DE69528919T2

DE69528919T2 - Verfahren zum Herstellen ferritischer rostfreier Stahlbänder mit niedriger Anisotropie in der Ebene

Info

Publication number: DE69528919T2
Application number: DE69528919T
Authority: DE
Inventors: Shohei Kanari; Makoto Kobayashi; Susumu Satoh; Fusao Togashi; Takumi Ujiro; Takeshi Yokota
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2015-03-29
Also published as: CA2145729A1; DE69528919D1; CN1056416C; EP0675206A1; JPH07268461A; US5505797A; JP2772237B2; CA2145729C; EP0675206B1; CN1132256A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines ferritischen nicht rostenden Stahlbandes, das eine geringe Anisotropie in der Ebene hat und sowohl hinsichtlich des Lankford-Wertes (r-Wert) als auch der Vermeidung der Riefenbildung verbessert ist.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Im allgemeinen wird ein ferritisches nicht rostendes Stahlerzeugnis hergestellt, indem eine zusammenhängend gegossene Bramme erwärmt wird und die erwärmte Bramme einer Reihe von Bearbeitungen unterzogen wird, die das Warmwalzen (Vorwarmwalzen und Fertigwarmwalzen), Anlassen, Kaltwalzen und abschließendes Anlassen beinhalten.
Ferritischer nicht rostender Stahl, der auf diese Weise hergestellt wird, ist im allgemeinen kostengünstig und verfügt über eine exzellente Widerstandsfähigkeit gegen Spannungen, Korrosion und Rißbildung und findet daher weit verbreitet als Material in Bereichen, wie etwa bei Kochutensilien und Kraftfahrzeugen Anwendung. Dieser Stahltyp ist jedoch dem austenitischem nicht rostenden Stahl im Bezug auf die Preßverformbarkeit, hinsichtlich des r-Wertes und der Vermeidung der Riefenbildung unterlegen. Zusätzlich zum r-Wert und dem Schutz vor Riefenbildung ist die Anisotropie in der Ebene des r-Wertes (auch "Δr" oder schlicht "Anisotropie in der Ebene" genannt) ein weiterer wichtiger Faktor, der die Qualität der Preßverformung bestimmt, da beim gepreßten Erzeugnis eine starke Zipfelbildung auftritt, wenn Δr groß ist.
Wenn somit die Preßverformbarkeit und die Anisotropie in der Ebene des ferritischen nicht rostenden Stahls deutlich verbessert werden können, könnte ein derartiger ferritischer nicht rostender Stahl den austenitischen nicht rostenden Stahl ersetzen, da er erhöhten Anforderungen der Preßverformung widerstehen könnte, denen der ferritische nicht rostende Stahl bisher nicht standhalten konnte.
Leider ist bislang kein Verfahren bekannt, das diese drei Faktoren, d. h. r-Wert, Schutz vor Riefenbildung und die Anisotropie in der Ebene unterschiedlicher Zusammensetzungen von ferritischem nicht rostendem Stahl gleichzeitig verbessert.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 53-480018 und der japanischen Patentveröffentlichung No. 2-7391 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Nb und Ti Stählen hinzugefügt werden, die sehr geringe Anteile von C und N haben (Niedrigst-C, N-Stahl), um den r-Wert und die Vermeidung der Riefenbildung des Stahls zu verbessern.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift No. 5-179358 beschreibt ein Verfahren, bei dem der Schutz vor Riefenbildung durch Warmwalzen mit großem Zug (Walzabnahmegrad) verbessert wird, während die japanische Patentoffenlegungsschrift No. 3-219013, entsprechend FR-A-2651243, ein Verfahren beschreibt, bei dem das Warmwalzen mit einem großen Abnahmegrad angewendet wird, um den r-Wert zu verbessern. Diese Verfahren, deren Merkmal lediglich ein großer Abnahmegrad ist, wirken sich beim Warmwalzen dadurch nachteilig auf die Oberfläche des Stahlbleches aus, daß Warmwalzrisse erzeugt werden, die auf den Einzug des Stahlbleches durch die Walze aufgrund der großen Scherbelastung zurückzuführen sind, die im Oberflächenbereich des Stahlbandes wegen des großen Abnahmegrades erzeugt wird.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift No. 62-10217 beschreibt ein Verfahren, beidem der Verhältniswert (Umformungsgeschwindigkeit)/(Reibungskoeffizient) auf 500 oder größer eingestellt ist, um so den Schutz vor Riefenbildung während der Preßverformung zu verbessern. Dieses Verfahren verbessert jedoch nicht die Anisotropie in der Ebene, obwohl es den Schutz vor Riefenbildung deutlich verbessern kann. Weiterhin kommt bei diesem Verfahren eine große Umformungsgeschwindigkeit im Niedrigtemperaturbereich von 780 bis 940ºC zur Anwendung, wodurch Probleme, wie etwa Störungen durch das Verklemmen der Brammen im Walzenspalt auftreten oder Blechprofile geringerer Qualität entstehen.
Somit können die bekannten Verfahren entweder den r-Wert oder den Schutz vor Riefenbildung aber nicht gleichzeitig alle drei Faktoren, nämlich den r-Wert, den Schutz vor Riefenbildung und die Anisotropie in der Ebene, verbessern. Darüber hinaus neigen diese bekannten Verfahren oder Vorschläge dazu, Probleme zu bereiter, wie etwa Unebenheiten in der Oberfläche, das Einklemmen des Bleches oder Blechprofile minderer Qualität.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift No. 52-39599 beschreibt ein Verfahren zum Verringern der Anisotropie in der Ebene. Die Verbesserung der Anisotropie in der Ebene kann nur dadurch erreicht werden, daß das Verhältnis des Zugs zwischen dem primären Warmwalzen und dem sekundären Kaltwalzen präzise gesteuert wird. Im einzelnen können geringe Werte der Anisotropie in der Ebene (Δr), wie etwa 0,11 und 0,13 für Niedrig-C und -N-Stahl, der Ti enthält, nur dadurch erreicht werden, daß das primäre Kaltwalzen mit einem äußerst hohen Abnahmegrad von 87% (der Abnahmegrad bei sekundären Kaltwalzen beträgt 0%) ausgeführt wird. Andere Stahlzusammensetzungen und andere Walzbedingungen können eine Anisotropie in der Ebene unter 0,45 nicht erzeugen. Weiterhin ist ein Kaltwalz-Abnahmegrad von 87% im Vergleich zu herkömmlichen Kaltwalzvorgängen extrem hoch und daher schwer auszuführen. Darüber hinaus neigt ein derart extrem großer Abnahmegrad dazu, die Maßhaltigkeit zu verringern und das Stahlblechprofil zu beeinträchtigen. Diese veröffentlichte Anmeldung sagt zudem nichts über die Vermeidung der Riefenbildung aus. Setzt man voraus, daß die Riefenbildung durch einen {001} Warmwalz-Aggregatzustand verursacht wird, der im Kern des Bleches erzeugt wird, ist es sehr schwierig, den Schutz vor Riefenbildung des Stahls deutlich zu verbessern, da der {001} Warmwalz-Aggregatzustand selbst mit einem starken Kaltwalz-Abnahmegrad von 87% nicht gebrochen wird.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift No. 54-56017 erläutert, daß die Anisotropie in der Ebene von aluminiumreichen ferritischen nicht rostendem Stahl auf geringe Werte, wie etwa 0,14 oder 0,21 reduziert werden kann, indem der N- Gehalt auf einen Bereich zwischen 0,025% und 0,12% eingestellt und die Bedingung 0,015 < N - (14/27) Al < 0,55% erfüllt wird.
Somit verlangt die Verbesserung der Anisotropie in der Ebene gemäß den bekannten Verfahren eine präzise Steuerung der Zusammensetzung oder sehr hohe Kaltwalz-Abnahmegrade. Darüber hinaus verbessern diese bekannten Verfahren die Anisotropie in der Ebene ohne gleichzeitig den r-Wert des Stahls oder seinen Schutz gegen Riefenbildung zu verbessern.
EP-A-45958, JP-A-05179358 und JP-A-62294735 beschreiben Temperaturbereiche und Abnahmegrade während des Vorwalzens und des Fertigwalzens.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Demzufolge besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Herstellen eines ferritischen nicht rostenden Stahlbandes anzugeben, das eine geringe Anisotropie in der Ebene und im Vergleich zu ferritischen nicht rostenden Stahlstreifen, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, einen besseren r-Wert und Schutz vor Riefenbildung aufweist.
Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren anzugeben, um gleichzeitig einen r-Wert von 1,3 oder mehr, eine Riefentiefe von etwa 20 um oder weniger und eine Anisotropie in der Ebene (Δr) von etwa 0,25 oder weniger im Begriff eines absoluten Wertes zu realisieren, ohne daß die Zusammensetzung des ferritischen nicht rostenden Stahls strikt eingeschränkt wird, d. h. für eine große Vielfalt von Zusammensetzungen ferritischer nicht rostender Stähle.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren für ein ferritisches nicht rostendes Stahlband anzugeben, das die Probleme, wie etwa die Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit des fertigen Stahlbandes, das Einklemmen des Materials im Walzenspalt und die minderwertige Profilausbildung des fertigen Stahlbandes beseitigt.
Wir haben nun herausgefunden, daß das Einstellen des Reibungsfaktors zwischen der Walze und dem gewalzten ferritischen nicht rostenden Stahlmaterial während des Warmwalzens ein wichtiger Faktor für die Beseitigung der oben genannten Probleme ist. Wir haben festgestellt, daß eine bedeutende Verbesserung sowohl des r-Wertes und des Schutzes vor Riefenbildung zusätzlich zu einer bedeutenden Verbesserung der Anisotropie in der Ebene erreicht werden kann, und daß keine der zuvor erwähnten Probleme die bekannten Verfahren beeinträchtigt, wenn das Warmwalzen des ferritischen nicht rostenden Stahlmaterials (insbesondere das Vorwalzen und, sofern erforderlich, das Fertigwalzen) in Übereinstimmung mit dieser Erfindung gesteuert wurde, wie es weiter beschrieben werden wird.
Die oben genannten Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 1 erreicht.
Wenigsten ein Stich beim Fertigwalzvorgang kann mit einem Walzabnahmegrad zwischen etwa 20 bis 45% durchgeführt werden, wobei weitere Fertigwalzstiche mit geringeren Abnahmegraden ausgeführt werden.
Wenigstens einer der Fertigwalzstiche kann mit einem Reibungskoeffizient von 0,3 oder weniger zwischen dem Walzmaterial und den Walzen ausgeführt werden.
Das Verfahren der Erfindung kann zudem derart ausgeführt werden, daß wenigstens einer der Stiche beim Fertigwalzen mit einer Walztemperatur zwischen etwa 600 und 950ºC, einem Walzabnahmegrad zwischen etwa 20 und 45% und einem Reibungskoeffizient von 0,3 oder weniger zwischen dem Walzmaterial und den Walzen ausgeführt wird.
Der Begriff "Stich" bezeichnet hier das Walzen, das mit einem der Walzwerke in einer Walzstraße ausgeführt wird.
Die Erfindung wird mit der folgenden Beschreibung detaillierter Erläutert.
Das Wesen oder das Kennzeichnungsmerkmal des Verfahrens der Erfindung zum Herstellen eines ferritischen nicht rostenden Stahlbandes, das hinsichtlich der Faktoren r-Wert, Schutz vor Riefenbildung und Anisotropie in der Ebene verbessert ist, besteht darin, daß wenigstens ein Stich während des Vorwalzens beim Warmwalzen durchgeführt wird, um gleichzeitig die folgenden drei Bedingungen zu erfüllen: (1) Walztemperatur in einem Bereich von 970 bis 1.150ºC, (2) Walzabnahmegrad von etwa 40 bis 75% und (3) Reibungsfaktor von weniger als 0,30.
Eine Technik zum Warmwalzen eines ferritischen nicht rostenden Stahlbandes mit Schmierung ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 4-27902 beschrieben. Mit diesem Verfahren ist jedoch beabsichtigt, die Entstehung von Oberflächenrissen im gewalzten Erzeugnis zu unterdrücken, und nicht darauf abgezielt, die drei oben erwähnten Faktoren (r-Wert, Schutz vor Riefenbildung und Anisotropie in der Ebene) zu verbessern. Eine sorgfältige Untersuchung der Beschreibung und insbesondere der Beispiele zeigt, das die Beispiele aus dem Labor stammen und das Vorwalzen scheinbar mit den ersten drei bis vier Stichen ausgeführt wurde, wobei der maximale Abnahmegrad bei 37% je Stich liegt. Darüber hinaus versäumt es diese veröffentlichte Beschreibung vollständig, die Reibung zwischen der Walze und dem gewalzten Material zu berücksichtigen.
Die Abhandlung "Optimum Setting Control Method in Hot-Strip Finish Rolling (2)" (1984 Spring Session of Plastic Works, Mai 1984, pp 29-32, insbesondere p. 30) berichtet über Messungen des Reibungskoeffizienten beim Fertigwalzen (nicht beim Vorwalzen) von Warmwalzvorgängen für 18%-igen nicht rostenden Stahl bei Schmierung. Der Bericht zeigt, daß der Reibungskoeffizient in einem Bereich von 0,397 und 0,147 fluktuiert. Der Bericht enthält keinen Vorschlag, daß der Reibungskoeffizient bei wenigstens einem Stich während des Warmwalzens auf 0,3 oder weniger eingestellt werden soll.
Im allgemeinen liegt die Walztemperatur beim Warmwalzen von ferritischem nicht rostenden Stahl zwischen 1.000 und 1.300ºC.
Die Erfindung unterscheidet sich deutlich von diesen bekannten Verfahren dadurch, daß die drei Faktoren r-Wert, Schutz vor Riefenbildung und die Anisotropie in der Ebene durch Einstellung der Warmwalzbedingungen, insbesondere der Walztemperatur, des Walzabnahmegrades und des Reibungskoeffizienten verbessert werden, um die speziellen festgelegten Größen zu erfüllen, die hier beschrieben sind. Die Ziele der Erfindung werden erreicht, wenn die oben erwähnten Bedingungen bei wenigstens einem Stich während des Warmwalzens gleichzeitig angetroffen werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Figurendarstellung ist ein Graph, der die Auswirkungen des Zugs beim letzten Warmwalzstich, des Reibungskoeffizienten beim letzten Warmwalzstich und des maximalen Zugs pro Fertigwalzstich auf die Anisotropie in der Ebene (Δr) darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun folgt eine detaillierte Beschreibung eines Versuchs, der ein Beispiel eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Es wird nicht beabsichtigt, den Geltungsbereich der Erfindung, der in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, festzulegen oder einzuschränken.
Der Versuch wurde unter Verwendung eines handelsüblichen ferritischen nicht rostenden Stahls (C: 0,058 Gew.-%, Si: 0,32 Gew.-%, Mn: 0,52 Gew.-%, Cr: 16,5 Gew.-%, Ni: 0,09 Gew.-%, P: 0,027 Gew.-%, S: 0,0038 Gew.-%, N: 0,0317 Gew.-%) durchgeführt. Die Bramme wurde auf 1.150ºC erwärmt und warmgewalzt, was vier Vorwalzstiche und 5 bis 7 Fertigwalzstiche beinhaltete, wodurch ein warmgewalztes Stahlblech mit einer Dicke von 4,0 mm erzeugt wurde. Das Warmwalzen wurde bei unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt. Insbesondere wurde der letzte Warmwalzstich (Walztemperatur 1.020 bis 1.080ºC) durchgeführt, während der Abnahmegrad und der Reibungskoeffizient (u) zwischen der Walze und dem Walzmaterial variiert wurden, während beim Fertigwalzen (Walztemperatur: 830 bis 860ºC, Reibungskoeffizient: 0,1) der maximale Abnahmegrad je Stich variiert wurde.
Proben der warmgewalzten Stahlbleche wurden einer Reihe von Behandlungen, einschließlich Warmwalzblech-Anlassen, Abbeizen, Kaltwalzen und abschließendem Anlassen unterzogen, um kaltgewalzte und angelassene Stahlbleche von 0,7 mm Dicke zu erzeugen. Probestücke dieser kaltgewalzten und angelassenen Stahlbleche wurden Messungen unterzogen, die erforderlich sind, um die Anisotropie in der Ebene (Δr) des r-Wertes zu erhalten. Die Anisotropie Δr wurde mit der Gleichung Δr = (rL - 2rD + rC)/2 berechnet, wobei rL, rD und rC jeweils die Lankford- Werte r anzeigen, wie sie in der Walzrichtung, einer Richtung 45º zur Walzrichtung und einer Richtung 90º zur Walzrichtung gemessen wurden.
Die Auswirkung der Wälzbedingungen auf die Anisotropie Δr ist in der Zeichnung dargestellt.
Aus der Zeichnung geht hervor, das sich Δr trotz einer Erhöhung des Abnahmegrades nicht wesentlich verbessert, wenn der letzte Stich des Vorwalzens ohne Schmierung (u 0,6) durchgeführt wird, sich jedoch deutlich verbessert, wenn der Abnahmegrad auf 40% oder größer eingestellt ist und der Reibungskoeffizient u 0,1 beträgt.
In der Zeichnung ist zudem zu erkennen, daß eine weitere Verbesserung der Anisotropie Δr dadurch erreicht wird, daß der maximale Abnahmegrad je Stich beim Fertigwalzen erhöht wird, wenn der Reibungskoeffizient u und der Walzabnahmegrad beim letzten Stich des Vorwalzens jeweils u = 0,1 und 40% oder größer sind.
Eine noch größere Verbesserung der Anisotropie Δr ist zu beobachten, wenn der Abnahmegrad des letzten Stichs beim Vorwalzen 45% oder größer ist.
Nach Betrachtung eines Anschauungsbeispiels gemäß der Erfindung, wenden wir uns nun einer Betrachtung der Verfahrensbedingungen gemäß dieser Erfindung zu.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird wenigstens ein Stich beim Vorwalzen des Warmwalzens derart durchgeführt, daß gleichzeitig alle der folgenden drei Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt sind:

(1) Walztemperatur: von etwa 970 bis 1.150ºC

Wenn die Walztemperatur beim Warmwalzen unter etwa 970ºC liegt, schreitet die Rekristallisation des ferritischen nicht rostenden Stahls nicht fort, was zu einer beeinträchtigten Bearbeitbarkeit und keiner Verbesserung der Anisotropie in der Ebene führt. Darüber hinaus kann die Walze einer langen Benutzung mit großen Abnahmegraden nicht standhalten. Wenn die Walztemperatur im Gegensatz dazu etwa 1.150ºC überschreitet, dehnen sich die Ferritkörner in der Walzrichtung aus, wodurch die Anisotropie in der Ebene verbessert wird. Somit ist es erforderlich, daß die Walztemperatur beim Vorwalzen von etwa 970 bis 1.150ºC, vorzugsweise jedoch von 1.000 bis 1.100ºC reicht.

(2) Abnahmegrad: von etwa 40 bis 75%

Wenn der Abnahmegrad beim Vorwalzen unter etwa 40% liegt, verbleibt ein großes Volumen der nicht rekristallisierten Struktur im Kernteil des Stahlbleches. Demzufolge wird die Bearbeitbarkeit beeinträchtigt und keine Verbesserung der Anisotropie in der Ebene erreicht. Ein Abnahmegrad über 75% erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit des Verklemmens des Bleches in den Walzenspalten, des Festfressens zwischen Stahlblech und Walze und einer Blechdickenänderung aufgrund des Stoßes, der verursacht wird, wenn sich das Blech im Walzenspalt fängt. Es ist daher erforderlich, daß der Abnahmegrad beim Vorwalzen in einem Bereich von 40 bis 75%, vorzugsweise jedoch von 45 bis 60% liegt.

(3) Reibungskoeffizient: etwa 45 bis 60%

Wenn der Reibungskoeffizient beim Vorwalzen etwa 0,30 überschreitet, bleibt die nicht rekristallisierte Struktur im Kern des Bleches, obwohl die Rekristallisierung in den Oberflächenbereichen auftritt, die eine hohe Scherbelastung aufnehmen. Demzufolge wird die Bearbeitbarkeit beeinträchtigt und keine Verbesserung der Anisotropie in der Ebene erreicht. Weiterhin wird die Oberflächenbeschaffenheit des gewalzten Stahlbleches aufgrund des Festfressens zwischen einer Walze und dem gewalzten Stahlblech beeinträchtigt. Wenn im Gegensatz dazu der Reibungskoeffizient beim Vorwalzen etwa 0,3 oder weniger beträgt, wird eine statische Rekristallisation im Kernbereich des Bleches deutlich unterstützt und der r-Wert, der Schutz vor Riefenbildung sowie die Anisotropie beträchtlich verbessert.
Demzufolge ist es notwendig, daß der Reibungskoeffizient beim Vorwalzen bei etwa 0,30 oder weniger, vorzugsweise jedoch bei 0,20 oder weniger liegt. Es gibt keine spezielle Untergrenze für den Bereich des Reibungskoeffizienten, vorausgesetzt, daß das Stahlblech sicher und sanft in den Walzenspalt eingeführt werden kann. Es kann ein beliebiges Schmierverfahren, das dem Fachmann bekannt ist, zur Verringerung des Reibungskoeffizienten angewandt werden.
Ein gleichzeitige Verbesserung der drei Faktoren, nämlich r-Wert, Schutz vor Riefenbildung und Anisotropie in der Ebene, kann nur dann erreicht werden, wenn wenigstens ein Vorwalzstich derart durchgeführt wird, daß gleichzeitig alle drei oben erwähnten Bedingungen erfüllt sind. Beispielsweise kann die Anisotropie in der Ebene nicht auf einen ausreichenden Wert verringert werden, wenn die Bedingung (3) nicht erfüllt ist, selbst wenn die beiden anderen Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind.
Der oben erwähnte "wenigstens eine Vorwalzstich" kann ein beliebiger der Stiche beim Vorwalzschritt sein. In der Praxis sind die drei oben erwähnten Bedingungen erfüllt, wenn das Walzen mit einem Walzwerk, das die Bedingung (1) erfüllt, derart ausgeführt wird, daß die Bedingungen (2) und (3) erfüllt sind.

Fertigwalzschritt:

Eine weitere Verbesserung der Anisotropie in der Ebene wird dadurch erreicht, daß nach dem oben erwähnten Vorwalzschritt ein Fertigwalzschritt ausgeführt wird, der wenigstens einen Stich umfaßt, der die folgenden Bedingungen (4), (5) und (6) erfüllt. Eine Verbesserung ist zu beobachten, selbst wenn lediglich der erforderliche Reibungskoeffizient erfüllt ist

(4) Walztemperatur: von etwa 600 bis 950ºC

Es bereitet Schwierigkeiten einen Abnahmegrad von 20% oder größer zu erreichen, wenn sich die Walztemperatur unter etwa 600ºC befindet. Eine derart geringe Walztemperatur verursacht zudem einen starken Verschleiß der Walzen. Wenn die Walztemperatur im Gegensatz dazu etwa 950ºC überschreitet, tritt eine geringe Verbesserung der Anisotropie in der Ebene aufgrund des begrenzten Umfangs der Walzverformung auf Daher sollte die Walztemperatur in einem Bereich von 600 bis 950ºC, vorzugsweise jedoch von 750 bis 900ºC liegen.

(5) Abnahmegrad: von etwa 20 bis 45%

Eine geringe Verbesserung der Anisotropie in der Ebene wird erreicht, wenn der Abnahmegrad unter etwa 20% liegt, während ein Abnahmegrad über 45% die Oberflächenbeschaffenheit des Stahlbleches beeinträchtigt. Daher sollte der Abnahmegrad in einem Bereich von 20 bis 45%, vorzugsweise jedoch von 25 bis 35% liegen.
Eine deutliche Verbesserung der Anisotropie in der Ebene kann bei einem beliebigen Stich erreicht werden, bei dem dieser Abnahmegrad verwendet wird, vorausgesetzt die Bedingung (4) ist erfüllt, die die Walztemperatur betrifft.

(6) Reibungskoeffizient: etwa 0,3 oder weniger

Wenn der Reibungskoeffizient bei etwa 0,3 oder weniger liegt, kann eine Verbesserung aller drei Faktoren, d. h. r-Wert, Schutz vor Riefenbildung und Anisotropie in der Ebene, gleichzeitig durch eine Unterstützung der statischen Rekristallisation im Blechkern oder durch eine Erhöhung des Verformungsausmaßes erreicht werden. Der geringe Reibungskoeffizient unterdrückt zudem die Schwankungen der Blechdicke und verhindert ein Festfressen des Stahlbleches an der Walze.
Das Verfahren der Erfindung kann in Übereinstimmung mit herkömmlichen Produktionsbedingungen ausgeführt werden, vorausgesetzt, daß die Bedingungen, die im besonderen oben erwähnt wurden, erfüllt sind. Beispielsweise liegt die Brammen-Erwärmungstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 1.050 bis 1.300ºC, die Warmwalztemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 900 bis 1.300ºC, die Fertigwalztemperatur vorzugsweise in einem Bereich 550 bis 1.500ºC, die Warmwalzblech-Anlaßtemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 650 bis 1.100ºC und die Kaltwalzblech-Anlaßtemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 750 bis 1.100ºC. Die Art des Schmiermittels wie auch das Schmierverfahren können ebenfalls gemäß bekannter Verfahren gewählt werden.
Insbesondere im Hinblick auf die Verbesserung des Schutzes vor Riefenbildung und der Anisotropie in der Ebene wird die Erfindung auf einen ferritischen nicht rostenden Stahl angewandt, der folgende Zusammensetzung hat: C: 0,0010 bis 0,080 Gew.-%, Si: 0,10 bis 0,80 Gew.-%, Mn: 0,10 bis 1,50 Gew.-%, Cr: 14 bis 19 Gew.-%, Ni: 0,01 bis 1,0 Gew.-%, P: 0,010 bis 0,080 Gew.-%, S: 0,0010 bis 0,0080 Gew.-%, N: 0,002 bis 0,08 Gew.-% und, sofern erforderlich eines, zwei oder mehr Elemente aus der Gruppe, bestehend aus: Nb: 0,050 bis 0,30 Gew.-%, Ti: 0,050 bis 0,30 Gew.-%, Al: 0,010 bis 0,20 Gew.-%, V: 0,050 bis 0,30 Gew.-%, Zr: 0,050 bis 0,30 Gew.-%, Mo: 0,50 bis 2,5 Gew.-%, und Cu: 0,50 bis 2,5 Gew.-%, und der Rest im wesentlichen Fe sowie unbedeutende Verunreinigungen.
Jede Zusammensetzung, deren Elementbestandteile in diese Bereiche fallen, zeigt einen Zweiphasen-Aufbau von α + γ im Hochtemperaturbereich (800 bis 1.300ºC). Dieser Aufbau weist, wenn er dem Vorwalzen unterzogen wird, eine verbesserte Teilumformung von der α-Phase zur γ-Phase auf, so daß das ferritische Band von {100} Azimuth am Kernbereich während des geschmierten Walzens mit hohem Abnahmegrad stark unterteilt wird, wodurch die Verbesserung des Schutzes vor Riefenbildung und der Anisotropie in der Ebene verbessert wird.
Die Erfindung wird nun anhand veranschaulichender Beispiele beschrieben, mit denen nicht beabsichtigt ist, den Geltungsbereich der Erfindung zu beschränken, wie er in den anhängenden Ansprüchen beschrieben ist.

Beispiel 1

Stahlproben A bis L, die über die chemischen Zusammensetzungen verfügen, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt sind, wurden geschmolzen und zu Brammen geformt. Jede Bramme wurde auf 1.200ºC aufgeheizt und anschließend einer Walzstraße mit vier Vorwalzwerken und sieben Fertigwalzwerken zugeführt, um ein warmgewalztes Blech mit 4,0 mm Dicke auszubilden. Jedes warmgewalzt Blech wurde einer herkömmlichen Verarbeitung unterzogen, die das Warmwalzblech-Anlassen (850ºC · 4 h), das Abbeizen, das Kaltwalzen (Abnahmegrad 82,5%) und das abschließende Anlassen (860ºC · 60 sec) beinhaltet, um ein kaltgewalztes und angelassenes Blech von 0,7 mm Dicke auszubilden. Das Warmwalzen wurde durchgeführt, während der Abnahmegrad und der Reibungskoeffizient des dritten oder vierten Warmwalzwerks variiert wurden. Die Abnahmegrade der anderen Werke beim Vorwalzvorgang waren geringer als die des dritten oder des vierten Walzwerks. Der Fertigwalzschritt wurde derart durchgeführt, daß der maximale Abnahmegrad pro Stich nicht größer als 18% war. Beim Walzen der Proben A1j, D1j und E3j wurde eine Schmierung beim siebten Walzwerk der Fertigwalzstraße ausgeführt, um so den Reibungskoeffizient auf 0,1 zu verringern, während andere Proben ohne Schmierung gewalzt wurden.
Eine Einstellung des Reibungskoeffizienten des dritten oder vierten Vorwalzwerks wurde durchgeführt, indem das Mischungsverhältnis des Schmiermittels mit Wasser verändert wurde. Es wurde ein Schmiermittel von der Firma Hanano Shoji mit dem Handelsnamen T2 (Mineralöl mit einem glasähnlichen Material geringen Schmelzpunktes: P&sub2;O&sub5;, B&sub2;O&sub3; und Na&sub2;O) verwandt. Der Reibungskoeffizient wurde in Übereinstimmung mit einem bekannten Verfahren auf der Basis der Orowan Mischungs-Reibungs-Walztheorie gemessen. Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)
*) Stahl mit (α + γ) Zweiphasenaufbau im Bereich hoher Temperaturen
*) Stahl der lediglich aus Gründen der Veranschaulichung aufgeführt ist
Die Probestücke, die man durch die Stahlbleche erhielt, wurden Messungen bezüglich des r-Wertes, Δr und der Riefenbildung unterzogen, die wie folgt durchgeführt wurden.

Messung des r-Wertes:

Probestücke wurden gemäß JIS (Japanese Industrial Standards) 13B gezogen, um einer 15%-igen Dehnung standzuhalten, wobei die r-Werte an drei Punkten der gedehnten Probestücke gemessen wurden. Der Mittelwert der gemessenen r-Werte wurde berechnet und als r-Wert festgelegt.

Messung von Δr:

Die Anisotropie Δr wurde aus den wie oben beschrieben gemessenen r- Werten in Übereinstimmung mit der Gleichung Δr = (rL - 2rD + rC)/2 ermittelt, wobei rL, rD und rC die entsprechenden Lankford-Werte r anzeigen, wie sie in Walzrichtung, in einer Richtung 45º zur Walzrichtung und einer Richtung 90º zu Walzrichtung gemessen wurden.

Messung der Riefenbildung:

Es wurden Probestücke gemäß JIS 5 aus den Probestücken derart extrahiert, daß die Längsachse des Probestücks mit der Walzrichtung übereinstimmte. Jedes Probestück wurde gezogen, um einer 20%-igen Dehnung standzuhalten, wobei die Tiefe der Riefen durch ein Oberflächen-Körnungsmeßgerät gemessen wurde.
Die Maximalen Abnahmegrade, Reibungskoeffizienten und Walztemperaturen beim Vorwalzvorgang wie auch die Walzergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Sämtliche Stahlbänder, die in Übereinstimmung mit der Erfindung erzeugt wurden, zeigten keine Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit, keine Störungen beim Einführen des Blechs in den Walzenspalt und keine Profilierung minderer Qualität. Tabelle 2
+ Aufgeführt, ohne Bestandteil der Erfindung zu sein
Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß die Stahlbleche, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, bessere r-Werte und Anti-Riefenbildungs-Eigenschaften aufweisen. Zudem ist zu erkennen, daß eine geringe Anisotropie in der Ebene Ar von 0,13 oder weniger, durch einen einzigen Kaltwalzvorgang erreicht werden kann.

Beispiel 2

Stahlproben A bis L, die über die chemischen Zusammensetzungen verfügen, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt sind, wurden geschmolzen und zu Brammen geformt. Jede Bramme wurde auf 1.200ºC aufgeheizt und anschließend einer Walzstraße mit vier Vorwalzwerken und sieben Fertigwalzwerken zugeführt, um ein warmgewalztes Blech mit 4,0 mm Dicke auszubilden. Jedes warmgewalzte Blech wurde einer herkömmlichen Verarbeitung unterzogen, die das Warmwalzblech-Anlassen (850ºC · 4 h), das Abbeizen, das Kaltwalzen (Abnahmegrad 82,5%) und das abschließende Anlassen (860ºC · 60 sec) beinhaltet, um ein kaltgewalztes und angelassenes Blech von 0,7 mm Dicke auszubilden.
Das Warmwalzen wurde durchgeführt, während der Abnahmegrad und der Reibungskoeffizient des dritten oder vierten Vorwalzwerks wie auch der Abnahmegrad des sechsten oder siebten Fertigwalzwerks variiert wurden. Die Abnahmegrade der anderen Werke beim Vorwalzvorgang waren geringer als die des dritten oder des vierten Vorwalzwerks. In ähnlicher Weise waren die Abneahmegrade der anderen Fertigwalzwerke geringer als jene des sechsten und siebten Fertigwalzwerks.
Die Einstellung des Reibungskoeffizienten beim Vorwalzschritt wurde in derselben Art und Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt. Die Einstellung des Reibungskoeffizienten beim Fertigwalzschritt wurde durch Ändern des Mischungsverhältnisses des Schmiermittels mit Wasser ausgeführt. Es wurde ein Schmiermittel von Nippon Quaker mit dem Handelsnamen HB-20KC (Mineralöl mit synthetischem Ester) verwandt. Die Reibungskoeffizienten wurden in derselben Weise wie bei Beispiel 1 gemessen.
Die Probestücke, die man aus den Stahlblechen erhielt, wurden Messungen bezüglich des r-Wertes, Δr und der Riefenbildung unterzogen, was in derselben Weise durchgeführt wurde, wie in Beispiel 1.
Die Abnahmegrade, Reibungskoeffizienten und Walztemperaturen beim Vorwalzvorgang sowie die Abnahmegrade und Walztemperaturen beim Fertigwalzvorgang wie auch die Walzergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Alle Stahlbänder, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zeigten keine Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit, keine Störung beim Einführen des Blechs in den Walzenspalt und keine Profilierung minderer Qualität. Tabelle 3
+ Aufgeführt, ohne Bestandteil der Erfindung zu sein
Aus Tabelle 3 ist zu erkennen, daß die Stahlbleche, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, bessere r-Werte und Anti-Riefenbildungs-Eigenschaften aufweisen. Darüber hinaus ist zu erkennen, daß eine extrem geringe Anisotropie in der Ebene Δr von 0,08 oder weniger erreicht werden kann. Ein Vergleich der Werte, die man bei den Proben F2, F5 und F6 erhält, zeigt, daß die Verbesserungen bei Δr, dem r-Wert und dem Schutz vor Riefenbildung verstärkt werden können, indem der Umfang des maximalen Abnahmegrades je Stich beim Fertigwalzschritt erhöht wird. Durch Vergleichen der Daten, die man bei den Proben D6, D8 und D9 erhält, ist zu beobachten, daß die Verbesserungen dadurch verstärkt werden, daß der Reibungskoeffizient verringert wird.

Beispiel 3

Stahlproben M und N, die über die chemischen Zusammensetzungen verfügen, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt sind, wurden geschmolzen und zu Brammen geformt. Jede Bramme wurde auf 1.200ºC aufgeheizt und anschließend einer Walzstraße mit vier Vorwalzwerken und sieben Fertigwalzwerken zugeführt, um ein warmgewalztes Blech mit 4,0 mm Dicke auszubilden. Jedes warmgewalzte Blech wurde einer herkömmlichen Verarbeitung unterzogen, die das Warmwalzblech- Anlassen (850ºC · 4 h), das Abbeizen, das Kaltwalzen und das abschließende Anlassen (860ºC · 60 sec) beinhaltet, um ein kaltgewalztes und angelassenes Blech von 0,7 mm Dicke auszubilden.
Das Walzen wurde Ausgeführt, während der Abnahmegrad und der Reibungskoeffizient beim vierten Vorwalzwerk variiert wurde. Gleichzeitig wurde die Walzrate beim siebten Fertigwalzwerk verändert, um die Verformungsrate zu ändern. Der Reibungskoeffizient des siebten Walzwerks beim Fertigwalzvorgang wurde auf 0,2 festgelegt. Die Abnahmegrade der anderen Vorwalzwerke waren geringer als jenes des vierten Vorwalzwerkes. In ähnlicher Weise waren die Abnahmegrade der anderen Fertigwalzwerke geringer als jenes des siebten Fertigwalzwerkes.
Die Einstellung des Reibungskoeffizienten beim Vorwalzschritt wurde in derselben Weise ausgeführt wie bei Beispiel 1. Die Reibungskoeffizienten wurden in derselben Weise gemessen wie bei Beispiel 1.
Probestücke aus den Stahlblechen wurden Messungen hinsichtlich des r-Wertes, Δr und der Riefenbildung unterzogen, die in gleicher Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt wurden.
Die Abnahmegrade, Reibungskoeffizienten und Walztemperaturen beim Vorwalzen sowie die Abnahmegrade, die Verformungsrate und Walztemperaturen beim Fertigwalzen wie auch die Walzergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt. Sämtliche Stahlbänder, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wiesen keine Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit, keine Störung beim Einführen des Bleches in den Walzenspalt und keine Profilierung minderer Qualität auf. Tabelle 4
+ Aufgeführt, ohne Bestandteil der Erfindung zu sein
Aus Tabelle 4 ist zu erkennen, daß die Stahlbleche, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, bessere r-Werte und Anti-Riefenbildungs-Eigenschaften aufweisen. Es ist ebenfalls zu erkennen, daß eine extrem geringe Anisotropie in der Ebene Δr von 0,04 oder weniger erreicht werden kann. Im Gegensatz dazu zeigen die Vergleichsproben No. M2 und N2 eine große Anisotropie in der Ebene aufgrund des geringen Abnahmegrades (35%).
Die beiden Vergleichsproben No. M2 und N2 erfüllen die Bedingung (Verformungsrate)/(Reibungskoeffizient) ≥500, was in der zuvor erwähnten japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 62-10217 beschrieben ist. Trotzdem weisen diese Vergleichsproben eine große Anisotropie in der Ebene auf. Auf diese Weise wird belegt, daß die Einstellung des Verhältnisses (Verformungsrate)/(Reibungskoeffizient) allein, nicht die Anisotropie in der Ebene verbessert.
In Übereinstimmung mit der zuvor erfolgten Beschreibung der Erfindung ist es möglich, ein ferritisches nicht rostendes Stahlblech herzustellen, das eine verminderte Anisotropie in der Ebene aufweist und sowohl hinsichtlich des r-Wertes und des Schutzes vor Riefenbildung verbessert ist. Darüber hinaus kann das ferritische nicht rostende Stahlband, das über die oben beschriebenen exzellenten Eigenschaften verfügt, ohne Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit des Stahlbleches, Störung beim Einführen des Bleches in den Walzenspalt und Profilierung des Stahlbleches minderer Qualität hergestellt werden.
Wenngleich diese Erfindung unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsformen einer Vorrichtung und Verfahrensschritte beschrieben wurde, können äquivalente Schritte eingesetzt werden. Weiterhin können unterschiedliche andere Steuerschritte enthalten sein, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines ferritischen nicht rostenden Edelstahlbandes, das über eine verringerte Anisotropie in der Ebene wie auch verbesserte Anti- Riefenbildungs-Eigenschaften und einen verbesserten r-Wert verfügt, wobei das Stahlband folgende Zusammensetzung hat:

- C: 0,0010 bis 0,080 Gew.-%,

- Si: 0,10 bis 0,80 Gew.-%,

- Mn: 0,10 bis 1,50 Gew.-%,

- Cr 11 bis 20 Gew.-%,

- Ni: 0,01 bis 1,0 Gew.-%,

- P: 0,010 bis 0,080 Gew.-%,

- S: nicht mehr als 0,010 Gew.-%,

- N: 0,002 bis 0,08 Gew.-%,

wahlweise eines, zwei oder mehr Elemente, die aus der Gruppe gewählt sind, die besteht aus:

- Nb: 0,050 bis 0,30 Gew.-%,

- Al: 0,010 bis 0,20 Gew.-%,

- Zr: 0,050 bis 0,30 Gew.-%,

- Ti: 0,050 bis 0,30 Gew.-%;

- V: 0,050 bis 0,30 Gew.-%,

- Mo: 0,50 bis 2,5 Gew.-%, und

- Cu: 0,50 bis 2,5 Gew.-%,

wobei der Rest der Zusammensetzung Fe und unwesentliche Verunreinigungen sind und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Warmwalzen einer ferritischen nicht rostenden Stahlbramme, das wenigstens einen Vorwalzstich umfaßt, wobei wenigstens einer der Stiche beim Vorwalzen unter den gleichzeitig herrschenden Bedingungen einer Walztemperatur zwischen 970 bis 1.150ºC, eines Reibungskoeffizienten von 0,3 oder weniger zwischen den Walzen und dem Walzmaterial und eines Walzabnehmungsgrades zwischen 40 bis 75% ausgeführt wird und weitere Vorwalzstiche mit geringeren Abnahmegraden durchgeführt werden und

b) Fertigwalzen, bei dem wenigstens ein Fertigstich bei einer Walztemperatur zwischen 600 und 950ºC ausgeführt wird, mit anschließendem Glühen des warmgewalzten Bleches, Abbeizen, Kaltwalzen und Fertigglühen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens einer der Stiche beim Fertigwalzen mit einem Walzabnahmegrad zwischen 20 und 45% durchgeführt wird, wobei weitere Fertigwalzstiche mit geringeren Abnahmegraden ausgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens einer der Stiche beim Fertigwalzen mit einem Reibungskoeffizient von 0,3 oder weniger zwischen dem Walzmaterial und den Walzen ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens einer der Stiche beim Fertigwalzen bei einer Walztemperatur zwischen 600 und 950ºC, einem Walzabnahmegrad zwischen 20 und 45% und einem Reibungskoeffizient von 0,3 oder weniger zwischen dem Walzmaterial und den Walzen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Reibungskoeffizient zwischen den Walzen und dem Walzmaterial 0,2 oder weniger beträgt.