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Dokumentenidentifikation DE19701234C1 23.04.1998
Titel Verfahren zum Herstellen eines dünnen Stahlbleches zur Verwendung bei der Fertigung von Metallverpackungen
Anmelder Rasselstein Hoesch GmbH, 56564 Neuwied, DE
Erfinder Melzer, Karlheinz, 56626 Andernach, DE
Vertreter Liebau, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 86199 Augsburg
DE-Anmeldedatum 16.01.1997
DE-Aktenzeichen 19701234
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.04.1998
IPC-Hauptklasse B21B 1/24
IPC-Nebenklasse C22C 38/04   C21D 8/02   
IPC additional class // B65D 8/00  
Zusammenfassung Ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Stahlbleches zur Verwendung bei der Fertigung von Metallverpackungen umfaßt folgende Verfahrensschritte:
a) Erzeugung eines Stahlbandes mit folgender Analyse:
0,0005 bis 0,008% Kohlenstoff
weniger als 0,04% Silizium,
0,015 bis 0,45% Mangan,
0,005 bis 0,02% Schwefel,
0,005 bis 0,060% Aluminium,
weniger als 0,005% Stickstoff,
weniger als 0,025% Phosphor,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen,
b) Warmwalzen des Stahlbandes mit Endwalztemperaturen von 750-950°C sowie Haspeltemperaturen von 550-700°C,
c) Beizen des Stahlbandes,
d) Kaltwalzen des gebeizten Stahlbandes auf Enddicken auf 0,10 bis 0,50 mm mit Kaltwalzgraden zwischen 80 und 95%, ohne Zwischenglühen und ohne Nachwalzen des Stahlbandes,
e) kurzzeitige Wärmebehandlung des Stahlbandes vor einer Umformung bei einer Temperatur zwischen 150 und 350°C, wobei
f) die Wärmebehandlung beim Beschichten oder Lackieren des Stahlbandes mit einem organischen Beschichtungsmittel und/oder während einer Aufschmelzbehandlung beim Verzinnen erfolgt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Stahlbleches zur Verwendung bei der Fertigung von Metallverpackungen, insbesondere von dreiteiligen Dosen.

Für die Fertigung von Verpackungen aus Stahlblech, insbesondere von dreiteiligen Dosen, werden im allgemeinen Stahlbleche verwendet, die zunächst warmgewalzt, gebeizt, kaltgewalzt und anschließend geglüht werden. Um die Oberfläche des geglühten Stahlbandes zu glätten und ihr ein gewünschtes blankes oder mattes Aussehen zu verleihen, wird das kaltgewalzte und geglühte Stahlblech nach dem Glühen mit einem Kaltwalzgrad (Verformungsgrad) von 0,5-1,5% nachgewalzt, was auch als Dressieren bezeichnet wird. Das Glühen nach dem Kaltwalzen und das Nachwalzen oder Dressieren sind zusätzliche Verfahrensschritte, welche die Herstellungskosten des Stahlbleches verteuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Stahlbleches zur Verwendung bei der Fertigung von Metallverpackungen, insbesondere von dreiteiligen Dosen, aufzuzeigen, welches eine kostengünstige Herstellung des Stahlbandes selbst und daraus eine kostengünstige und energiesparende Fertigung der Metallverpackungen ermöglicht.

Das Verfahren umfaßt nach der Erfindung folgende Verfahrensschritte:

  • a) Erzeugung eines Stahlbandes mit folgender Analyse:

    0,0005 bis 0,008% Kohlenstoff,

    weniger als 0,04% Silizium,

    0,015 bis 0, 45% Mangan,

    0,005 bis 0,02% Schwefel,

    0,005 bis 0,060% Aluminium,

    weniger als 0,005% Stickstoff,

    weniger als 0,025% Phosphor,

    Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen,
  • b) Warmwalzen des Stahlbandes mit Endwalztemperaturen von 750-950°C sowie Haspeltemperaturen von 550-700°C,
  • c) Beizen des Stahlbandes,
  • d) Kaltwalzen des gebeizten Stahlbandes auf Enddicken auf 0,10 des 0,50 mm mit Kaltwalzgraden zwischen 80 und 95%, ohne Zwischenglühen und ohne Nachwalzen des Stahlbandes,
  • e) kurzzeitige Wärmebehandlung des Stahlbandes vor einer Umformung bei einer Temperatur zwischen 150 und 3500, wobei
  • f) die Wärmebehandlung beim Beschichten oder Lackieren des Stahlbandes mit einem organischen Beschichtungsmittel und/oder während einer Aufschmelzbehandlung beim Verzinnen erfolgt.

Aus der DE-OS 20 02 424 ist ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen Stahlbleches zur Verwendung bei der Fertigung von Metallverpackungen entnehmbar. Weiterhin beschreibt diese Druckschrift auf Seite 2, im 1. Abs., daß die Walzendtemperatur bei etwa 850°C liegt, und daß das Stahlband, nachdem es auf etwa 600°C abgekühlt worden ist, bei dieser Temperatur aufgehaspelt wird. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird das warmgewalzte Band entzundert und danach auf eine Stärke von 0,2 bis 0,3 mm kaltgewalzt. Weitere Angaben zum Warmwalzen enthält diese Druckschrift auf Seite 4, im 3. Abs. In jedem Fall wird jedoch das Stahlband nach dem Kaltwalzen einer Glühbehandlung unterzogen.

Aus der DE 692 01 881 T2, besonders der Tabelle 2, Stahlklasse c ist eine Analyse eines Stahlbandes bekannt, wie sie im Patentanspruch 1 beansprucht wird. Da dieses bekannte Stahlband hervorragende Eigenschaften hinsichtlich seiner Preßbarkeit aufweist, liest der Fachmann mit, daß dieses Stahlband auch zur Fertigung von Metallverpackungen heranziehbar ist. Es wird jedoch auch dieses Stahlband nach dem Kaltwalzen rekristallisierend geglüht und konventionell weiter behandelt.

Dieser genannte Stand der Technik legt aber nicht nahe, das Kaltwalzen ohne Zwischenglühen und ohne Nachwalzen des Stahlbandes durchzuführen und die kurzzeitige Wärmebehandlung des Stahlbandes vor einer Umformung bei einer Temperatur zwischen 150 und 350°C durchzuführen, wobei diese Temperatur zur weiteren Behandlung des Stahlbandes gleichzeitig genutzt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf die üblichen Verfahrensschritte Glühen des kaltgewalzten Bleches und Nachwalzen desselben verzichtet, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen zu erzielen sind.

Für die Herstellung des Stahlbandes wird eine Stahlzusammensetzung verwendet, bei welcher der Kohlenstoff auf Gehalte unter 0,008%, vorzugsweise unter 0,005% begrenzt ist. Es handelt sich hierbei um ULC-Stahl (ultra- low-carbon-steel), bei dem das Gefüge ausschließlich aus einer primären Ferrit-Matrix besteht. Der Kohlenstoff liegt zum Teil gelost, sowie als sekundär ausgeschiedener Zementit vor. In der Praxis hat sich ein Kohlenstoffgehalt von im Mittel etwa 0,003% als besonders geeignet erwiesen. Der geringe Kohlenstoffgehalt führt zu Energieeinsparungen bei der Verarbeitung und auch bei Anwendung der nachstehend beschriebenen Wärmebehandlung zu einer Verbesserung der Umformbarkeit.

Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß bei einer an das Kaltwalzen anschließenden Wärmebehandlung im Bereich relativ niedriger Temperaturen zwischen 150 und 350°C, vorzugsweise zwischen 200 und 300°C, Erholungsvorgänge im Stahlblech ablaufen. Diese Erholungsvorgänge führen zu einer merklichen Verbesserung der Dehnung auf durchschnittlich 4%, gemessen im statischen Zugversuch, wodurch eine sehr gute Umformfähigkeit des walzharten Materials zu erzielen ist.

Für die kostengünstige Durchführung des Verfahrens ist es wesentlich, daß die Wärmebehandlung nicht in einem zusätzlichen Verfahrensschritt, sondern beim Beschichten oder Lackieren des Stahlbandes mit einem organischen Beschichtungsmittel und/oder während einer Aufschmelzbehandlung beim Verzinnen erfolgt. Beim Aufkaschieren von Folien oder zum Trocknen des Lackes wird nämlich das Stahlband üblicherweise auf Temperaturen erwärmt, die im Bereich zwischen 200 und 300°C liegen. Auch zum Aufschmelzen einer vorher elektrolytisch auf das Stahlband aufgebrachten Zinnschicht werden Temperaturen von 250 bis 300°C angewendet. Diese ohnehin erforderliche Erwärmung des Stahlbandes bei dessen Veredelung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgenützt, um die gewünschten Umformungseigenschaften des Stahlbandes zu erzielen. Da also außer der ohnehin für die Beschichtung und/oder das Aufschmelzen erforderlichen Erwärmung des Stahlbandes keine zusätzliche Wärmebehandlung desselben zur Verbesserung der Umformeigenschaften erforderlich ist, trägt auch dies zur Kostensenkung und Energieeinsparung bei der Herstellung des Stahlbandes bei.

Aufgrund seiner guten Umformfähigkeit und seiner hohen Festigkeit ist das Stahlband insbesondere zur Herstellung von dreiteiligen, jeweils aus einem Deckel, einem Boden und einem Rumpf bestehenden Dosen geeignet, wobei die drei Teile der Dose unterschiedliche Formgebungen, wie Sicken und dgl., aufweisen können. Die hohe Festigkeit des walzharten Stahlbandes ermöglicht die Verwendung dünnerer Blechdicken bei gleichen Festigkeiten. Der hierdurch erzielbare geringere Werkstoffverbrauch wirkt sich ressourcensparend und auch günstig auf die Kosten aus.

Das Stahlband kann nach dem Kaltwalzen einer elektrolytischen Oberflächenbehandlung unterworfen werden, wobei z. B. eine Zinn- oder eine Chromschicht auf die Stahloberfläche aufgebracht wird. Sofern, wie z. B. bei einer Chromschicht, das Überzugsmetall nicht aufgeschmolzen wird, erfolgt die zur Verbesserung der Umformeigenschaften erforderliche Wärmebehandlung beim anschließenden Beschichten mit einem organischen Beschichtungsmittel.

Die Erfindung betrifft auch ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Stahlblech sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Metallverpackungen, insbesondere dreiteiligen Dosen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen eines dünnen Stahlbleches zur Verwendung bei der Fertigung von Metallverpackungen, insbesondere von dreiteiligen Dosen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    1. a) Erzeugung eines Stahlbandes mit folgender Analyse:

      0,0005 bis 0,008% Kohlenstoff,

      weniger als 0,04% Silizium,

      0,015 bis 0,45% Mangan,

      0,005 bis 0,02% Schwefel,

      0,005 bis 0,060% Aluminium,

      weniger als 0,005% Stickstoff,

      weniger als 0,025% Phosphor,

      Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen,
    2. b) Warmwalzen des Stahlbandes mit Endwalztemperaturen von 750-950°C sowie Haspeltemperaturen von 550-700°C,
    3. c) Beizen des Stahlbandes,
    4. d) Kaltwalzen des gebeizten Stahlbandes auf Enddicken auf 0,10 bis 0,50 mm mit Kaltwalzgraden zwischen 80 und 95%, ohne Zwischenglühen und ohne Nachwalzen des Stahlbandes,
    5. e) kurzzeitige Wärmebehandlung des Stahlbandes vor einer Umformung bei einer Temperatur zwischen 150 und 350°C, wobei
    6. f) die Wärmebehandlung beim Beschichten oder Lackieren des Stahlbandes mit einem organischen Beschichtungsmittel und/oder während einer Aufschmelzbehandlung beim Verzinnen erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband weniger als 0,005% Kohlenstoff enthält.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 200 und 300°C erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband nach dem Kaltwalzen einer elektrolytischen Oberflächenbehandlung unterworfen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmwalzen des Stahlbandes mit Endwalztemperaturen von 870-920°C sowie Haspeltemperaturen von 570-620°C erfolgt.
  6. 6. Stahlblech, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. 7. Metallverpackungen, hergestellt aus Stahlblech nach Anspruch 6.






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