat steel product would be transferred to the structure of the cold-rolled and annealed flat steel product and would be an undesirable phase in the structure of the cold-rolled flat steel product. In addition, the martensite in the structure of the hot-rolled flat steel product has a negative effect on both the cold-rollability of the hot-rolled flat steel product and the isotropy of the structure of the cold-rolled and annealed flat steel product. About the diffusion of oxygen-affinous alloy elements to the surface During the reeling process, the reel temperature is limited to a maximum of 700 °C, in particular a maximum of 660 °C. At a coiling temperature above 700 °C, the precipitates containing Ti, Nb and/or V would become coarser, meaning that the desired precipitate size in the cold-rolled flat steel product and consequently a high tensile strength and a high hole expansion ratio would not be achieved. In the case of hot-rolled flat steel products, which consist of ferrite and/or bainitic ferrite reinforced with precipitates containing Ti, Nb and/or V, see, among others, WO 2020/048599 Al and EP 1 338 665 Al, the coiling temperature is usually at least 550 up to 600 °C so that carbides containing Ti, Nb and/or V can precipitate during the cooling of the coiled hot strip product. At a lower coiling temperature, the carbides do not precipitate, meaning that the desired mechanical properties cannot be achieved. In the present case, it does not matter whether the precipitates already form in the hot-rolled flat steel product. In the event that no precipitates form in the hot-rolled flat steel product during the cooling of the hot strip product, they will form during the subsequent annealing of the cold-rolled flat steel product. The desired mechanical-technological properties can therefore also be achieved by coiling at a coiling temperature of at least 400 ° C, in particular at least 410 ° C.
Das auf die Haspeltemperatur abgekühlte warmgewalzte Stahlflachprodukt wird zu einem Coil gehaspelt. The hot-rolled flat steel product, cooled to the coiling temperature, is coiled into a coil.
Das warmgewalzte Flachprodukt wird vom Coil abgehaspelt und mit einem zwischen 5 und 80 % betragenden Kaltwalzgrad zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt kaltgewalzt. Das Kaltwalzen ist für eine hohe Oberflächengualität und Maßtoleranz erforderlich, welche für den vorgesehenen Verwendungszweck des kaltgewalzten Stahlflachprodukts bei dünnwandigen Bauteilen (z. B. Rohkarosserie-Bauteile) notwendig ist. Jedoch führt das Kaltwalzen zu einer Kaltverfestigung, welche sich negativ auf die Duktilität und das Lochaufweitungsverhältnis des Stahls auswirkt. Außerdem ergibt das Kaltwalzen eine dominante Walztextur, welche zu einer prägnanten Anisotropie der mechanischen Eigenschaften und folglich einer Verringerung des Lochaufweitungsverhältnisses führt. Der Einfluss der Kaltverfestigung und Walztextur auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften kann nicht durch ein anschließendes Glühen vollständig erholt werden. Der Kaltwalzgrad KWG berechnet sich nach der Formel: KWG = 100 * (LWB - LKB) / LWB, wobei LWB die Dicke des warmgewalzten Stahlflachprodukts (Warmband) und LKB die Dicke des kaltgewalzten Stahlflachprodukts (Kaltband) ist. Beim Kaltwalzen mit
einem zu niedrigen Kaltwalzgrad werden die für die Zielanwendung erforderliche Oberflächengualität und Maßtoleranz nicht erzielt. Aus diesem Grund beträgt der Kaltwalzgrad mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %. Beim Kaltwalzen mit einem zu hohen Kaltwalzgrad sind die Einflüsse der Kaltverfestigung und der Walztextur so hoch, dass die erforderlichen mechanisch-technologischen Eigenschaften nicht erzielt werden können. Aus diesem Grund ist der Kaltwalzgrad auf höchstens 80 %, insbesondere höchstens 70 %, vorzugsweise höchstens 50 % begrenzt. The hot-rolled flat product is uncoiled from the coil and cold-rolled into a cold-rolled flat steel product with a degree of cold rolling between 5 and 80%. Cold rolling is necessary for high surface quality and dimensional tolerance, which is necessary for the intended use of the cold-rolled flat steel product for thin-walled components (e.g. body-in-white components). However, cold rolling leads to work hardening, which negatively affects the ductility and hole expansion ratio of the steel. In addition, cold rolling results in a dominant rolling texture, which leads to a pronounced anisotropy in mechanical properties and consequently a reduction in the hole expansion ratio. The influence of work hardening and rolling texture on the mechanical-technological properties cannot be fully recovered by subsequent annealing. The cold rolling degree KWG is calculated according to the formula: KWG = 100 * (LWB - LKB) / LWB, where LWB is the thickness of the hot-rolled flat steel product (hot strip) and LKB is the thickness of the cold-rolled flat steel product (cold strip). When cold rolling with If the degree of cold rolling is too low, the surface quality and dimensional tolerance required for the target application will not be achieved. For this reason, the degree of cold rolling is at least 5%, in particular at least 10%. When cold rolling with a degree of cold rolling that is too high, the influences of work hardening and rolling texture are so high that the required mechanical-technological properties cannot be achieved. For this reason, the degree of cold rolling is limited to a maximum of 80%, in particular a maximum of 70%, preferably a maximum of 50%.
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt wird zu einem Coil gehaspelt. The cold-rolled flat steel product is coiled into a coil.
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt (Kaltband) kann eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm aufweisen. The cold-rolled steel flat product (cold strip) can have a thickness between 0.5 and 4 mm.
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt wird vom Coil abgehaspelt und im kontinuierlichen Durchlauf geglüht. Das Glühen kann beispielsweise in einer mehrstufigen kontinuierlichen Glühanlage erfolgen, welche die folgenden Schritte umfasst: The cold-rolled flat steel product is uncoiled from the coil and annealed in a continuous process. The annealing can take place, for example, in a multi-stage continuous annealing system, which includes the following steps:
Aufheizen mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit zwischen > 100 und 1000 °C/s auf eine Temperatur zwischen 750 und 900 °C und Halten bei 750 bis 900 °C für eine Dauer zwischen 0,1 und 18 s; Heating at a mean heating rate between > 100 and 1000 °C/s to a temperature between 750 and 900 °C and holding at 750 to 900 °C for a period between 0.1 and 18 s;
Abkühlen mit einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit zwischen 100 und 1000 °C/s auf eine Temperatur von höchstens 550 °C. Cooling at an average cooling rate of between 100 and 1000 °C/s to a maximum temperature of 550 °C.
Das Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Einstellung der mechanisch-technologischen Eigenschaften des Endprodukts. Generell werden die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Endprodukts von zwei Änderungen im Gefüge während des Glühens beeinflusst: einerseits die Erholung bzw. die Rekristallisation der Ferrit- und/oder bainitischen Ferritkörner und andererseits die Vergröberung der Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen. Die Erholung bzw. die Rekristallisation und die Ausscheidungsvergröberung haben gegensätzliche Wirkungen auf das Lochaufweitungsverhältnis. Die Erholung bzw. die Rekristallisation des Gefüges ist erforderlich, um die durch das Kaltwalzen entstandene Verfestigung zumindest teilweise zu beheben, die sonst das Lochaufweitungsverhältnis beeinträchtigen und die Zugfestigkeit erhöhen würde. Die Erholung bzw. die Rekristallisation erfolgen erst bei solch hohen Temperaturen, bei denen die
Ausscheidungen sich ebenfalls schnell vergröbern können. Diese wirkt sich negativ sowohl auf das Lochaufweitungsverhältnis als auch auf der Zugfestigkeit aus. The annealing of the cold-rolled flat steel product has a significant influence on the setting of the mechanical-technological properties of the end product. In general, the mechanical-technological properties of the end product are influenced by two changes in the structure during annealing: on the one hand, the recovery or recrystallization of the ferrite and/or bainitic ferrite grains and, on the other hand, the coarsening of those containing Ti, Nb and/or V excretions. The recovery or recrystallization and the coarsening of the precipitate have opposite effects on the hole expansion ratio. The recovery or recrystallization of the structure is necessary to at least partially eliminate the hardening caused by cold rolling, which would otherwise affect the hole expansion ratio and increase the tensile strength. The recovery or recrystallization only takes place at such high temperatures at which the Excretions can also become coarser quickly. This has a negative effect on both the hole expansion ratio and the tensile strength.
Erfindungswesentlich ist, dass das Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts schneller und in einer deutlich kürzeren Zeitperiode erfolgt, im Vergleich zum Glühen eines konventionellen Mehrphasenstahls. Die kurze Glühdauer nützt die unterschiedliche Kinetik der Erholung bzw. der Rekristallisation und der Ausscheidungsvergröberung aus. Je nach Temperatur erfolgt die Erholung bzw. die Rekristallisation in wenigen Sekunden, wohingegen die Ausscheidungsvergröberung eine vergleichsweise längere Zeit benötigen würde. Bei der Erzeugung des kaltgewalzten Stahlflachprodukts ist die Glühdauer ausreichend lang, um das Gefüge größtenteils zu erholen bzw. zu rekristallisieren, aber kurz genug, um eine übermäßige Vergröberung der Ausscheidungen zu verhindern. What is essential to the invention is that the annealing of the cold-rolled flat steel product takes place faster and in a significantly shorter period of time compared to the annealing of a conventional multi-phase steel. The short glow time takes advantage of the different kinetics of recovery or recrystallization and coarsening of the precipitate. Depending on the temperature, recovery or recrystallization takes place in a few seconds, whereas the coarsening of the precipitation would require a comparatively longer time. When producing the cold-rolled flat steel product, the annealing time is sufficiently long to largely recover or recrystallize the structure, but short enough to prevent excessive coarsening of the precipitates.
Für eine kurze Glühdauer ist sowohl eine schnelle mittlere Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit als auch eine kurze Haltezeit erforderlich. In der ersten Stufe des Glühverfahrens wird das kaltgewalzte Stahlflachprodukt mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit im Bereich > 100 bis 1000 °C/s auf eine Temperatur im Bereich zwischen 800 bis 900 °C aufgeheizt. Eine so hohe Aufheizrate kann beispielsweise durch induktives Erwärmen erzielt werden. Das induktive Erwärmen wird mit Strom betrieben, welches vorzugsweise durch regenerative Energien (Wind, Wasser, Sonne) erzeugt werden kann und dadurch vorteilhaft auf den CO2-Footprint einwirkt. Durch das induktive Erwärmen können viel höhere Aufheizraten erzielt werden, im Vergleich zu denen, die durch das Aufheizen mit gasgefeuertem Brenner erzielt werden können. Die Aufheizgeschwindigkeit beträgt mindestens > 100 °C/s, 120 °C/s, 150 °C/s, insbesondere mindestens 200 °C/s, 220 °C/s, 250 °C/s, vorzugsweise mindestens 300 °C/s, 320 °C/s, 350 °C/s, um eine übermäßige Vergröberung der Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen zu vermeiden. Aufheizraten von mehr als 1000 °C/s bringen keinen Vorteil. Eine Einschränkung auf insbesondere maximal 900 °C/s, 800 °C/s, vorzugsweise maximal 700 °C/s, 600 °C/s, 500 °C/s wäre möglich. For a short annealing time, both a fast average heating and cooling rate as well as a short holding time are required. In the first stage of the annealing process, the cold-rolled flat steel product is heated to a temperature in the range between 800 to 900 °C at an average heating rate in the range > 100 to 1000 °C/s. Such a high heating rate can be achieved, for example, by inductive heating. Inductive heating is powered by electricity, which can preferably be generated by renewable energies (wind, water, sun) and thus has an advantageous effect on the CO 2 footprint. Much higher heating rates can be achieved through inductive heating compared to those which can be achieved through gas fired burner heating. The heating rate is at least > 100 °C/s, 120 °C/s, 150 °C/s, in particular at least 200 °C/s, 220 °C/s, 250 °C/s, preferably at least 300 °C/s , 320 °C/s, 350 °C/s to avoid excessive coarsening of the Ti, Nb and/or V-containing precipitates. Heating rates of more than 1000 °C/s have no advantage. A restriction to in particular a maximum of 900 °C/s, 800 °C/s, preferably a maximum of 700 °C/s, 600 °C/s, 500 °C/s would be possible.
Die „mittlere“ Aufheiz- oder Abkühlgeschwindigkeit ist so zu verstehen, dass diese mit der Differenz zwischen einer Ausgangstemperatur (Ist-Temperatur) und einer Zieltemperatur (Soll- Temperatur) in Relation für die benötigte Dauer zwischen Ausgangstemperatur und Erreichen der Zieltemperatur gebracht wird. In der Regel ist die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit keine konstante Größe.
Wie bereits vermerkt, sind bestehende Glühprozesse in der Stahlproduktion sehr energieintensiv und mit einem hohen CO2-Ausstoß verbunden. Daher werden Alternativen, die keine fossilen Brennstoffe verbrauchen, mit Hochdruck verfolgt. Eine mögliche Alternative für das Glühen von Feinblech ist das induktive Aufheizen. Dieser Prozess erfolgt sehr schnell: das Band ist bei Raten aufgeheizt, die deutlich höher als die in den konventionellen Anlagen aufgetretenen Aufheizraten sind. Im Gegensatz zu den konventionellen Glühprozessen ist das Band bei der Glühtemperatur für wenige Sekunden anstatt Minuten gehalten. Eine solche kurze Glühdauer ist für die Erholung bzw. die Rekristallisierung des Gefüges ausreichend, lässt jedoch ungenügend Zeit für die Diffusion von Legierungselementen. Daher ist das induktive Aufheizen für das Glühen von vielen Mehrphasenstählen, die aus Fe- und C-basierten Phasen wie Martensit, Bainit und Austenit bestehen, nicht geeignet. The “average” heating or cooling rate is to be understood as being related to the difference between an initial temperature (actual temperature) and a target temperature (target temperature) for the time required between the initial temperature and reaching the target temperature. As a rule, the heating and cooling rate is not a constant value. As already noted, existing annealing processes in steel production are very energy-intensive and involve high CO 2 emissions. Alternatives that do not use fossil fuels are therefore being pursued at high speed. A possible alternative for annealing thin sheet metal is inductive heating. This process occurs very quickly: the strip is heated at rates that are significantly higher than the heating rates that occur in conventional systems. In contrast to conventional annealing processes, the strip is held at the annealing temperature for a few seconds instead of minutes. Such a short annealing time is sufficient for the recovery or recrystallization of the structure, but leaves insufficient time for the diffusion of alloying elements. Therefore, inductive heating is not suitable for annealing many multiphase steels consisting of Fe- and C-based phases such as martensite, bainite and austenite.
Das Nutzen von induktivem Heizen in der Stahlproduktion erfordert Stahlkonzepte, die durch das Glühen über sehr kurze Zeiten mechanische Eigenschaften auf einem ähnlichen Niveau wie moderne Mehrphasenstähle erreichen können. Eine Möglichkeit sind ferritische Stähle, die durch sehr feine Ausscheidungen wie Karbide bzw. Karbonitride oder intermetallische Partikel verstärkt sind. Die Karbide bzw. Karbonitride bilden sich entweder während der Abkühlung des gehaspelten Warmbandprodukts oder in dem ersten Stadium des Glühens des kaltgewalzten Stahlflachprodukts. Die Entstehung des Endgefüges und folglich die Einstellung der mechanisch-technologischen Eigenschaften ist daher nicht von langsameren Diffusionsprozessen abhängig. Aufgrund der sehr kurzen Glühdauer kann eine übermäßige Vergröberung der Ausscheidungen vermieden werden. Während des Glühens in konventionellen Glüh- oder Schmelztauchbeschichtungsanlagen hingegen ist die Glühdauer so lang, dass die Ausscheidungen sich vergröbern können. Die Vergröberung der Ausscheidungen wirkt sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts aus. Solche Konzepte weisen aufgrund ihrer sehr isotropen bzw. homogenen Gefüge sowohl eine hohe Zugfestigkeit und hohe Duktilität also auch eine sehr hohe Beständigkeit gegen Kantenrisse auf. Kantenrisse können bei der Umformung von gestanzten Blechen auftreten und sind daher ein nicht außeracht zu lassendes Kriterium für den Automobilbau. Im Labor wird die Kantenriss- empfindlichkeit eines Stahls mit der sogenannten „Lochaufweitungsprüfung“ bewertet, in welcher ein in eine Blechprobe gestanztes Loch mit einem Dorn bis zur ersten Rissentstehung aufgeweitet wird, vgl. ISO 16630:2017. The use of inductive heating in steel production requires steel concepts that can achieve mechanical properties at a similar level to modern multi-phase steels through annealing over very short times. One possibility is ferritic steels, which are reinforced by very fine precipitates such as carbides or carbonitrides or intermetallic particles. The carbides or carbonitrides form either during the cooling of the coiled hot strip product or in the first stage of annealing the cold-rolled flat steel product. The creation of the final structure and consequently the setting of the mechanical-technological properties is therefore not dependent on slower diffusion processes. Due to the very short glow time, excessive coarsening of the precipitates can be avoided. During annealing in conventional annealing or hot-dip coating systems, however, the annealing time is so long that the precipitates can become coarser. The coarsening of the precipitates has a negative effect on the mechanical properties of the end product. Due to their very isotropic or homogeneous structure, such concepts have both high tensile strength and high ductility as well as very high resistance to edge cracks. Edge cracks can occur when forming stamped sheets and are therefore a criterion that should not be ignored in automobile construction. In the laboratory, the sensitivity of a steel to edge cracks is assessed using the so-called “hole expansion test”, in which a hole punched into a sheet metal sample is expanded with a mandrel until the first crack appears, see ISO 16630:2017.
Nach dem Aufheizen wird das kaltgewalzte Stahlflachprodukt in der zweiten Stufe des Glühverfahrens bei einer Temperatur im Bereich zwischen 800 bis 900 °C über eine Zeitdauer von 0,1
bis 18 s gehalten. Die Einstellung der Glühtemperatur und -zeit in dem zweiten Schritt ist sowohl für eine ausreichende Erholung bzw. Rekristallisation des Gefüges als auch für die Minimierung der Ausscheidungsvergröberung entscheidend. Bei einer Glühtemperatur von weniger als 800 °C bzw. eine Dauer von weniger als 0,1 s würde das Gefüge nicht ausreichend erholt bzw. rekristallisiert. Eine ausreichende Erholung bzw. Rekristallisation ist erforderlich, um die aus dem Kaltwalzen erfolgende Kaltverfestigung und Anisotropie zu beseitigen. Aus diesem Grund beträgt die Glühtemperatur mindestens 800 °C, insbesondere mindestens 810 °C, 820 °C, vorzugsweise mindestens 830 °C, 840 °C, 850 °C. Eine Temperatur von mehr als 900 °C und eine Dauer von mehr als 18 s würde wiederrum zu einer übermäßigen Vergröberung der Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen und folglich zu einer Verschlechterung der mechanisch-technologischen Eigenschaften führen. Daher kann die Dauer des Glühens nach der Erwärmung auf insbesondere maximal 16 s, 15 s, vorzugsweise maximal 13 s, 11 s, bevorzugt maximal 10 s, 8 s begrenzt werden. After heating, the cold-rolled flat steel product is in the second stage of the annealing process at a temperature in the range between 800 to 900 ° C for a period of 0.1 held until 18 s. The setting of the annealing temperature and time in the second step is crucial both for sufficient recovery or recrystallization of the structure and for minimizing the coarsening of the precipitation. At an annealing temperature of less than 800 °C or a duration of less than 0.1 s, the structure would not be sufficiently recovered or recrystallized. Sufficient recovery or recrystallization is required to eliminate work hardening and anisotropy resulting from cold rolling. For this reason, the annealing temperature is at least 800 °C, in particular at least 810 °C, 820 °C, preferably at least 830 °C, 840 °C, 850 °C. A temperature of more than 900 °C and a duration of more than 18 s would in turn lead to an excessive coarsening of the Ti, Nb and/or V-containing precipitates and consequently to a deterioration of the mechanical-technological properties. Therefore, the duration of the annealing after heating can be limited to in particular a maximum of 16 s, 15 s, preferably a maximum of 13 s, 11 s, preferably a maximum of 10 s, 8 s.
In der dritten Stufe des Glühverfahrens wird das kaltgewalzte Stahlflachprodukt bei einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit von 100 bis 1000 °C/s auf eine Temperatur von höchstens 550 °C abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit kann insbesondere 900 °C/s, 800 °C/s, vorzugsweise auf 700 °C/s, 600 °C/s begrenzt sein. Eine so hohe Abkühlgeschwindigkeit kann beispielsweise durch Wasserabschrecken erzielt werden. Konventionell kommen Luftgebläse zum Abkühlen zum Einsatz, welche einen schlechteren Wirkungsgrad im Vergleich zur Wasserabschreckung haben. In ähnlicher Weise wie die mittlere Aufheizgeschwindigkeit in der ersten Stufe würde eine zu langsame mittlere Abkühlgeschwindigkeit zu einer übermäßigen Vergröberung der Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen führen, so dass die gewünschte Ausscheidungsgröße und folglich die erforderlichen mechanisch-technologischen Eigenschaften nicht erzielt werden können. Aus diesem Grund beträgt die mittlere Abkühlgeschwindigkeit mindestens 100 °C/s, 120 °C/s, 150 °C/s, insbesondere mindestens 200 °C/s, 220 °C/s, 250 °C/s, vorzugsweise mindestens 300 °C/s, 320 °C/s, 350 °C/s. In the third stage of the annealing process, the cold-rolled flat steel product is cooled to a maximum temperature of 550 °C at an average cooling rate of 100 to 1000 °C/s. The cooling rate can be limited in particular to 900 °C/s, 800 °C/s, preferably to 700 °C/s, 600 °C/s. Such a high cooling rate can be achieved, for example, by water quenching. Conventionally, air blowers are used for cooling, which have poorer efficiency compared to water quenching. In a similar way to the average heating rate in the first stage, an average cooling rate that is too slow would lead to excessive coarsening of the Ti, Nb and/or V-containing precipitates, so that the desired precipitate size and consequently the required mechanical-technological properties are not achieved can be achieved. For this reason, the average cooling rate is at least 100 °C/s, 120 °C/s, 150 °C/s, in particular at least 200 °C/s, 220 °C/s, 250 °C/s, preferably at least 300 ° C/s, 320°C/s, 350°C/s.
Bei Temperaturen von weniger als 550 °C erfolgt weder eine Erholung bzw. Rekristallisation des Gefüges noch Vergröberung der Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen. Aus diesem Grund werden für das weitere Abkühlen nach Ende der dritten Stufe keine besonderen Anforderungen gestellt. Eventuell kann das kaltgewalzte Stahlflachprodukt direkt im Anschluss der dritten Stufe bei einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit von 100 - 1000 °C/s auf eine Temperatur von höchstens 100 °C abgekühlt werden. Alternativ kann das kaltgewalzte Stahlflachprodukt bei einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit von 100 - 1000 °C/s auf eine
Temperatur von weniger als 550 °C und höher als 100 °C für eine Dauer von höchstens 1000 s gehalten werden und anschließend weiterhin bei einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit von 100 - 1000 °C/s auf eine Temperatur von höchstens 100 °C abgekühlt werden. At temperatures of less than 550 °C, there is neither a recovery or recrystallization of the structure nor a coarsening of the Ti, Nb and/or V-containing precipitates. For this reason, there are no special requirements for further cooling after the end of the third stage. The cold-rolled flat steel product can possibly be cooled to a maximum temperature of 100 °C directly after the third stage at an average cooling rate of 100 - 1000 °C/s. Alternatively, the cold-rolled flat steel product can be cooled to an average cooling rate of 100 - 1000 °C/s Temperature of less than 550 °C and higher than 100 °C for a maximum period of 1000 s and then continued to be cooled at an average cooling rate of 100 - 1000 °C/s to a temperature of maximum 100 °C.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das warmgewalzte Stahlflachprodukt insbesondere direkt vor dem Kaltwalzen gebeizt werden. Alternativ kann das warmgewalzten Stahlflachprodukt nach dem Beizen zu einem Coil gehaspelt werden und vor dem Kaltwalzen abgewickelt werden. According to one embodiment, the hot-rolled flat steel product can be pickled, in particular, directly before cold rolling. Alternatively, the hot-rolled flat steel product can be coiled into a coil after pickling and unwound before cold rolling.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das kaltgewalzte Stahlflachprodukt nach Schritt i2) mit einem Zn-basierten Korrosionsschutzüberzug beschichtet werden. Der Zn-basierten Korrosionsschutzüberzug kann entweder während des Abkühlens bzw. Haltens insbesondere während oder nach der dritten Stufe des Glühverfahrens in dem Temperaturbereich 100 - 550 °C oder anschließend auf das kaltgewalzte Stahlflachprodukt appliziert werden. Die Applikation des Zn-basierten Korrosionsschutzüberzugs kann entweder durch das Eintauchen in ein Schmelzenbad (Feuerbeschichtung) oder im Anschluss an das Glühen in einer Elektroverzinkungsanlage erfolgen. According to one embodiment, the cold-rolled flat steel product can be coated with a Zn-based anti-corrosion coating after step i2). The Zn-based anti-corrosion coating can be applied either during cooling or holding, in particular during or after the third stage of the annealing process in the temperature range 100 - 550 ° C, or subsequently to the cold-rolled flat steel product. The Zn-based anti-corrosion coating can be applied either by immersing it in a melt bath (fire coating) or following annealing in an electro-galvanizing system.
Optional kann sich an die Feuerbeschichtung eine weitere Wärmebehandlung („Galvannealing“) anschließen, bei der das feuerbeschichtete Stahlflachprodukt auf bis zu 550 °C erwärmt wird, um die Zinkschicht einzubrennen. Entweder unmittelbar nach dem Austritt aus dem Schmelzenbad oder im Anschluss an die weitere Wärmebehandlung kann das erhaltene kaltgewalzte Stahlflachprodukt mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen 0,5 und 1000 °C/s auf eine Temperatur von weniger als 100 °C abgekühlt werden. Optionally, the hot-dip coating can be followed by a further heat treatment (“galvannealing”), in which the fire-coated flat steel product is heated to up to 550 °C in order to burn in the zinc layer. Either immediately after emerging from the melt pool or following further heat treatment, the cold-rolled flat steel product obtained can be cooled to a temperature of less than 100 °C at a cooling rate of between 0.5 and 1000 °C/s.
An die Zusammensetzung des Korrosionsschutzüberzugs und damit einhergehend des Schmelzenbads, welches das kaltgewalzte Stahlflachprodukt bei seiner Feuerbeschichtung durchläuft, werden keine besonderen Anforderungen gestellt. So besteht insbesondere der der Korrosionsschutzüberzug in seinem Hauptanteil aus Zink (Zn) und kann im Übrigen in konventioneller Weise zusammengesetzt sein. Dementsprechend kann der Korrosionsschutzüberzug neben Zn und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) bis zu 20 % Fe, bis zu 5 % Mg und bis zu 10 % AI enthalten. Typischerweise sind dabei, soweit jeweils vorhanden, mindestens 5 % Fe, mindestens 1 % Mg und/oder mindestens 1 % AI vorgesehen, um optimale Gebrauchseigenschaften des Korrosionsschutzes zu erreichen.
Das so erhaltene beschichtete oder unbeschichtete kaltgewalzte Stahlflachprodukt kann optional noch einem konventionellen Dressieren unterzogen werden, um seine Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit zu optimieren. Der dabei eingestellte Dressiergrad beträgt typischerweise mindestens 0,1 % und höchstens 2,0 %, wobei ein Dressiergrad von mindestens 0,3 % und höchstens 1,0 % als besonders bevorzugt eingestellt wird. Ein Dressiergrad von weniger als 0,1 % würde keine wesentliche Auswirkung auf die Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit haben und würde zu einer zu niedrigen Oberflächenrauheit bei einem optional mit einem Metallüberzug beschichteten kaltgewalzten Stahlflachprodukt führen, welche einen negativen Einfluss auf die Umformbarkeit des Stahlflachprodukts hätte. Bei einem Dressiergrad von mehr als 2,0 % würden sowohl die mechanischen Eigenschaften (Dehngrenze und Bruchdehnung) als auch das Lochaufweitungsverhältnis negativ beeinflusst werden. There are no special requirements for the composition of the corrosion protection coating and the associated melt pool through which the cold-rolled flat steel product passes during its hot-dip coating. In particular, the corrosion protection coating consists primarily of zinc (Zn) and can otherwise be composed in a conventional manner. Accordingly, the anti-corrosion coating can contain up to 20% Fe, up to 5% Mg and up to 10% Al in addition to Zn and unavoidable impurities (in wt.%). Typically, at least 5% Fe, at least 1% Mg and/or at least 1% Al are provided, if present, in order to achieve optimal performance properties of the corrosion protection. The coated or uncoated cold-rolled flat steel product obtained in this way can optionally be subjected to conventional tempering in order to optimize its dimensional stability and surface quality. The degree of skin passance set is typically at least 0.1% and at most 2.0%, with a degree of skin pass of at least 0.3% and at most 1.0% being set as particularly preferred. A degree of tempering of less than 0.1% would have no significant effect on the dimensional accuracy and surface quality and would lead to a too low surface roughness in a cold-rolled flat steel product optionally coated with a metal coating, which would have a negative influence on the formability of the flat steel product. With a temper degree of more than 2.0%, both the mechanical properties (yield strength and elongation at break) and the hole expansion ratio would be negatively influenced.
Die Legierungselemente der Schmelze respektive des Stahls (Stahlflachprodukts) sind wie folgt angegeben: The alloying elements of the melt or steel (flat steel product) are given as follows:
Kohlenstoff (C) wird hauptsächlich in den Ausscheidungen abgebunden. Die Konzentration des im Mischkristall gelösten C wird minimiert, um die Bildung von unerwünschten eisenbasierten Phasen zu vermeiden. Ein Gehalt von mindestens 0,020 %, insbesondere mindestens 0,030 %, vorzugsweise mindestens 0,040 % ist erforderlich, um eine hohe Ausscheidungsdichte zu erreichen und so die geforderte Zugfestigkeit zu erreichen. Ein zu hoher Gehalt wiederum würde zur Bildung von unerwünschten Phasen wie Martensit, Bainit, Austenit, Restaustenit, Perlit und/oder Zementit im Gefüge führen, durch welche die Duktilität verringert und die Kantenrissempfindlichkeit erhöht werden würden. Daher ist der Gehalt auf höchstens 0,20 %, insbesondere höchstens 0,150 %, vorzugsweise höchstens 0,120 % beschränkt, wobei sich negative Einflüsse der Anwesenheit von C dadurch besonders sicher vermeiden lassen, wenn der Gehalt bevorzugt höchstens 0,110 % beträgt. Carbon (C) is mainly sequestered in excretions. The concentration of C dissolved in the mixed crystal is minimized in order to avoid the formation of undesirable iron-based phases. A content of at least 0.020%, in particular at least 0.030%, preferably at least 0.040% is required in order to achieve a high precipitate density and thus achieve the required tensile strength. Too high a content would in turn lead to the formation of undesirable phases such as martensite, bainite, austenite, retained austenite, pearlite and/or cementite in the structure, which would reduce the ductility and increase the sensitivity to edge cracks. The content is therefore limited to a maximum of 0.20%, in particular a maximum of 0.150%, preferably a maximum of 0.120%, whereby negative influences of the presence of C can be particularly reliably avoided if the content is preferably a maximum of 0.110%.
Mangan (Mn) trägt zur Festigkeitssteigung durch Mischkristallverfestigung des Ferrits bei. Zudem unterdrückt Mn die Bildung von Perlit und fördert auf diese Weise die Entstehung von Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen. Um diese Effekte von Mn zu erzielen, ist einen Mn-Gehalt von mindestens 0,10 %, insbesondere mindestens 0,20 %, vorzugsweise mindestens 0,40 % erforderlich. Ein zu hoher Gehalt wirkt sich allerdings negativ auf die Schweißbarkeit aus und erhöht das Risiko des Auftretens dominanter Seigerungen (chemische Inhomogenitäten im Gefüge, die während des Erstarrens entstehen). Daher ist die Obergrenze des Gehalts auf höchstens 4,0 % gesetzt, wobei geringere Gehalte von insbesondere höchstens
3,0 %, vorzugsweise höchstens 2,50 %, mögliche negative Auswirkungen der Anwesenheit von Mn vermeiden können. Manganese (Mn) contributes to the increase in strength through solid solution strengthening of the ferrite. In addition, Mn suppresses the formation of pearlite and in this way promotes the formation of precipitates containing Ti, Nb and/or V. In order to achieve these effects of Mn, a Mn content of at least 0.10%, in particular at least 0.20%, preferably at least 0.40% is required. However, too high a content has a negative effect on weldability and increases the risk of dominant segregation occurring (chemical inhomogeneities in the structure that arise during solidification). Therefore, the upper limit of the salary is set to a maximum of 4.0%, with lower contents of in particular a maximum of 3.0%, preferably at most 2.50%, can avoid possible negative effects of the presence of Mn.
Phosphor (P) zählt im weitesten Sinne zu einer Verunreinigung, welche durch Eisenerz mit in den Stahl eingeschleppt wird und nicht vollständig im großtechnischen Stahlwerksprozess beseitigt werden kann. Der Gehalt sollte so gering wie möglich eingestellt werden, wobei der Gehalt für eine prozesssichere Schweißbarkeit bei höchstens 0,020 %, insbesondere höchstens 0,010 % liegen sollte. Die untere Grenze kann insbesondere 0,0002 % betragen. In the broadest sense, phosphorus (P) is a contaminant that is introduced into the steel by iron ore and cannot be completely eliminated in the large-scale steelworks process. The content should be set as low as possible, whereby the content should be at most 0.020%, in particular at most 0.010%, for reliable weldability. The lower limit can in particular be 0.0002%.
Schwefel (S) zählt in weitesten Sinne ebenfalls zu einer Verunreinigung und muss daher auf einen Gehalt von höchstens 0,010 % eingestellt werden, um eine starke Neigung zur Seigerung und negative Beeinflussung der Umformbarkeit respektive Dehnung in Folge von übermäßiger Bildung von Sulfiden (FeS; MnS; (Mn, Fe)S) zu vermeiden, insbesondere höchstens 0,0050 %. In der Regel kann Calcium zur Entschwefelung und Einstellung der S-Gehalts in Abhängigkeit von Ca-Gehalt zulegiert werden. Die untere Grenze kann insbesondere 0,0002 % betragen. In the broadest sense, sulfur (S) is also an impurity and must therefore be adjusted to a maximum content of 0.010% in order to avoid a strong tendency to segregation and a negative influence on formability or elongation as a result of excessive formation of sulfides (FeS; MnS; (Mn, Fe)S), in particular at most 0.0050%. As a rule, calcium can be added for desulfurization and adjustment of the S content depending on the Ca content. The lower limit can in particular be 0.0002%.
Stickstoff (N) zählt ebenfalls zur herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigung. Sofern N vorhanden ist, bilden Ti, Nb und/oder V bei gleichzeitiger Anwesenheit von C vorzugsweise mit N Nitride bzw. Karbonitride. Deswegen ist in der Praxis unter den dort technisch und wirtschaftlich darstellbaren Bedingungen die Aufnahme von N in den Ausscheidungen unvermeidbar. Grundsätzlich sind aber möglichst geringe Gehalte anzustreben, da N- dominierte Karbonitride oft sehr grob und eckig sind, weshalb sie nicht zur Verfestigung beitragen, sondern als Rissinitiatoren wirken. Um die Bildung von N-dominierten Karbonitriden zu vermeiden, ist der Gehalt auf höchstens 0,010 %, insbesondere höchstens 0,0050 % zu beschränken. Die untere Grenze kann insbesondere 0,0002 % betragen. Nitrogen (N) is also an unavoidable impurity due to production. If N is present, Ti, Nb and/or V preferably form nitrides or carbonitrides with N in the simultaneous presence of C. Therefore, in practice, under the technically and economically feasible conditions, the uptake of N in the excretions is unavoidable. In principle, however, the lowest possible content should be aimed for, since N-dominated carbonitrides are often very coarse and angular, which is why they do not contribute to solidification, but rather act as crack initiators. In order to avoid the formation of N-dominated carbonitrides, the content must be limited to a maximum of 0.010%, in particular a maximum of 0.0050%. The lower limit can in particular be 0.0002%.
Titan (Ti), Niob (Nb) und Vanadium (V) gelten als Mikrolegierungselemente und werden entweder einzeln oder in Kombination (Ti und Nb; oder Ti und V; oder Nb und V; oder Ti, Nb und V) zulegiert. Die Mikrolegierungselemente sind für die Bildung der „Karbid“-Aus- scheidungen wesentlich. Die benötigte Dichte der Ausscheidungen kann dadurch erreicht werden, wenn mindestens eines der Mikrolegierungselemente aus der Gruppe (Ti, Nb, V) mit einem Gehalt von jeweils mindestens 0,040 % zulegiert wird. Außerdem muss die Bedingung I) mit 0,04 % <= X <= 0,3 % erfüllt sein, wobei sich X durch die Formel X = Ti + V/1,06 + Nb/1,94 berechnen lässt. Bei zu niedrigen Gehalten von Ti, Nb und/oder V, welche einen Wert von X unter 0,04 % ergeben würden, wäre die erforderliche Dichte der Ausscheidungen und folglich
die erforderliche Zugfestigkeit nicht erreicht. X beträgt daher mindestens 0,04 % und kann insbesondere mindestens 0,05 %, vorzugsweise mindestens 0,07 % betragen. Um negative Auswirkungen zu hohen Gehalten an Mikrolegierungselementen zu vermeiden, ist X auf maximal 0,3 % beschränkt. Auf diese Weise wird vermieden, dass beispielweise bei Vorhandensein von Nb erhöhte Nb-Gehalte zu Rissbildungen beim (Strang-)Gießen oder bei der Brammenabkühlung und/oder -vorwärmen führen. Gleichzeitig wird für die angestrebten Festigkeiten nur ein bestimmter Gehalt an Mikrolegierungselementen benötigt. Wird dieser überschritten, erfolgt nur noch eine geringfügige weitere Festigkeitssteigerung. Zudem sinken die mittleren Diffusionsabstände, wodurch die Gefahr der Bildung unerwünscht großer Ausscheidungen steigt. Aus diesen Gründen werden Gehalte an Ti, Nb und/oder V so zulegiert, dass X höchstens 0,3 %, insbesondere höchstens 0,25 %, vorzugsweise höchstens 0,2 % beträgt. X in % bedeutet Gew.-%. Titanium (Ti), niobium (Nb) and vanadium (V) are considered microalloying elements and are alloyed either individually or in combination (Ti and Nb; or Ti and V; or Nb and V; or Ti, Nb and V). The microalloy elements are essential for the formation of the “carbide” precipitates. The required density of the precipitates can be achieved if at least one of the microalloy elements from the group (Ti, Nb, V) is alloyed with a content of at least 0.040% each. In addition, condition I) must be fulfilled with 0.04% <= X <= 0.3%, where X can be calculated using the formula X = Ti + V/1.06 + Nb/1.94. If the contents of Ti, Nb and/or V are too low, which would result in a value of X below 0.04%, the required density of the precipitates would be and consequently the required tensile strength is not achieved. X is therefore at least 0.04% and can in particular be at least 0.05%, preferably at least 0.07%. In order to avoid negative effects of high levels of microalloy elements, X is limited to a maximum of 0.3%. In this way, it is avoided that, for example in the presence of Nb, increased Nb contents lead to crack formation during (continuous) casting or during slab cooling and/or preheating. At the same time, only a certain content of microalloy elements is required to achieve the desired strength. If this is exceeded, only a slight further increase in strength occurs. In addition, the average diffusion distances decrease, which increases the risk of undesirably large precipitates forming. For these reasons, Ti, Nb and/or V contents are added in such a way that X is at most 0.3%, in particular at most 0.25%, preferably at most 0.2%. X in % means % by weight.
Bei der Einstellung bzw. Zulegieren der Mikrolegierungselemente muss beachtet werden, dass die Bedingung II) mit 0,3 <= Y <= 1,0 weiterhin erfüllt ist, wobei sich Y durch die Formel Y = 0,25 x x / (C + 0,86 x N) berechnen lässt. Ein Y < 0,3 würde sich aus einem zu hohen Gehalt an C bzw. N ergeben. Ein Überschuss an C würde zur überschüssigen Bildung von unerwünschten Phasen wie Martensit, Bainit, Austenit, Restaustenit, Perlit und/oder Zementit führen, welche sich negativ auf das Lochaufweitungsverhältnis auswirken würden. Ein zu hoher Gehalt an N würde zur Bildung von groben N-dominierten Karbonitriden führen, welche sich ebenfalls negativ auf das Lochaufweitungsverhältnis auswirken würden. Aus diesen Gründen werden die Gehalte der die Bedingung II) bestimmenden Legierungselemente so eingestellt, dass Y mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,35, vorzugsweise mindestens 0,4 beträgt. Ein Y > 1,0 ergibt sich aus einem zu hohen Gehalt in Summe von Ti, Nb und V. Ein Überschuss in Summe von Ti, Nb und V trägt in jedem Fall nicht zur weiteren Festigkeitssteigerung bei, sondern erhöht das Risiko der Bildung von unerwünschten Ausscheidungen, welche sich negativ auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften auswirken. Aus diesem Grund werden die Gehalte der die Bedingung b) bestimmenden Legierungselemente so eingestellt, dass Y höchstens 1,0, insbesondere höchstens 0,8, vorzugsweise höchstens 0,7 beträgt. Y ist maßeinheitenlos. When setting or alloying the microalloy elements, it must be noted that condition II) is still fulfilled with 0.3 <= Y <= 1.0, where Y is given by the formula Y = 0.25 x x / (C + 0 .86 x N) can be calculated. A Y < 0.3 would result from too high a C or N content. An excess of C would lead to excess formation of undesirable phases such as martensite, bainite, austenite, retained austenite, pearlite and/or cementite, which would have a negative effect on the hole expansion ratio. Too high a N content would lead to the formation of coarse N-dominated carbonitrides, which would also have a negative effect on the hole expansion ratio. For these reasons, the contents of the alloying elements determining condition II) are adjusted so that Y is at least 0.3, in particular at least 0.35, preferably at least 0.4. A Y > 1.0 results from an excessively high content of Ti, Nb and V. An excess of Ti, Nb and V does not in any case contribute to a further increase in strength, but increases the risk of the formation of undesirable ones Excretions that have a negative impact on the mechanical-technological properties. For this reason, the contents of the alloying elements determining condition b) are adjusted so that Y is at most 1.0, in particular at most 0.8, preferably at most 0.7. Y has no units of measurement.
Des Weiteren kann optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Si, AI, Cr, Mo, W, Ca, B, Cu, Ni, Sn, As, Co, Zr, La, Ce, Nd, Pr, 0, H) enthalten sein:
Silizium (Si) kann als optionales Legierungselement zur Unterdrückung der Entstehung von Perlit im Gefüge zulegiert werden. Zusätzlich zu Mn trägt Si zur Festigkeitssteigung durch Mischkristallverfestigung des Ferrits bei. Um diese Wirkungen von Si zu erzielen, ist ein Gehalt von mindestens 0,050 % erforderlich. Bei einem zu hohen Gehalt an Si würde die Walzbarkeit des Stahls zu sehr negativ beeinflusst und es kann bei der Walzbearbeitung zu Aufwachsungen auf den Walzen in der Kaltwalzstaffel bzw. im Kaltwalzgerüst kommen. Ferner kann ein zu hoher Gehalt an Si die Oberflächengualität des Stahlflachprodukts bei einer optionalen Feuerverzinkung beeinträchtigen. Um diese negativen Einflüsse von Si zu vermeiden, ist der Gehalt an Si auf höchstens 1,50 % beschränkt, wobei sich Gehalte von insbesondere höchstens 1,00 %, vorzugsweise höchstens 0,70 % im Hinblick auf die Vermeidung negativer Einflüsse der Anwesenheit von Si als besonders günstig erweisen. Wenn besondere Anforderungen an die Stückverzinkungsfähigkeit vorliegen, kann bevorzugt auf ein Si-Zulegieren verzichtet und ein maximaler Gehalt von 0,03 % zugelassen werden. Furthermore, one or more alloy elements from the group (Si, Al, Cr, Mo, W, Ca, B, Cu, Ni, Sn, As, Co, Zr, La, Ce, Nd, Pr, 0, H) can optionally be used. be included: Silicon (Si) can be added as an optional alloying element to suppress the formation of pearlite in the structure. In addition to Mn, Si contributes to the increase in strength through solid solution strengthening of the ferrite. To achieve these effects of Si, a content of at least 0.050% is required. If the Si content is too high, the rollability of the steel would be negatively affected and growth could occur on the rolls in the cold rolling mill or in the cold rolling stand during rolling processing. Furthermore, too high a Si content can affect the surface quality of the flat steel product with optional hot-dip galvanizing. In order to avoid these negative influences of Si, the Si content is limited to a maximum of 1.50%, with contents of in particular a maximum of 1.00%, preferably a maximum of 0.70% with a view to avoiding negative influences of the presence of Si prove to be particularly favorable. If there are special requirements for the ability to be galvanized in pieces, it is preferable to avoid alloying with Si and allow a maximum content of 0.03%.
Aluminium (AI) kann als optionales Legierungselement zur Unterdrückung von Perlit zulegiert werden. Weil AI üblicherweise zur Desoxidation der Schmelze verwendet wird, ist bei üblicher Erzeugung eines Stahls ein Gehalt von mindestens 0,010 % unvermeidbar. Ein zu hoher Gehalt kann sich jedoch negativ auf die Gießbarkeit auswirken. Daher wird die Obergrenze des Al- Gehalts auf höchstens 1,50 %, insbesondere höchstens 1,00 %, vorzugsweise höchstens 0,70 % beschränkt. Aluminum (AI) can be added as an optional alloying element to suppress pearlite. Because AI is usually used to deoxidize the melt, a content of at least 0.010% is unavoidable when producing steel normally. However, too high a content can have a negative effect on castability. Therefore, the upper limit of the Al content is limited to at most 1.50%, in particular at most 1.00%, preferably at most 0.70%.
Chrom (Cr), Molybdän (Mo) und/oder Wolfram (W) können als optionalen Legierungselemente entweder einzeln oder in Kombination (Cr und Mo; oder Cr und W; oder Mo und W; oder Cr, Mo und W) zulegiert werden. Wenn Cr, Mo bzw. W vorhanden sind, werden die in der Ti-, Nb- und/oder V-haltigen Ausscheidungen teilweise oder komplett abgebunden und verlangsamen bzw. verhindern deren Vergröberung. Die Feinheit der Ausscheidungen ist wesentlich zum Erreichen der angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften des kaltgewalzten Stahlflachprodukts, insbesondere die Zugfestigkeit und das Lochaufweitungsverhältnis. Bei sehr kurzen Glühdauern kann die Vergröberung der Ausscheidungen vermieden bzw. reduziert werden. In solchen Fällen ist das Zulegieren mit Cr, Mo und/oder W für die Verlangsamung der Ausscheidungsvergröberung nicht zwingend notwendig. Bei etwas längere Glühdauern kann das Zulegieren mit Cr, Mo und/oder W die übermäßige Vergröberung der Ausscheidungen und folglich die Beeinträchtigung der Zugfestigkeit und des Lochaufweitungsverhältnisses verhindern. Um diese Effekte von Cr, Mo und/oder W zu erzielen, ist ein Gehalt von jeweils mindestens 0,050 %, insbesondere mindestens 0,08 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,10
Gew.-% erforderlich. Bei einem zu hohen Gehalt an Cr, Mo und/oder W steigt die Gefahr, dass sich unerwünschte Phasen bilden, welche die mechanisch-technologischen Eigenschaften beeinträchtigen können. Zudem würde ein Überschuss von Cr eine unerwünschte ausgeprägte Korngrenzenoxidation bewirken. Aus diesen Gründen ist der Gehalt an Cr auf höchstens 1,5 Gew.-%, insbesondere höchstens 1,2 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 1,0 Gew.-% beschränkt. Mo und W zählen zu den teuersten Legierungselementen, daher sind hohe Gehalte an Mo und W aus wirtschaftlichen Gründen zu vermeiden. Aus diesen Gründen werden die Gehalte an Mo und W jeweils auf 0,5 Gew.-%, insbesondere höchstens 0,3 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,2 Gew.-% beschränkt. Chromium (Cr), molybdenum (Mo) and/or tungsten (W) can be alloyed as optional alloying elements either individually or in combination (Cr and Mo; or Cr and W; or Mo and W; or Cr, Mo and W). If Cr, Mo or W are present, the precipitates containing Ti, Nb and/or V are partially or completely bound and slow down or prevent their coarsening. The fineness of the precipitates is essential for achieving the desired mechanical-technological properties of the cold-rolled flat steel product, in particular the tensile strength and the hole expansion ratio. With very short glow times, the coarsening of the precipitates can be avoided or reduced. In such cases, alloying with Cr, Mo and/or W is not absolutely necessary to slow down the coarsening of the precipitate. For slightly longer annealing times, alloying with Cr, Mo and/or W can prevent the excessive coarsening of the precipitates and consequently the impairment of the tensile strength and the hole expansion ratio. In order to achieve these effects of Cr, Mo and/or W, a content of at least 0.050%, in particular at least 0.08% by weight, preferably at least 0.10 is required % by weight required. If the Cr, Mo and/or W content is too high, there is an increased risk that undesirable phases will form, which can impair the mechanical-technological properties. In addition, an excess of Cr would cause undesirable, pronounced grain boundary oxidation. For these reasons, the Cr content is limited to a maximum of 1.5% by weight, in particular a maximum of 1.2% by weight, preferably a maximum of 1.0% by weight. Mo and W are among the most expensive alloying elements, so high Mo and W contents should be avoided for economic reasons. For these reasons, the contents of Mo and W are each limited to 0.5% by weight, in particular at most 0.3% by weight, preferably at most 0.2% by weight.
Kupfer (Cu) kann sich in Form grober Partikel ausscheiden, welche sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften auswirken. Außerdem hat Cu einen negativen Einfluss auf die Gießbarkeit. Um jeden Einfluss von Cu zu vermeiden, ist der Gehalt auf höchstens 0,10 %, bevorzugt höchstens 0,05 %, beschränkt. Die untere Grenze kann insbesondere 0,0002 % betragen. Copper (Cu) can precipitate in the form of coarse particles, which have a negative effect on the mechanical properties. Cu also has a negative impact on castability. In order to avoid any influence of Cu, the content is limited to a maximum of 0.10%, preferably a maximum of 0.05%. The lower limit can in particular be 0.0002%.
Kalzium (Ca), Bor (B), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Arsen (As), Kobalt (Co), Zirkon (Zr), Lanthan (La), Cer (Ce), Neodym (Nd), Praseodym (Pr), Sauerstoff (0) und Wasserstoff (H) sind wie alle anderen hier nicht explizit angeführten denkbaren Legierungselemente den herstellungstechnisch unvermeidbaren Verunreinigungen zuzurechnen, die als Bestandteile des Ausgangsmaterials aus dem der Stahl erzeugt wird, oder prozessbedingt beim Stahlerschmelzen und Verarbeiten in den Stahl gelangen können. Die Gehalte dieser Elemente sind so gering zu halten, dass sie keine technische Wirkung in Bezug auf die Eigenschaften des hier zugrundeliegenden Stahls haben. Calcium (Ca), Boron (B), Nickel (Ni), Tin (Sn), Arsenic (As), Cobalt (Co), Zirconium (Zr), Lanthanum (La), Cerium (Ce), Neodymium (Nd), Praseodymium (Pr), oxygen (0) and hydrogen (H), like all other conceivable alloying elements not explicitly listed here, are to be attributed to the impurities that are unavoidable in manufacturing technology and that are present as components of the starting material from which the steel is produced, or as a result of the process during steel melting and processing Steel can reach. The contents of these elements must be kept so low that they have no technical effect on the properties of the underlying steel.
Ca wird bei der Stahlerzeugung üblicherweise der Schmelze sowohl zur Desoxidation und Entschwefelung als auch zur Verbesserung der Gießbarkeit hinzugegeben. Ein zu hoher Gehalt kann zur Bildung von unerwünschten Einschlüssen führen, welche sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften und die Walzbarkeit auswirken. Daher ist die Obergrenze auf höchstens 0,0050 %, insbesondere höchstens 0,0020 % eingeschränkt. Ca is usually added to the melt during steel production for deoxidation and desulfurization as well as to improve castability. Too high a content can lead to the formation of undesirable inclusions, which have a negative effect on the mechanical properties and rollability. Therefore, the upper limit is limited to a maximum of 0.0050%, in particular a maximum of 0.0020%.
Karbide bilden sich im kaltgewalzten Stahlflachprodukt an sich bewegenden Phasengrenzen. Die Bewegung von Phasengrenzen kann durch an ihnen segregiertes B gebremst werden. Dadurch kann die Bildung von Karbiden verhindert werden. Um diesen Effekt zu vermeiden,
wird der Gehalt von B auf höchstens 0,0010 %, insbesondere höchstens 0,0006 %, vorzugsweise höchstens 0,0004 % beschränkt. Carbides form in the cold-rolled flat steel product at moving phase boundaries. The movement of phase boundaries can be slowed down by B segregated at them. This can prevent the formation of carbides. To avoid this effect, the content of B is limited to a maximum of 0.0010%, in particular a maximum of 0.0006%, preferably a maximum of 0.0004%.
Auch Ni, Sn, As, Co, Zr, sowie Seltene Erden wie La, Ce, Nd und Pr, sind optionale Legierungselemente und werden nicht benötigt und gelten im Fall, dass sie dennoch nachweisbar sind, zu den unvermeidbaren Verunreinigungen. Dementsprechend ist der Ni- Gehalt auf höchstens 0,10 %; der Sn-Gehalt auf höchstens 0,050 %; der As-Gehalt auf höchstens 0,020 %; der Co-Gehalt auf höchstens 0,020 %; der Zr-Gehalt auf höchstens 0,0002 %; der La-Gehalt auf höchstens 0,0002 %; der Ce-Gehalt auf höchstens 0,0002 %; der Nd- Gehalt auf höchstens 0,0002 %; der Pr-Gehalt auf höchstens 0,0002 % beschränkt. Ni, Sn, As, Co, Zr, as well as rare earths such as La, Ce, Nd and Pr, are also optional alloying elements and are not required and are considered unavoidable impurities if they are nevertheless detectable. Accordingly, the Ni content is at most 0.10%; the Sn content to a maximum of 0.050%; the As content to a maximum of 0.020%; the Co content to a maximum of 0.020%; the Zr content to a maximum of 0.0002%; the La content to a maximum of 0.0002%; the Ce content to a maximum of 0.0002%; the Nd content to a maximum of 0.0002%; the Pr content is limited to a maximum of 0.0002%.
0 ist ebenso unerwünscht in der Schmelze respektive im Stahl, da sich eine Oxidbelegung sowohl auf die mechanischen Eigenschaften als auch auf die Gieß- und Walzbarkeit negativ auswirken würde. Der höchstens zulässige Gehalt wird daher auf höchstens 0,0050 %, insbesondere höchstens 0,0020 % festgesetzt. 0 is also undesirable in the melt or in the steel, as an oxide coating would have a negative effect on both the mechanical properties and the castability and rollability. The maximum permissible content is therefore set at a maximum of 0.0050%, in particular a maximum of 0.0020%.
H ist als kleinstes Atom auf Zwischengitterplätzen im Stahl sehr beweglich und kann insbesondere in hochfesten Stählen beim Abkühlen von der Warmwalzung zu Aufreißungen im Kern führen. Der Gehalt sollte daher so gering wie möglich sein, in jedem Fall höchstens 0,0010 %, insbesondere höchstens 0,0006 %, vorzugsweise höchstens 0,0004 %, wobei Gehalte von bevorzugt höchstens 0,0002 % angestrebt werden. As the smallest atom in interstitial spaces in steel, H is very mobile and can lead to cracks in the core, especially in high-strength steels, when cooling from hot rolling. The content should therefore be as low as possible, in any case at most 0.0010%, in particular at most 0.0006%, preferably at most 0.0004%, with levels preferably at most 0.0002% being aimed for.
Die Angaben in % im Zusammenhang mit den vorgenannten Legierungselementen beziehen sich auf Gewichts-%. The information in % in connection with the aforementioned alloying elements refers to % by weight.
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt umfasst ein ferritischen Grundgefüge. Unter ferritischem Grundgefüge ist somit ein Gefüge zu verstehen, welches Ferrit mit einem Anteil von mindestens 90 % aufweist. Der Anteil des ferritischen Gefüges kann insbesondere mindestens 92 %, vorzugsweise mindestens 94 %, bevorzugt mindestens 96 %, weiter bevorzugt mindestens 98 % betragen. Die Hauptbestandteile des Gefüges lassen sich mittels lichtoptischer Mikroskopie (LOM) bei einer 200- bis 2000-fachen Vergrößerung ermitteln. Im ferritischen Gefüge sind feine „Karbid“-Ausscheidungen auf Basis von Ti, Nb und/oder V eingebettet. Die Ausscheidungen weisen einen mittleren Ausscheidungsdurchmesser von höchstens 10 nm, insbesondere von höchstens 7 nm, vorzugsweise von höchstens 5 nm auf. Liegen Ausscheidungen vor, beträgt der mittlere Ausscheidungsdurchmesser > 0 nm. Diese sind aufgrund ihrer Feinheit mittels LOM
nicht erkennbar, sondern lassen sich nur mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) bei einer 50.000- bis 500.000-fachen Vergrößerung ermitteln. Harte eisenbasierte Phasen wie Martensit, Bainit, Austenit, Restaustenit, Perlit und/oder Zementit sind nachteilig für die angestrebten mechanisch-technologischen Eigenschaften, insbesondere für das Lochaufweitungsverhältnis, und sind daher unerwünschte Phasen, können aber je nach Legierungselementen in den oben genannten Bereichen in Summe mit weniger als 10 %, insbesondere weniger als 7 %, vorzugsweise weniger als 5 %, bevorzugt weniger als 3 % vorliegen. Des Weiteren kann das Gefüge sonstige herstellungsbedingte unvermeidbare Gefügebestandteile aufweisen, maximal bis zu 1 %, insbesondere maximal bis zu 0,5 %. The cold-rolled flat steel product has a ferritic basic structure. A ferritic basic structure is therefore to be understood as a structure which contains ferrite in a proportion of at least 90%. The proportion of the ferritic structure can in particular be at least 92%, preferably at least 94%, preferably at least 96%, more preferably at least 98%. The main components of the structure can be determined using light optical microscopy (LOM) at a magnification of 200 to 2000 times. Fine “carbide” precipitates based on Ti, Nb and/or V are embedded in the ferritic structure. The precipitates have an average precipitate diameter of at most 10 nm, in particular at most 7 nm, preferably at most 5 nm. If there are precipitates, the average precipitate diameter is > 0 nm. Due to their fineness, these are measured using LOM cannot be recognized, but can only be determined using transmission electron microscopy (TEM) at a magnification of 50,000 to 500,000 times. Hard iron-based phases such as martensite, bainite, austenite, retained austenite, pearlite and/or cementite are detrimental to the desired mechanical-technological properties, in particular for the hole expansion ratio, and are therefore undesirable phases, but depending on the alloying elements in the above-mentioned ranges in total with less than 10%, in particular less than 7%, preferably less than 5%, preferably less than 3%. Furthermore, the structure can have other structural components that are unavoidable during production, at most up to 1%, in particular at most up to 0.5%.
Unter Ausscheidungen sind „Karbide“ mit einer NaCI (Bl) Kristallstruktur gemeint, die überwiegend aus C und mindestens einem der Legierungselemente aus der Gruppe Ti, Nb und V bestehen. Falls einer oder mehr der Legierungselemente aus der Gruppe Mo, W oder Cr vorhanden sind, dürfen die ebenfalls in den Ausscheidungen enthalten sein. Außerdem können die Ausscheidungen einen geringen Gehalt an N enthalten. Ausscheidungen mit einem signifikanten Anteil an N sind oft als „Karbonitride“ bezeichnet, haben aber die gleiche Kristallstruktur und Auswirkung auf den mechanisch-technologischen Eigenschaften des Stahls wie Karbide. Die Summe der Gehalte an Ti, Nb und V (jeweils in Atom.-%) bezogen auf die chemische Analyse der Ausscheidungen beträgt daher mindestens 20 Atom.-%. Zur Umrechnung von Gew.-% in Atom.-% wird die übliche Formel KAT = 100 * (KG / mK) / Summe aus (iG / mi) verwendet, wobei KAT und KG die Konzentration von Element K in Atom.-% und Gew.-% sind; mK die Atommasse des Elements K ist; und iG der Gehalt (in Gew.-%) und mi die Atommasse der Komponente i in der Mischung der Komponenten sind. Bei zu niedrigen Gehalten von Ti, Nb und/oder V in den Ausscheidungen handelt es sich nicht um „Karbide“, sondern um andere Ausscheidungen, die deutlich grober als die Ti-, Nb- und/oder V-basierten Ausscheidungen sind, und die die Anforderungen bzgl. die Große der Ausscheidungen nicht erfüllen. Diese Anforderungen sind wesentlich für die Erreichung der angestrebten mechanischtechnologischen Eigenschaften; bei zu groben Ausscheidungen können die Anforderungen bzgl. Zugfestigkeit Rm und Lochaufweitungsverhältnis X nicht erreicht werden. Precipitates mean “carbides” with a NaCl (Bl) crystal structure, which consist predominantly of C and at least one of the alloying elements from the group Ti, Nb and V. If one or more of the alloying elements from the group Mo, W or Cr are present, they may also be contained in the precipitates. In addition, the excreta may contain a low N content. Precipitates with a significant proportion of N are often referred to as “carbonitrides”, but have the same crystal structure and effect on the mechanical-technological properties of the steel as carbides. The sum of the Ti, Nb and V contents (each in atomic%) based on the chemical analysis of the precipitates is therefore at least 20 atomic%. To convert from wt% to atomic%, the usual formula KAT = 100 * (KG / mK) / sum of (iG / mi) is used, where KAT and KG are the concentration of element K in atomic% and % by weight; mK is the atomic mass of the element K; and iG is the content (in% by weight) and mi is the atomic mass of component i in the mixture of components. If the contents of Ti, Nb and/or V in the precipitates are too low, they are not “carbides”, but rather other precipitates that are significantly coarser than the Ti, Nb and/or V-based precipitates do not meet the requirements regarding the size of the excretions. These requirements are essential for achieving the desired mechanical-technological properties; If the precipitates are too coarse, the requirements regarding tensile strength R m and hole expansion ratio X cannot be achieved.
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt weist eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 550 MPa, insbesondere mindestens 580 MPa, vorzugsweise mindestens 610 MPa, bevorzugt mindestens 650 MPa auf, wobei Zugfestigkeiten auch von mindestens 780 MPa oder sogar 960 MPa erreicht werden können. Die maximale Zugfestigkeit kann beispielsweise 1300 MPa betragen.
Das kaltgewalzte Stahlflachprodukt weist ein niedriges Dehngrenzenverhältnis auf. Das Dehngrenzenverhältnis wird durch das Verhältnis von der Dehngrenze Rp0,2ZU der Zugfestigkeit Rm definiert. Das Dehngrenzenverhältnis beträgt mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7 und höchstens 0,9, insbesondere höchstens 0,85. The cold-rolled flat steel product has a tensile strength R m of at least 550 MPa, in particular at least 580 MPa, preferably at least 610 MPa, preferably at least 650 MPa, although tensile strengths of at least 780 MPa or even 960 MPa can also be achieved. The maximum tensile strength can be, for example, 1300 MPa. The cold-rolled flat steel product has a low yield strength ratio. The yield strength ratio is defined by the ratio of the yield strength R p0 .2 TO the tensile strength R m . The yield strength ratio is at least 0.6, in particular at least 0.7 and at most 0.9, in particular at most 0.85.
Die Bruchdehnung A50 bei dem kaltgewalzten Stahlflachprodukt beträgt mindestens 9 %, insbesondere mindestens 11 %, vorzugsweise mindestens 12 %. The elongation at break A 50 in the cold-rolled flat steel product is at least 9%, in particular at least 11%, preferably at least 12%.
Die Zugfestigkeit Rm, die Dehngrenze Rp0,2 sowie die Bruchdehnung A50 sind im Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1:2017 ermittelbar. The tensile strength R m , the yield strength R p0 , 2 and the elongation at break A 50 can be determined in tensile tests according to DIN EN ISO 6892-1:2017.
Das Lochaufweitungsverhältnis X bei dem kaltgewalzten Stahlflachprodukt beträgt mindestens 40 %, insbesondere mindestens 45 %, vorzugsweise mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 55 %, weiter bevorzugt mindestens 60 %, wobei das Lochaufweitungsverhältnis X nach DIN EN ISO 16630:2017 ermittelbar ist. Hierbei hat sich herausgestellt, dass das kaltgewalzte Stahlflachprodukt ein besonders günstiges Verhältnis von Lochaufweitungsverhältnis X zu Zugfestigkeit Rm aufweist. So werden bei einem erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahlflachprodukt auch bei hohen Zugfestigkeiten hohe Lochaufweitungsverhältnisse erzielt, welche sich in hohen Werten für das Produkt aus Zugfestigkeit Rm und Lochaufweitungsverhältnis X äußern. Es werden daher Werte von mindestens 30.000 MPa*%, insbesondere mindestens 40.000 MPa*%, vorzugsweise mindestens 45.000 MPa*%, bevorzugt mindestens 50.000 MPa*% erreicht. The hole expansion ratio It has been found that the cold-rolled flat steel product has a particularly favorable ratio of hole expansion ratio X to tensile strength R m . In a cold-rolled flat steel product according to the invention, high hole expansion ratios are achieved even with high tensile strengths, which are expressed in high values for the product of tensile strength R m and hole expansion ratio X. Values of at least 30,000 MPa*%, in particular at least 40,000 MPa*%, preferably at least 45,000 MPa*%, preferably at least 50,000 MPa*% are therefore achieved.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Diese sind in den Tabellen 1 - 4 zusammengefasst. Tabelle 1 zeigt sowohl die chemischen Zusammensetzungen als auch die Summe X und das Mengenverhältnis Y der Ausführungsbeispiele. Die Produktionsvorgaben mit Bezug auf das Warm- und Kaltwalzen sowie das Glühen und die Verzinkung sind in Tabelle 2 bzw. 3 angegeben. Tabelle 4 zeigt sowohl die mechanisch-technologischen Eigenschaften als auch Gefügecharakteristika der Ausführungsbeispiele. The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. These are summarized in Tables 1 - 4. Table 1 shows both the chemical compositions as well as the sum X and the quantitative ratio Y of the exemplary embodiments. The production specifications with regard to hot and cold rolling as well as annealing and galvanizing are given in Tables 2 and 3, respectively. Table 4 shows both the mechanical-technological properties and structural characteristics of the exemplary embodiments.
Zur Erprobung der Erfindung sind die entsprechend den in Tabelle 1 angegeben Zusammensetzungen legierte Schmelzen A - AE erzeugt und zu Brammen vergossen worden. Die nicht erfindungsgemäßen Schmelzen und ihre von den Vorgaben der Erfindung abweichenden Gehalte an bestimmten Legierungselementen sind in Tabelle 1 durch Unterstreichung
hervorgehoben. Gehalte an einem Legierungselement, die so gering sind, dass sie im technischen Sinne „0“, das heißt so gering sind, dass sie keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Stahls haben, sind in Tabelle 1 durch den Eintrag „-" bezeichnet. To test the invention, the melts A - AE alloyed in accordance with the compositions given in Table 1 were produced and cast into slabs. The melts not according to the invention and their contents of certain alloying elements that deviate from the specifications of the invention are underlined in Table 1 highlighted. Contents of an alloy element that are so low that they are “0” in the technical sense, i.e. so low that they have no influence on the properties of the steel, are designated in Table 1 by the entry “-”.
Die aus den Stählen A - AE erzeugten Brammen sind in einem Vorwärmofen, in dem eine Vorwärmtemperatur („VWO“) herrschte, durcherwärmt worden. Anschließend sind die vorerwärmten Brammen in konventioneller Weise zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt (Warmband) warmgewalzt worden. Das jeweils erhaltene warmgewalzte Stahlband hat die Warmwalzstaffel mit einer Warmwalzendtemperatur („WET“) verlassen und ist anschließend mit einer Abkühlgeschwindigkeit („KR1“) auf eine Haspeltemperatur („HT“) abgekühlt worden, bei der sie jeweils zu einem Coil gehaspelt worden sind. Nach der Abkühlung des Coils auf Raumtemperatur ist das warmgewalzte Stahlflachprodukt in konventioneller Weise gebeizt worden und anschließend mit einem Kaltwalzgrad („KWG“) zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt kaltgewalzt worden. The slabs produced from steels A - AE were heated through in a preheating furnace in which a preheating temperature (“VWO”) prevailed. The preheated slabs were then hot-rolled in a conventional manner into a hot-rolled flat steel product (hot strip). The hot-rolled steel strip obtained in each case left the hot rolling train with a final hot rolling temperature (“WET”) and was then cooled at a cooling rate (“KR1”) to a coiling temperature (“HT”), at which they were each coiled into a coil. After the coil has cooled to room temperature, the hot-rolled flat steel product has been pickled in a conventional manner and then cold-rolled using a cold rolling grade ("KWG") into a cold-rolled flat steel product.
Zum Nachweis der Wirkung der Erfindung ist bei der Erzeugung der kaltgewalzten Stahlflachprodukte jeweils eine der in Tabelle 2 angegebenen Kombinationen I - XII von VWO, WET, KR1, HT und KWG gewählt worden. Die nicht erfindungsgemäßen Kombinationen aus I - XII und die Vorgaben, die jeweils nicht den Maßgaben der Erfindung entsprachen, sind in Tabelle 2 durch Unterstreichung hervorgehoben. To demonstrate the effect of the invention, one of the combinations I - XII of VWO, WET, KR1, HT and KWG given in Table 2 was selected when producing the cold-rolled flat steel products. The combinations of I - XII that are not according to the invention and the specifications that do not correspond to the requirements of the invention are highlighted in Table 2 by underlining.
Nach dem Kaltwalzen ist das kaltgewalzte Stahlflachprodukt im kontinuierlichen Durchlauf in einer Induktionsglühanlage geglüht worden. Während des Glühens wird das kaltgewalzte Stahlband mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit („HR“) auf eine (mittlere) Glühtemperatur („GT“) aufgeheizt, bei der es über eine Haltezeit („HZ“) gehalten worden ist. Anschließend ist das kaltgewalzte Stahlband mit einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit („KR2“) auf eine Temperatur von höchstens 550 °C abgekühlt worden. Das so erzeugte Stahlflachprodukt ist gegebenenfalls mit einem Dressiergrad („DG“) dressiert worden und/oder mit einem Zn- basierten Korrosionsschutzüberzug beschichtet worden. After cold rolling, the cold-rolled flat steel product was annealed continuously in an induction annealing system. During annealing, the cold-rolled steel strip is heated at a medium heating rate (“HR”) to a (medium) annealing temperature (“GT”), at which it is held for a holding time (“HZ”). The cold-rolled steel strip was then cooled at a medium cooling rate (“KR2”) to a maximum temperature of 550 °C. The flat steel product produced in this way may have been tempered with a temper grade (“DG”) and/or coated with a Zn-based corrosion protection coating.
In den Ausführungsbeispielen erfolgt das Glühen und gegebenenfalls die Verzinkung nach einer in Tabelle 3 angegebenen Kombinationen a - i von HR, GT, HZ, KR2 und DG. Für die Kombinationen a - i ist ebenfalls angegeben, ob das kaltgewalzte Stahlflachprodukt mit einem Zn-Überzug beschichtet worden ist. Die nicht erfindungsgemäßen Kombinationen aus a - i und
die Vorgaben, die jeweils nicht den Maßgaben der Erfindung entsprachen, sind in Tabelle 3 durch Unterstreichung hervorgehoben. In the exemplary embodiments, the annealing and, if necessary, the galvanizing takes place according to a combinations a - i of HR, GT, HZ, KR2 and DG given in Table 3. For combinations a - i it is also stated whether the cold-rolled flat steel product has been coated with a Zn coating. The combinations of a - i and which are not according to the invention the specifications that did not correspond to the requirements of the invention are highlighted in Table 3 by underlining.
An den so erzeugten Stahlflachprodukten sind sowohl die mechanisch-technologischen Eigenschaften als auch Gefügecharakteristika ermittelt worden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wie die Dehngrenze Rp0,2, die Zugfestigkeit Rm, das Dehngrenzenverhältnis Rpo,2 / Rm, die Bruchdehnung A50, das Lochaufweitungsverhältnis X, das Produkt Rm * X, der mittlere Ausscheidungsdurchmesser DM und der Ferritanteil F des Gefüges, sind in Tabelle 4 zusammengefasst. Bei auf Basis der warmgewalzten Stahlflachprodukte Al - AE1 erzeugten Stahlflachprodukten ist zusätzlich angegeben, aus welchem der Stähle A -AE das Stahlsubstrat des jeweiligen Stahlflachprodukts bestand (Spalte „Analyse“), welche der Kombinationen I - XII der Warmbanderzeugung (Spalte „Walzen“) und welche der Varianten a - i der Glühbehandlung und des Schmelzenauftrags das jeweilige Stahlsubstrat durchlaufen hat (Spalte „Glühen“). The mechanical-technological properties and structural characteristics of the flat steel products produced in this way were determined. The results of these investigations such as the yield strength R p0 , 2 , the tensile strength R m , the yield strength ratio R p o.2 / R m , the elongation at break A 50 , the hole expansion ratio X, the product Rm * X, the average precipitation diameter DM and the ferrite content F of the structure are summarized in Table 4. For flat steel products produced on the basis of the hot-rolled flat steel products Al - AE1, it is also stated which of the steels A -AE the steel substrate of the respective flat steel product consisted of (column "Analysis"), which of the combinations I - XII of hot strip production (column "Rolls") and which of the variants a - i of the annealing treatment and the melt application the respective steel substrate has undergone (column “Annealing”).
Beispiel Al ist ein erfindungsgemäßes Beispiel, welches aus einem Stahlsubtrat mit der chemischen Zusammensetzung A besteht, und nach Walzvorgabe I und Glühvorgabe a erzeugt worden ist. Diese ergab eine optimale Kombination von mechanisch-technologischen Eigenschaften und Gefügecharakteristika. Example Al is an example according to the invention, which consists of a steel substrate with the chemical composition A and was produced according to rolling specification I and annealing specification a. This resulted in an optimal combination of mechanical-technological properties and structural characteristics.
Beispiele A2 - A4 sind vergleichbar mit Beispiel Al , außer dass die Warmwalzbedingungen von den erfindungsgemäß erforderlichen Vorgaben abweichen. In diesem Sinne dienen sie als Gegenbeispiele. Bei Beispiel A2 wurde die Bramme mit einer zu niedrigen Vorwärmtemperatur VWO erwärmt, so dass die Bramme nicht vollständig ausgeglüht wurde. Infolgedessen wirkten sich die Legierungselemente und die Herstellungsverfahren auf die mechanischen Eigenschaften nicht aus. Bei Beispiel A3 wurde eine zu niedrige Walzendtemperatur WET eingestellt, so dass die angestrebte Isotropie des Materials durch Effekte des thermomechanischen Walzens verloren ging. Bei Beispiel A4 wurde das warmgewalzte Stahlband mit einer zu niedrigen Abkühlrate KR1 abgekühlt, so dass grobe Ausscheidungen vor dem Haspel gebildet worden sind. Infolgedessen konnten die erforderliche Ausscheidungsgröße und folglich die erforderlichen mechanisch-technologischen Eigenschaften nicht erzielt werden. Examples A2 - A4 are comparable to Example Al, except that the hot rolling conditions differ from the specifications required according to the invention. In this sense, they serve as counterexamples. In example A2, the slab was heated with a preheating temperature VWO that was too low, so that the slab was not completely annealed. As a result, the alloying elements and manufacturing methods did not affect the mechanical properties. In example A3, a final rolling temperature WET was set that was too low, so that the desired isotropy of the material was lost due to the effects of thermomechanical rolling. In example A4, the hot-rolled steel strip was cooled at a cooling rate KR1 that was too low, so that coarse precipitates were formed in front of the coiler. As a result, the required precipitate size and, consequently, the required mechanical-technological properties could not be achieved.
Die chemischen Analysen B - G sind Variationen der Analyse A, wobei Ti durch verschiedene Kombinationen von Ti, Nb bzw. V ersetzt wurde. Die chemischen Analysen H - J sind ebenfalls Variationen der Analyse A, welche zusätzlich Cr, Mo oder Mo enthalten. Für alle Analysen B - J
wurden sowohl andere Legierungsbestandteile als auch die Summe X und das Mengenverhältnis Y jeweils gleich wie bei der Analyse A behalten. Die daraus erzeugten Beispiele Bl - J1 wurden mit den gleichen Bedingungen wie Beispiel Al durchprozessiert. Dies ergab mechanisch-technologische Eigenschaften auf dem gleichen Niveau wie Beispiel Al . Chemical analyzes B - G are variations of analysis A, with Ti replaced by various combinations of Ti, Nb and V, respectively. The chemical analyzes H - J are also variations of analysis A, which additionally contain Cr, Mo or Mo. For all analyzes B - J Both other alloy components as well as the sum X and the quantitative ratio Y were kept the same as in analysis A. The resulting examples B1 - J1 were processed using the same conditions as example A1. This resulted in mechanical-technological properties on the same level as Example Al.
Die Beispiele Kl - Ml sind Gegenbeispiele, die ebenfalls auf dem Beispiel Al basieren. Bei Beispiel Kl ist Summe X und folglich das Mengenverhältnis Y zu niedrig. Beispiel LI hat einen zu niedrigen Gehalt an C und folglich ein zu hohes Mengenverhältnis Y. Im Gegensatz dazu hat Beispiel Ml einen sehr hohen Gehalt an C und folglich ein zu niedriges Mengenverhältnis Y. Die Beispiel Kl - Ml sind mit den gleichen Prozessbedingungen wie Beispiel Al erzeugt, haben jedoch in Folge der abweichenden chemischen Analysen mechanisch-technologische Eigenschaften außerhalb des Zielbereichs. The examples Kl - Ml are counterexamples that are also based on the example Al. In example K1, sum X and consequently the quantitative ratio Y is too low. Example LI has a C content that is too low and therefore a quantitative ratio Y that is too high. In contrast, Example Ml has a very high content of C and consequently a quantitative ratio Y that is too low. Examples Kl - Ml are with the same process conditions as Example Al produced, but as a result of the different chemical analyzes have mechanical-technological properties outside the target range.
Die Stähle N und 0 sind niedriglegierte Konzepte, die sich nur durch ihre C-Gehalte und folglich in den Mengenverhältnissen Y unterscheiden. Anhand des Stahls N wurde in den Beispielen NI - N4 der Einfluss des Kaltwalzgrads KWG untersucht. Dadurch wurde gezeigt, dass mit abnehmendem KWG die Zugfestigkeit Rm abnimmt und das Lochaufweitungsverhältnis X zunimmt. Der Stahl 0 hat einen etwas höheren Gehalt an C und folglich ein niedrigeres Y im Vergleich zum Stahl N. Dies ergab eine erhöhte Rm und ein reduziertes X im Vergleich zum Beispiel N2, welche mit den gleichen Bedingungen prozessiert wurde. The steels N and 0 are low-alloy concepts that only differ in their C content and therefore in the proportions Y. Using the steel N, the influence of the cold rolling grade KWG was examined in the examples NI - N4. This showed that as the KWG decreases, the tensile strength Rm decreases and the hole expansion ratio X increases. Steel 0 has a slightly higher C content and consequently a lower Y compared to steel N. This resulted in an increased R m and a reduced X compared to example N2, which was processed under the same conditions.
Die Stähle P und Q sind sehr niedriglegierte Konzepte, bei denen hohe Mengenverhältnisse Y durch Einstellen der Gehalte an C und Nb erzielt wurden. Die daraus erzeugten Beispiele PI und Ql wurden mit den gleichen Bedingungen wie die Beispiel N2 und 01 prozessiert. Im Vergleich zu den Beispiele N2 und 01 wiesen die Beispiele PI und Ql niedrigere aber noch akzeptable Zugfestigkeiten Rm auf. The steels P and Q are very low-alloy concepts in which high proportions Y were achieved by adjusting the C and Nb contents. The resulting examples PI and Ql were processed under the same conditions as examples N2 and 01. In comparison to Examples N2 and 01, Examples PI and Ql had lower but still acceptable tensile strengths R m .
Mit den Stählen R - U wurde der Einfluss von Mn auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Die Stähle R - U haben im Vergleich zum Stahl A niedrigere Mn-Gehalte. Außerdem sind Stähle R - U im Gegensatz zum Stahl A mit Cr und Mo legiert. Die daraus erzeugten Beispiele RI - Ul wurden mit den gleichen Bedingungen wie die Beispiele N2 und 01 - Ql prozessiert. Dies zeigte, dass die Zugfestigkeit mit steigendem Mn-Gehalt zunimmt. Der Stahl U wurde in den Beispielen Ul - U5 benutzt, um den Einfluss der Aufheizrate HR; der Haltezeit HZ und der Abkühlrate KR2 zu untersuchen. Dies zeigt, dass mit abnehmenden HR und KR2 und zunehmenden HZ die Ausscheidungsgröße zunimmt und folglich die Rm und das X abnehmen.
Im Beispiel U2 wurde eine zu niedrige HR und KR2 und eine zu lange HZ eingestellt. Dies führte zu einer zu hohen Ausscheidungsgröße und folglich, zu einem Rm und einem X außerhalb der erforderlichen Bereiche. Das Beispiel U2 dient daher als Gegenbeispiel. The influence of Mn on the mechanical properties was investigated using the steels R - U. The steels R - U have lower Mn contents compared to steel A. In addition, steels R - U, in contrast to steel A, are alloyed with Cr and Mo. The resulting examples RI - Ul were processed under the same conditions as the examples N2 and 01 - Ql. This showed that the tensile strength increases with increasing Mn content. The steel U was used in the examples Ul - U5 to determine the influence of the heating rate HR; the holding time HZ and the cooling rate KR2 should be examined. This shows that as HR and KR2 decrease and HZ increase, the excretory size increases and consequently the R m and the X decrease. In example U2, the HR and KR2 were set too low and the HR was too long. This resulted in too high a precipitate size and, consequently, an R m and an X outside the required ranges. The example U2 therefore serves as a counterexample.
Die Stähle V und W sind mittelfeste Varianten, die höheren Gehalte an AI bzw. Si haben. Diese wurden in den Beispielen VI - W3 benutzt, um den Einfluss der Haspeltemperatur HT zu untersuchen. Dies zeigt, dass mit steigender HT die Ausscheidungsgröße zunimmt und folglich die Rm und das X abnehmen. In den Gegenbeispiele V3 und W3 wurde eine zu hohe HT eingestellt. Dies führte zu einer zu hohe Ausscheidungsgröße und folglich zu einem zu niedrigen Produkt Rm x X. Steels V and W are medium-strength variants that have higher Al and Si contents, respectively. These were used in Examples VI - W3 to investigate the influence of the reel temperature HT. This shows that as HT increases, the excretory size increases and consequently the R m and X decrease. In the counterexamples V3 and W3, the HT was set too high. This led to a precipitation size that was too high and consequently to a product R m x X that was too low.
Die Stähle X und Y sind höherfeste Varianten, die noch höhere Gehalte an AI bzw. Si haben. Diese wurden in den Beispielen XI - Y4 mit einer niedrigen Walzendtemperatur WET, Abkühlgeschwindigkeit KR1 und Haspeltemperatur HT warmgewalzt. In den Beispielen XI - Y4 wurde der Einfluss der Glühtemperatur GT untersucht. Dies zeigt, dass mit steigenden GT die Rm abnimmt und das X zunimmt. In den Gegenbeispiele XI und Y1 wurde eine zu niedrige GT eingestellt. Dies führte zu einer unzureichenden Erholung bzw. Rekristallisierung des Gefüges und folglich zu einem zu niedrigen X. The steels X and Y are higher-strength variants that have even higher Al and Si contents. These were hot rolled in Examples XI - Y4 with a low final rolling temperature WET, cooling rate KR1 and coiling temperature HT. The influence of the annealing temperature GT was examined in Examples XI - Y4. This shows that as GT increases, R m decreases and X increases. In counterexamples XI and Y1, the GT was set too low. This led to insufficient recovery or recrystallization of the structure and consequently to an X that was too low.
Die Stähle Z und AA sind höchstfeste Varianten, die sehr hohe Gehalte an Si bzw. AI haben. Die daraus erzeugten Beispiele ZI und AA1 wiesen ein hohes X bei einem sehr hohen Rm auf. Der Stahl AB ist ähnlich wie der Stahl Z, abgesehen von einem zu hohen C-Gehalt. Das daraus erzeugte Beispiel ABI wurde mit den gleichen Bedingungen wie das Beispiel ZI prozessiert. Aufgrund des Überschusses an C, enthielt Beispiel ABI einen zu niedrigen Anteil von Ferrit. Dies führte zu einer starken Verschlechterung der mechanisch-technologischen Eigenschaften. Daher dient Beispiel ABI als Gegenbeispiel. The steels Z and AA are extremely high-strength variants that have very high Si and Al contents, respectively. The resulting examples ZI and AA1 had a high X with a very high R m . Steel AB is similar to steel Z, except that the C content is too high. The resulting example ABI was processed with the same conditions as the example ZI. Due to the excess of C, example ABI contained too low a proportion of ferrite. This led to a sharp deterioration in the mechanical and technological properties. Therefore, example ABI serves as a counterexample.
Die Stähle AC - AE sind vergleichbar mit dem Referenzbeispiel A, haben jedoch eine unterschiedliche Konzentration an Verunreinigungen P, S, N und Cu. Diese wurden in Beispiel AC1 - AE1 mit den gleichen Bedingungen wie das Beispiel Al prozessiert. Der Stahl AC hat eine sehr niedrige Konzentration an Verunreinigungen. Das daraus erzeugte Beispiel AC1 hat mechanisch-technologische Eigenschaften vergleichbar mit denen von Beispiel Al . Der Stahl AD hat im Vergleich zum Stahl A eine höhere aber noch akzeptable Konzentration an Verunreinigungen. Das daraus erzeugte Beispiel ADI hat schlechtere mechanisch-
technologische Eigenschaften als Beispiel Al, sie lagen jedoch noch innerhalb der erforderlichen Bereiche. Der Stahl AE hat eine zu hohe Konzentration an Verunreinigungen. Infolgedessen hat das daraus erzeugte Beispiel AE1 einen zu niedrigen Anteil von Ferrit und einen zu hohen Ausscheidungsdurchmesser und folglich ein zu niedriges X.
The steels AC - AE are comparable to reference example A, but have a different concentration of impurities P, S, N and Cu. These were processed in example AC1 - AE1 with the same conditions as example Al. AC steel has a very low concentration of impurities. The resulting example AC1 has mechanical-technological properties comparable to those of example Al. Compared to steel A, steel AD has a higher but still acceptable concentration of impurities. The resulting example ADI has poorer mechanical technological properties as an example of Al, but they were still within the required ranges. The steel AE has too high a concentration of impurities. As a result, the resulting example AE1 has a ferrite content that is too low and a precipitate diameter that is too high and therefore an X that is too low.
Tabelle 4
Table 4
Claims
Ansprüche Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlflachproduktes mit einer Zugfestigkeit Rm von mindestens 550 MPa, einer Bruchdehnung A50 von mindestens 9 %, Rm und A50 ermittelt nach DIN EN ISO 6892-1 :2017, mit einem Lochaufweitungsverhältnis X von mindestens 40 % ermittelt nach DIN EN ISO16630:2017, mit einem ferritischen Grundgefüge mit mindestens 90 % Ferrit und im ferritischen Grundgefüge eingebetteten Karbid- Ausscheidungen auf Basis von Ti, Nb und/oder V mit einem mittleren Ausscheidungsdurchmesser von höchstens 10 nm umfassend die Schritte: a) Erschmelzen eines Stahls bestehend neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus Claims Process for producing a cold-rolled flat steel product with a tensile strength R m of at least 550 MPa, an elongation at break A 50 of at least 9%, R m and A 50 determined according to DIN EN ISO 6892-1:2017, with a hole expansion ratio X of at least 40% determined according to DIN EN ISO16630:2017, with a ferritic base structure with at least 90% ferrite and carbide precipitates based on Ti, Nb and/or V embedded in the ferritic base structure with an average precipitate diameter of at most 10 nm, comprising the steps: a) Melting of a steel consisting of Fe and unavoidable impurities in wt.%
C: 0,020 bis 0,20 %, C: 0.020 to 0.20%,
Mn: 0,10 bis 4,00 %, Mn: 0.10 to 4.00%,
P: bis 0,020 %, P: up to 0.020%,
S: bis 0,010 %, S: up to 0.010%,
N: bis 0,010 %, mit mindestens einem oder mehreren Mikrolegierungselementen aus der Gruppe (Ti, Nb, V): N: up to 0.010%, with at least one or more microalloy elements from the group (Ti, Nb, V):
Ti: mindestens 0,040 %, Ti: at least 0.040%,
Nb: mindestens 0,040 %, Nb: at least 0.040%,
V: mindestens 0,040 %, wobei folgende Bedingungen gelten: V: at least 0.040%, subject to the following conditions:
I) 0,04 % <= X <= 0,3 % mit X = Ti + V/1,06 + Nb/1,94 I) 0.04% <= X <= 0.3% with X = Ti + V/1.06 + Nb/1.94
II) 0,3 <= Y <= 1,0 mit Y = 0,25 * X / (C + 0,86 *N) optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Si, AI, Cr, Mo, W, Cu) mit II) 0.3 <= Y <= 1.0 with Y = 0.25 * X / (C + 0.86 *N) optionally one or more alloying elements from the group (Si, Al, Cr, Mo, W, Cu) with
Si: bis 1,50 %, Si: up to 1.50%,
AI: bis 1,50 %, AI: up to 1.50%,
Cr: bis 1,50 %, Cr: up to 1.50%,
Mo: bis 0,50 %, Mon: up to 0.50%,
W: bis 0,50 %, W: up to 0.50%,
Cu: bis 0,10 %,
b) Vergießen der Schmelze zu einem Vorprodukt; c) Vorwärmen des Vorprodukts auf eine Temperatur und/oder Halten des Vorprodukts bei einer Temperatur zwischen 1150 und 1350 °C; d) Warmwalzen des Vorprodukts zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt mit einer Warmwalzendtemperatur zwischen 850 und 980 °C; e) Abkühlen des erhaltenen warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einer zwischen 20 und 400°C/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit auf eine zwischen 400 und 700 °C betragende Haspeltemperatur; f) Haspeln des auf die Haspeltemperatur abgekühlten warmgewalzten Stahlflachprodukts zu einem Coil; g) Abhaspeln des Coils und Kaltwalzen mit einem zwischen 5 und 80 % betragenden Kaltwalzgrad zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt; h) Haspeln des kaltgewalzten Stahlflachprodukts zu einem Coil; i) Abhaspeln des Coils und Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts im kontinuierlichen Durchlauf umfassend die Schritte: Cu: up to 0.10%, b) casting the melt into a preliminary product; c) preheating the preliminary product to a temperature and/or maintaining the preliminary product at a temperature between 1150 and 1350 ° C; d) hot rolling the preliminary product into a hot-rolled flat steel product with a final hot rolling temperature between 850 and 980 ° C; e) cooling the hot-rolled flat steel product obtained at a cooling rate of between 20 and 400 ° C / s to a coiling temperature of between 400 and 700 ° C; f) coiling the hot-rolled flat steel product cooled to the coiling temperature into a coil; g) uncoiling the coil and cold rolling with a degree of cold rolling between 5 and 80% to form a cold-rolled flat steel product; h) coiling the cold-rolled flat steel product into a coil; i) Uncoiling the coil and annealing the cold-rolled flat steel product in a continuous flow comprising the steps:
11) Aufheizen mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit zwischen > 100 und 1000° C/s auf eine Temperatur zwischen 800 und 900 °C und Halten bei 800 bis 900 °C für eine Dauer zwischen 0,1 und 18 s; 11) Heating at an average heating rate between > 100 and 1000 ° C / s to a temperature between 800 and 900 ° C and holding at 800 to 900 ° C for a period between 0.1 and 18 s;
12) Abkühlen mit einer mittleren Abkühlgeschwindigkeit zwischen 100 und 1000 °C/s auf eine Temperatur von höchstens 550 °C und optional Halten bei dieser Temperatur für eine Dauer von höchstens 100 s; j) Haspeln des kaltgewalzten Stahlflachprodukts zu einem Coil. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt zwischen den Schritten f) und g) gebeizt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei nach Schritt i2) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt mit einem Zn-basierten Korrosionsschutzüberzug feuerbeschichtet wird. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das feuerbeschichtete Stahlflachprodukt auf eine Temperatur bis zu 550°C erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei nach Schritt i2) das kaltgewalzte Stahlflachprodukt mit einem Zn-basierten Korrosionsschutzüberzug elektrolytisch beschichtet wird. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das kaltgewalzte Stahlflachprodukt mit einem Dressiergrad zwischen 0,1 und 2,0 % dressiert wird. Ein nach einem der vorgenannten Ansprüche erzeugtes kaltgewalztes Stahlflachprodukt mit einem Dehngrenzenverhältnis Rp0,2 / Rm von mindestens 0,6 und höchstens 0,9. Stahlflachprodukt nach Anspruch 7 mit einem Dehngrenzenverhältnis Rp0,2 / Rm von mindestens 0,7 und höchstens 0,85. Stahlflachprodukt nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Produkt aus Zugfestigkeit Rm und Lochaufweitungsverhältnis X mindestens 30.000 MPa*% erreicht. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Ferrit im Gefüge mindestens 94 % beträgt. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der mittlere Ausscheidungsdurchmesser höchstens 7 nm beträgt.
12) Cooling at a mean cooling rate between 100 and 1000 °C/s to a temperature of not more than 550 °C and optionally holding at this temperature for a period of not more than 100 s; j) Coiling the cold-rolled flat steel product into a coil. A method according to claim 1, wherein the hot-rolled flat steel product is pickled between steps f) and g). Method according to claim 1 or 2, wherein after step i2) the cold-rolled steel flat product is fire-coated with a Zn-based anti-corrosion coating. A method according to claim 3, wherein the fire-coated steel flat product is heated to a temperature of up to 550°C. Method according to claim 1 or 2, wherein after step i2) the cold-rolled steel flat product is electrolytically coated with a Zn-based anti-corrosion coating. Method according to one of the preceding claims, wherein the cold-rolled flat steel product is tempered with a degree of tempering between 0.1 and 2.0%. A cold-rolled flat steel product produced according to one of the preceding claims with a yield strength ratio R p0 , 2 / R m of at least 0.6 and at most 0.9. Flat steel product according to claim 7 with an yield strength ratio R p0 , 2 / R m of at least 0.7 and at most 0.85. Flat steel product according to claim 7 or 8, wherein the product of tensile strength R m and hole expansion ratio X reaches at least 30,000 MPa*%. Flat steel product according to one of claims 7 to 9, wherein the ferrite in the structure is at least 94%. Flat steel product according to one of claims 7 to 10, wherein the average precipitation diameter is at most 7 nm.
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