DE69124478T2

DE69124478T2 - Verfahren zum Herstellen einer plattierten Stahlplatte mit guter Tieftemperaturzähigkeit

Info

Publication number: DE69124478T2
Application number: DE69124478T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Ogata; Hiroshi Tamehiro; Yoshio Terada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2011-11-28
Also published as: CA2056337A1; DE69124478D1; EP0488222B1; CA2056337C; EP0488222A3; JP2510783B2; US5183198A; JPH04197588A; NO914645D0; NO300994B1; NO914645L; EP0488222A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines plattierten Stahlblechs mit guter Tieftemperaturzähigkeit in ihrem Walzzustand, wobei das Plattierungsmaterial ein rostfreier Stahl, eine Nickellegierung oder eine andere Hochlegierung mit guter Korrosionsbeständigkeit ist, und das Basismaterial eine spezifizierte Niedriglegierung (mit wenig C - Mn - viel Nb - Spuren von Ti) ist.
Sicherheits- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen führen zu einer steigenden Anwendung von Stahlrohren, die mit hochlegierten Plattierungsmaterialien, wie rostfreiem Stahl und Nickellegierungen, plattiert sind, für Großdurchmesser-Pipelines, die für den Transport von Rohöl und Naturgas bzw. Erdgas eingesetzt werden, welche eine hohen Anteil korrosiver Substanzen, wie H&sub2;S, CO&sub2; und Cl&supmin;, enthalten.
Üblicherweise wurden solche Rohre mittels einer UOE-Formung gewalzter plattierter Stahlplatten, Schweißen der Naht, und Wiedererwärmung und Kühlen (Lösungsbehandlung) des gesamten Rohres hergestellt. In letzter Zeit wurden jedoch Verfahren entwickelt, welche darauf zielen, die erforderlichen Eigenschaften im Walzzustand, d.h., ohne die Anwendung der Lösungsbehandlung zu erreichen. Solche Verfahren werden beispielsweise von der JP-A-60-216984, JP-A-62-16892 und der JP- A-63-130823 offenbart.
Das am nächsten kommende Dokument nach dem Stand der Technik, die JP-A-63-130283, offenbart ein plattiertes Stahlblech, bei welchem die Zusammensetzung des Stahlbasismaterials in Gewichtsprozenten ≤ 0,05% C, 0,010-0,40% Si, 1,50- 2,00% Mn, ≤ 0,30% Cr, 0,45-1,00% Ni, ≤ 0,30% Mo, 0,20-1,00% Cu, 0,010 -0,070% solAl, ≤ 0,03% P, ≤ 0,01% S und mindestens eines von 0,01-0,10% Nb und 0,01-0,10% Ti, und im wesentlichen Fe enthält. Dieses Stahlbasismaterial und ein aus einem hochlegierten Stahl bestehendes Plattierungsmaterial werden zu einer Plattierungsbramme zusammengefügt und erwärmt. Die erwärmte Bramme wird einer Vorwalzung in dem Temperaturbereich von mehr als 900ºC bis zu 1000ºC bis zu einer Dicke unterworfen, die mindestens das Doppelte der Produktdicke ist. Dann wird die Bramme einer Fertigwalzung bei 900 bis 800 ºC unterworfen.
Mit diesen Verfahren nach dem Stand der Technik ist es jedoch außerordentlich schwierig, ein Plattierungsmaterial zu erhalten, das eine gute Korrosionsbeständigkeit zusammen mit einem Basismetall aufweist, das eine gute Zugfestigkeit und Tieftemperaturzähigkeit besitzt. Der Grund dafür ist der, daß während Walzen bei höheren Temperaturen (bei oder über 900ºC) die Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials verbessert, die Tieftemperaturzähigkeit des Basismetalls durch Walzen bei einer niedrigen Temperatur verbessert wird, Demzufolge hatte die Notwendigkeit, nach dem Stand der Technik eine niedrigere Walztemperatur anzuwenden, bedeutet, daß die Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsstahls darunter gelitten hat.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines Stahlblechs mit einer hochlegierten Plattierung, bei welchem hohe Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials mit hoher Zugfestigkeit und Tieftemperaturzähigkeit des Basismaterials kombiniert ist.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines plattierten Stahlblechs mit den Schritten: Erzeugen einer zusammengesetzen Bramme durch Übereinanderlegen eines Plattierungsmaterials, das aus rostfreiem Stahl oder einer Nickellegierung besteht, und eines Basismaterials, das in Gewichtsprozenten aus
Kohlenstoff 0,020 bis 0,06%
Silizium 0,05% oder weniger
Mangan 1,0 bis 1,8%
Phosphor 0,03% oder weniger
Schwefel 0,005% oder weniger
Niob 0,08 bis 0,15%
Titan 0,005 bis 0,03%
Aluminium 0,05% oder weniger
Stickstoff 0,002 bis 0,006%
besteht und welches ferner gegebenenfalls ein oder zwei ausgewählte Elemente aus der aus
Nickel 0,05 bis 1,0%
Kupfer 0,05 bis 1,0%
Chrom 0,05 bis 0,5%
Molybdän 0,05 bis 0,3%
Kalzium 0,001 bis 0,005%
bestehenden Gruppe enthält, wobei der Rest im wesentlichen Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen sind, und Dichtschweißen von deren Umfang; Erwärmen der Bramme auf eine Temperatur in dem Bereich von 1100 von 1250ºC; Walzen der Bramme mit einen Reduktionsverhältnis von 5 oder mehr und einer Walzendtemperatur von 900 bis 1050ºC; nach dem Walzen Luftkühlen für 60 bis 200 Sekunden; Kühlen der Bramme von einer Temperatur von mindestens 750ºC auf eine beliebige Temperatur von 550ºC oder darunter mit einer Kühlrate von 5 bis 40&sup0;C/s und anschließend daran Luftkühlen.
Der rostfreie Stahl dieser Erfindung ist ein austenitischer, ferritischer, martensitischer oder Duplex-Stahl, und die Nickellegierung ist ein Material wie etwa Incoloy 825 oder Inconel 625, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Das Basismetall ist eine Niedriglegierung mit den nachstehenden Eigenschaften (Werte parallel zu der Walzrichtung und im rechten Winkel dazu): Mindest-Zugfestigkeit X52 (API-Standard) und Tieftemperaturzähigkeit von 2vE&submin;&sub3;&sub0; ≥ 10kg f-m, vTrs ≤ -60ºC.
Somit wird erfindungsgemäß die zusammengesetzte Bramme durch Darauflegen des Plattierungsmaterials auf das Basismaterial und Verschweißen der beiden um den Umfang herum hergestellt. Diesbezüglich werden die Kontaktflächen des Basismaterials und des Plattierungsmaterial bevorzugt im voraus durch Schleifen oder dergl. geglättet und dann die Flächen mittels Entfettung gereinigt und eine Vakuumpumpe angewendet, um die Entfernung von Luft zwischen den Flächen sicherzustellen. Alternativ kann eine Sandwich-Anordnung, welche aus dem Zwischenlegen eines Trennmaterials (wie z.B. Al&sub2;O&sub3;) zwischen das Plattierungsmaterial zweier nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Brammen, gefolgt von einem Dichtschweißen des Umfangs besteht, verwendet werden.
Details der vorliegenden Erfindung werden nun erläutert. Das Unterscheidungsmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es unter Verwendung eines Basismetalls (mit wenig C - viel Nb - Spuren von Ti) möglich ist, ein Plattierungsmaterial zu erhalten, welches hoch korrosionsbeständig ist, während gleichzeitig ein Basismetall mit hoher Zugfestigkeit und Zähigkeit auch dann erhalten wird, wenn die Fertigwalzung bei einer hohen Temperatur ausgeführt wird. Um ein Plattierungsmaterial mit hoher Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, werden Legierungselemente während der Wiedererwärmung gelöst, und der Hochtemperaturwalzung der Bramme folgt dann eine Luftkühlung über eine angemessene Dauer, um die Rekristallisation der γ-Struktur zu begünstigen, und zusätzlich muß die Ausfällung der -Phase (Cr-Karbid) und dergl. durch die Anwendung einer Abschreckung vermieden werden.
Das Walzen des Basismaterial bei einer solch hohen für diese Rekristallisation notwendigen Temperatur führt jedoch zu einer unzureichenden Verfeinerung der Korngröße und daher zu einem Mangel an ausreichender Tieftemperaturzähigkeit. Es wurden daher Untersuchungen durchgeführt, um eine Basismaterialzusammensetzung zu finden, welche ein gutes Gleichgewicht zwischen Zugfestigkeit und Zähigkeit auch dann aufweist, wenn eine hohe Temperatur bei der Fertigwalzung angewendet wird. Diese Untersuchungen führten zu den Entdeckung, daß der Zusatz von viel Niob zu Stahl mit wenig C und mit Spuren von Ti diese Wirkung hatte, und durch die Anwendung dieser Entdeckung auf gewalzten Plattierungsstahl wurde ein neues Verfahren zur Herstellung plattierter Stahlbleche erfunden.
Stahl mit hohen Niob-Gehalt wurde in Metals Technology Vol. 11 (1984), Seiten 535 und 545, und in dem Niobium Technical Report 8 (1990) beschrieben, aber es wird keine Forschung erwähnt, welche sich auf dessen Anwendung auf Stahlbleche mit hochlegierter Plattierung bezieht.
Die in der vorliegenden Erfindung angewendeten Wiedererwärmungs-, Walz- und Kühlbedingungen werden nun beschrieben. Erfindungsgemäß wird die zusammengesetzte Bramme auf eine Temperatur von 1100 bis 1250ºC wiedererwärmt. Es ist erforderlich, dieses durchzuführen, um die Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials zusammen mit der Zugfestigkeit und Zähigkeit des Basismetalls sicherzustellen. Der untere Grenzwert von 1100ºC ist erforderlich, um eine ausreichende Lösung sicherzustellen, um dem Plattierungsmaterial eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine gute γ-Struktur- Rekristallisation zu verleihen, die nach der Fertigwalzung bei einer Temperatur von 900ºC oder höher erfolgt. Eine Wiedererwärmung auf über 1250ºC erzeugt jedoch eine Vergröberung der austenitischen (γ) -Körner und der Korngröße nach dem Walzen, was die Tieftemperaturzähigkeit des Basismetalls verschlechtert.
Die wiedererwärmte Bramme muß bei einer Endtemperatur von 900ºC bis 1050ºC und einem Reduktionsverhältnis in dem Bereich von 5 bis 12, besonders bevorzugt von 6 bis 12 gewalzt werden. Die untere Begrenzung von 5 ist spezifiziert, um (1) sicherzustellen daß eine vollständige metallurgische Bindung zwischen dem Plattierungsmaterial und dem Basismetall stattfindet, und (2), um die Korngröße des Basismetalls zu verfeinern. Eine vollständige metallurgische Bindung zwischen dem Plattierungsmaterial und dem Basismetall ist erforderlich, um die Leistungsfähigkeit des Plattierungsmaterials sicherzustellen, und ein höheres Reduktionsverhältnis führt zu einem besseren Ergebnis. Das minimale Reduktionsverhältnis hängt von der Wiedererwärmungstemperatur und der Walztemperatur ab; in dem Falle der vorliegenden Erfindung, bei welcher eine hohe Walztemperatur angewendet wird, ist das minimale Reduktionsverhältnis 5.
Erfindungsgemäß wird das Walzen bei 900 bis 1050ºC beendet. Wenn das Walzen bei einer Temperatur unter 900ºC beendet wird, erfolgt keine Rekristallisation des γ-Struktur des Plattierungsmaterials, was zu einer merklichen Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit (beispielsweise der Punktkorrosionsbeständigkeit, gemessen nach einem 48-stündigen Eintauchen in eine 10%ige Lösung aus FeCl&sub3; 6H&sub2;O) führt. Die Korrosionsbeständigkeit ist um so besser, je höher die Temperatur bei der Fertigwalzung ist. Eine zu hohe Temperatur kann jedoch wegen der Verhinderung der Verfeinerung der Kristallkörner des Basismetalls zu einer Verschlechterung der Tieftemperaturzähigkeit führen, weswegen eine Maximaltemperatur für die Fertigwalzung von 1050ºC spezifiziert wurde.
Ferner wird die Bramme erfindungsgemäß nach dem Beenden des Walzens für 60 bis 200 Sekunden luftgekühlt, dann von einer Temperatur von mindestens 750ºC auf eine Temperatur von etwa 550ºC oder darunter mit einer Kühlrate von 5 bis 40ºC/s gekühlt, und anschließend daran durch Luftkühlung auf die Umgebungstemperatur gekühlt. Die dem Walzen folgende Luftkühlung dient dem Begünstigen der Rekristallisation der γ- Struktur und der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Es wird keine gute Korrosionsbeständigkeit erzielt, wenn die Bramme anstelle dieser Luftkühlung direkt nach dem Walzen abgeschreckt wird. Diese Luftkühlung muß mindestens 60 Sekunden dauern. Andererseits kann eine zu lange Luftkühldauer ein Fallen der Temperatur des Plattierungsstahls ermöglichen, was eine Ausfällung der -Phase (Cr-Karbide) und eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials bewirkt. Somit wurde, weil sie auch von der Dicke des Stahls abhängt, ein oberer Grenzwert von 200 Sekunden für die Luftkühldauer festgelegt, und es ist auch notwendig eine Wasserkühlung ab einer Temperatur von mindestens 750ºC anzuwenden. Es ist notwendig, den Stahl auf 550ºC oder darunter mit einer Kühlrate von 5 bis 40&sup0;C/s abzukühlen, so daß (1) die Ausfällung der -Phase (Cr-Karbide) unterdrückt wird und (2) das Basismaterial durch die beschleunigte Kühlung zäher gemacht wird. Nach dem Kühlen des Stahls unter eine vorbestimmte Temperatur wird er luftgekühlt. Darüber hinaus hat die Wiedererwärmung (Temperung) des Plattierungsstahls auf eine Temperatur unterhalb des Transformationspunktes Ac&sub1; zur Verbesserung der Tieftemperaturzähigkeit und zum Wasserstoffentzug und weiterer solcher Zwecke keinen nachteiligen Einfluß auf die Unterscheidungsmerkmale der vorliegenden Erfindung.
Die Gründe für die spezifizierten Beschränkungen bei den Legierungsmetallen werden nun erläutert.
Um sowohl die Zugfestigkeit und Tieftemperaturzähigkeit des Basismetalls als auch die Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials sicherzustellen, spezifiziert die vorliegende Erfindung die chemische Zusammensetzung auf 0,020 bis 0,06% C, 1,0 bis 1,8% Mn, 0,08 bis 0,15% Nb und 0,005 bis 0,03% Ti.
In dem Falle von C und Mn sind die unteren Grenzwerte die minimalen Mengen, die dem Nb zur Hervorbringung der Ausfällungshärtungs- und Korngrößenverfeinerungseffekte dieser Elemente hinzuzufügen sind, um die Festigkeit und Zähigkeit des Basismetalls und der geschweißten Abschnitte sicherzustellen. Die spezifizierten maximalen Mengen sind die oberen Grenzwerte, die zu beachten sind, um ein Basismetall mit guter Tieftemperaturzähigkeit und Vor-Ort-Schweißbarkeit zu erzeugen. Wenn der C-Gehalt zu hoch ist, diffundiert Kohlenstoff in das Plattierungsmaterial, wenn die zusammengesetzte Bramme wiedererwärmt wird, was die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert. Daher erfolgt die Spezifikation eines oberen Grenzwertes von 0,06% für den Kohlenstoffgehalt des Basismetalls auch deshalb, um die Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials sicherzustellen.
Niob und Titan sind wesentliche Elemente in dieser Erfindung, in den Mengen von 0,08 bis 0,15% für Niob und 0,005 bis 0,03% für Titan. Bei gesteuertem Walzen steuert Niob zur Kornverfeinerung und Ausfällungshärtung bei und macht dadurch den Stahl fester und zäher. Für die Zwecke dieser Erfindung, welche ein hohe Temperatur von mindestens 900ºC bei der Fertigwalzung spezifiziert, ist der Zusatz von mindestens 0,08% Nb erforderlich. Dieses begünstigt die Kornverfeinerung und Ausfällungshärtung, was zu einem Plattierungsstahl mit einer höheren Zugfestigkeit und Zähigkeit als bei einem nach herkömmlichen Verfahren erzeugten Plattierungsstahl führt. Ein oberer Grenzwert von 0,15% Nb ist spezifiziert, da ein höherer Anteil die Schweißbarkeit und die Festigkeit der geschweißten Abschnitte reduziert.
Durch Bilden von feinkörnigem TiN und Unterdrücken der Vergröberung der γ-Körner bei geschweißten Abschnitten und während der Wiedererwärmung der Bramme verbessert Titan die Zähigkeit des Basismetalls und der von der Schweißwärme betroffenen Bereiche. Dieses ist insbesondere für den Stahl der vorliegenden Erfindung wichtig, welcher bei einer hohen Temperatur fertiggewalzt wird. Für eine vollständige Wirksamkeit von TiN ist mindestens 0,005% Titan erforderlich. Da überschüssiges Titan eine Vergröberung des TiN erzeugt und einer von TiC bewirkten Ausfällungshärtung Vorschub leistet und dadurch die Tieftemperaturzähigkeit verschlechtert, wurde 0,03% w als der obere Grenzwert spezifiziert.
Die Gründe für die spezifizierten Grenzwerte bei den anderen Elementen werden nun erläutert.
Silizium erhöht die Festigkeit und Zähigkeit des Stahls, aber zuviel Silizium kann die Schweißbarkeit und die Zähigkeit der wärmebetroffenen Bereiche reduzieren, weshalb ein oberer Grenzwert von 0,5% spezifiziert wurde. Da Titan einen ausreichenden Desoxidationseffekt aufweist, ist der Zusatz von Silizium nicht wesentlich.
Die Verunreinigungen Phosphor und Schwefel sind auf 0,03% und 0,005% mit dem Ziel einer weiteren Verbesserung der Tieftemperaturzähigkeit des Basismetalls und geschweißter Bereiche begrenzt. Eine Reduzierung des P-Gehaltes verhindert einen Korngrenzenbruch, während ein niedriger S-Gehalt eine Beeinträchtigung der Zähigkeit durch MnS verhindert. Bevorzugt sollte der Phosphor auf 0,01% oder weniger und der Schwefel auf 0,003% oder weniger beschränkt sein.
Aluminium wird bevorzugt Stahl als ein Desoxidationsmittel zugesetzt, da aber Titan oder Silizium ebenfalls dafür verwendet werden können, ist Aluminium kein wesentlichen Element. Ein oberer Grenzwert ist auf 0,05% Al spezifiziert, da ein höherer Aluminiumgehalt ein Anwachsen der Menge von Aluminateinschlüssen bewirkt, die die Reinheit des Stahls beeinträchtigen.
Stickstoff verbessert die Zähigkeit des Basismetalls und der wärmebetroffenen Bereiche durch Bildung von TiN, welches die Vergröberung von γ-Körnern unterdrückt. Zu diesem Zweck sind mindestens 0,002% erforderlich. Zuviel Stickstoff kann Oberflächendefekte verursachen, und kann in der Form von Fest-Lösungs-Stickstoff die Zähigkeit wärmebetroffener Bereiche beeinträchtigen, so daß es erforderlich ist, den maximalen Stickstoffgehalt auf 0,006% zu begrenzen.
Die Gründe für den Zusatz von Kupfer, Chrom, Molybdän und Kalzium werden nun erläutert.
Der Hauptgrund für den Zusatz dieser Elemente zu der chemischen Grundzusammensetzung ist die Verbesserung der Zugfestigkeit, Zähigkeit und weiterer Eigenschaften des Basismetalls, ohne die überlegenen Qualitäten des erfindungsgemäßen Stahls nachteilig zu beeinflussen. Insofern haben diese Elemente ihre eigenen Grenzwerte.
Nickel verbessert die Festigkeit und Zähigkeit des Stahls ohne jede nachteilige Auswirkung auf die Schweißbarkeit oder die Zähigkeit wärmebetroffener Bereiche. Wenn Kupfer zusätzlich zugesetzt wird, hat Nickel den zusätzlichen Effekt, Heißriß während der Plattenwalzung zu verhindern. Der Grenzwert von 1,0% basiert auf Kostenbetrachtungen. Kupfer verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber Wasserstoff-induzierten Rissen, kann aber in Mengen über dem spezifizierten Grenzwert von 1,0% die Produktion durch das Bewirken von Heißrissen während der Plattenwalzung behindern. Chrom und Molybdän verbessern beide die Festigkeit des Stahls, beeinträchtigen jedoch in zu großen Mengen die Schweißbarkeit und die Zähigkeit von wärmebetroffenen Bereichen. Daher wurde ein oberer Grenzwert von 0,5% für Chrom und 0,3% für Molybdän spezifiziert. Der untere Grenzwert von 0,05% für Nickel, Kupfer, Chrom und Molybdän ist die minimal erforderliche Menge, damit das Element seine Wirkung zeigt.
Kalzium steuert die Form der Sulfide (MnS) und verbessert die Tieftemperaturzähigkeit (wie z.B. die "Charpy"-Testwerte) und ist auch sehr wirksam für die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoff-induziertes Reißen. Mindestens 0,001% Ca ist erforderlich, um diese Effekte zu erzielen, wobei aber ein Zusatz von mehr als 0,005% der Bildung von großen Mengen von CaO und CaS Vorschub leistet, was die Bildung großer Einschlüsse bewirkt, die sowohl die Reinheit des Stahls als auch die Zähigkeit und Schweißbarkeit beeinträchtigen. Ein wirksames Mittel zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoff-induziertes Reißen ist die Reduktion des Schwefel- und Sauerstoffgehaltes auf nicht mehr als 0,001% bzw. 0,002% und die Steuerung des ESSP ≥ (Ca) [1 - 124 (0)]/1,25 (S).
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, hochqualitativen Plattierungsstahl für Rohre und andere Anwendungen zu erzeugen, bei welchen das Basismetall eine hohe Zugfestigkeit und Tieftemperaturzähigkeit kombiniert mit einem hoch korrosionsbeständigem Plattierungsmaterial aufweist und wo keine Notwendigkeit besteht, das gesamte Rohr einer Lösungsbehandlung zu unterwerfen. Das Verfahren dieser Erfindung kann daher zum Einsparen von Energie und Reduktion der Bearbeitungsvorgänge angewendet werden. Zusätzlich bietet es eine merklich Verbesserung in der Pipeline-Sicherheit. Obwohl eine Grobblech-Lieferform die bevorzugte Anwendung für das Verfahren der Erfindung ist kann es trotzdem auch auf die Produktion von Warmhaspeln angewendet werden. Die ausgezeichnete Tieftemperaturzähigkeit und Schweißbarkeit des mittels dieses Verfahrens erzeugten Stahls macht diesen besonders für Pipelines in kalten Regionen geeignet.

Beispiele

Ein Stranggußverfahren wurde zur Herstellung der Basis- Metallbrammen angewendet. Diese Brammen hatten verschiedene Zusammensetzungen und eine Dicke von 240 mm. Die Brammen wurden dann auf eine vorgegebene Dicke gewalzt, und eine Oberfläche jeder Bramme wurde mechanisch geglättet und darauf ein Plattierungsmaterial mit verschiedenen Dicken aus rostfreiem Stahl (SUS 316L) oder Inkoloy 825 gelegt, um eine zusammengesetzte Bramme zu erzeugen, welche dann um ihren Umfang herum dichtgeschweißt wurde. Dafür war das Plattierungsmaterial auf eine Dicke von 3 mm gewalzt worden.
Es wurden auch Sandwich-artige zusammengesetzte Brammen hergestellt, indem ein Trennmaterial zwischen das Plattierungsmaterial zweier gemäß vorstehender Beschreibung hergestellter Brammen gelegt wurde und dann der Umfang geschweißt wurde. Der gesamte Bereich der Kontaktflächen wurde geglättet, gereinigt, entfettet, und eine Vakuumpumpe eingesetzt, um die gesamte Luft zwischen den Kontaktflächen zu entfernen.
Diese Sandwichanordnungs-Brammen wurden dann der Wiedererwärmung, Walzung und den Abkühlungsschritten unter verschiedenen Bedingungen unterworfen, um Plattierungsstahlmaterialen zu erzeugen. Anschließend erfolgte eine Untersuchung der Zugfestigkeit und Tieftemperaturzähigkeit des Basismetalls (unter Anwendung des Charpy-Kerbschlagbiegetests), der Korrosionsbeständigkeit des Plattierungsmaterials (durch Bewertung des Vorliegens oder der Abwesenheit einer Punktkorrosion nach dem 48-stündigem Eintauchen in eine 10%ige Lösung von FeCl&sub3; 6H&sub2;O bei 15ºC in dem Falle von SUS 316L und bei 30ºC in dem Falle von Inkoloy 825), und der Bindung zwischen dem Basismetall und dem Plattierungsmaterial (durch eine Ultraschallmessung). Details der Bedingungen, Zusammensetzungen und Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
Das Basismetall und Plattierungsmaterial der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Plattierungsstähle (Proben-Nr. 1 bis 10) zeigten gute Eigenschaften. Im Gegensatz dazu zeigten das Basismetall oder das Plattierungsmaterial der nicht nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Vergleichsstähle (Proben-Nr. 11 bis 26) schlechtere Eigenschaften.
Ein hoher Kohlenstoff- und niedriger Mangangehalt in dem Falle von Nr. 11, und zu wenig Niob in dem Falle von Nr. 12 führten zu einer schlechten Tieftemperaturzähigkeit. Die schlechte Tieftemperaturzähigkeit von Nr. 13 war durch das Fehlen von Titan bewirkt, während in dem Falle von Nr. 14 wenig Stickstoff der Grund war. Die schlechte Tieftemperaturzähigkeit von Nr. 15 war durch zuviel Stickstoff verursacht. In dem Falle von Nr. 16 führte zuviel Silizium und Mangan zu einer guten Zugfestigkeit aber schlechten Tieftemperaturzähigkeit. Die schlechte Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bindung zwischen den Basismetall und dem Plattierungsmaterial von Nr. 17 waren das Ergebnis einer Wiedererwärmung auf eine zu niedrige Temperatur, während in dem Falle von Nr. 18 die Tieftemperaturzähigkeit durch eine Wiedererwärmungstemperatur verschlechtert wurde, welche zu hoch war. Eine niedrige Temperatur bei der Fertigwalzung verschlechterte die Korrosionsbeständigkeit von Nr. 19, während eine zu hohe Temperatur bei der Fertigwalzung der Grund für die schlechte Tieftemperaturzähigkeit war, die die Nr. 20 zeigte. In dem Falle von Nr. 21 zeigt die schlechte Korrosionsbeständigkeit den nachteiligen Effekt der Anwendung einer zu kurzen Luftkühldauer. Die schlechte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Nr. 22 andererseits war durch eine überlange Dauer der Luftkühlung, welche den Beginn der Wasserkühlung verzögerte, bewirkt. Eine extrem niedrige Kühlrate war der Grund für die schlechte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Nr. 23, während die schlechte Tieftemperaturzähigkeit von Nr. 24 durch eine zu hohe Kühlrate verursacht war. In dem Falle von Nr. 25 führte das niedrige Reduktionsverhältnis zu einer unzureichenden Adhäsion zwischen dem Plattierungsmaterial und dem Basismetall. Die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Nr. 26 wurde durch das Beenden der Wasserkühlung bei einer zu hohen Temperatur verschlechtert. TABELLE 1
Anmerkung: Das Zeichen "." hat in dieser Tabelle 1 die Bedeutung des Zeichens "," TABELLE 1 (Fortsetzung) TABELLE 1 (Fortsetzung)

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von plattiertem Stahlblech mit den Schritten:

Erzeugen einer zusammengesetzten Bramme durch Übereinanderlegen eines Plattierungsmaterials, das aus rostfreiem Stahl oder einer Nickellegierung besteht, und eines Basismetalls, das in Gewichtsprozenten besteht aus:

Kohlenstoff 0,020 bis 0,06%

Silizium 0,05% oder weniger

Mangan 1,0 bis 1,8%

Phosphor 0,03% oder weniger

Schwefel 0,005% oder weniger

Niob 0,08 bis 0,15%

Titan 0,005 bis 0,03%

Aluminium 0,05% oder weniger

Stickstoff 0,002 bis 0,006%

Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen;

Dichtschweißen des Umfangs der zusammengesetzten Bramme;

Erwärmen der Bramme auf eine Temperatur in dem Bereich von 1100 bis 1250ºC;

Walzen der Bramme mit einem Reduktionsverhältnis von 5 oder mehr;

Walzen bei einer Endtemperatur von 900 bis 1050ºC;

Luftkühlen für 60 bis 200 Sekunden;

Kühlen der Bramme von einer Temperatur von mindestens 750ºC auf eine beliebige Temperatur von 550ºC oder darunter mit einer Kühlrate von 5 bis 40ºC/s; und

Luftkühlen der Bramme.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Basismetall ein oder zwei ausgewählte Elemente aus der in Gewichtsprozenten aus

Nickel 0,05 bis 1,0%

Kupfer 0,05 bis 1,0%

Chrom 0,05 bis 0,5%

Molybdän 0,05 bis 0,3%

Kalzium 0,001 bis 0,005%

bestehenden Gruppe enthält.