AT524148B1

AT524148B1 - Verfahren zur Herstellung eines Elektrobands

Info

Publication number: AT524148B1
Application number: ATA50703/2020A
Authority: AT
Original assignee: Nntech Gmbh
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2022-08-15
Also published as: AT524148A1; WO2022036382A1; KR20230052277A; BR112023002354A2; CN115943221A; TW202223107A; US20230304115A1; EP4200449A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, kaltgewalzten Stahlblechs (2) mit einer thermischen Behandlung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands, wobei das Stahlblech (2) einen Gewichtsteil von Silizium zwischen 1,5 % und 6 % enthält, und in einem bandförmigen Zustand während der thermischen Behandlung in einem kontinuierlichen Prozess durch eine Glühanlage (3) mit einem Aufheizbereich, einem Haltebereich und einem Abkühlbereich bewegt wird, wobei das Stahlblech (2) in der Glühanlage in einer vertikalen Hauptförderrichtung bewegt wird. In einem Querschnitt eines Bereichs des Stahlblechs (2) mit der Maximaltemperatur herrscht eine Zugspannung, deren Wert kleiner ist als 5 MPa.

Description

Für eine Vielzahl von elektrotechnischen bzw. elektromagnetischen Anwendungen sind Stahlbleche von Eisen-Silizium-Legierungen mit einem hohen Siliziumanteil, insbesondere mit einem Siliziumanteil von mehr als 1,5 % Gew. von großem Interesse. Solche üblicherweise als Elektroblech oder Elektroband bezeichneten Stahlbleche weisen eine höhere Sättigungsmagnetisierung in Kombination mit h6öheren Werten des elektrischen Widerstands auf und bieten daher den Vorteil von geringeren magnetischen Verlusten, insbesondere bei Anwendungen bei höheren

Frequenzen.

Zu der Herstellung solcher Elektrobleche werden zunächst nach dem Erschmelzen der Stahllegierungen die Schmelzen zu sogenannten Brammen vergossen. Aus diesem Vormaterial werden in einem Warmwalzprozess zunächst sogenannte Warmbänder hergestellt. Dazu ist - im Falle einer zwischenzeitlichen Abkühlung des Vormaterials - ein Wiedererwärmen und Entzundern der Oberflächen zur Beseitigung von zurückgebliebenen Oxydschichten erforderlich. Dies erfolgt in der Regel durch eine als Beizen durchgeführte, chemische Oberflächenbehandlung. Die erhaltenen Warmbänder werden dann zu einem Kaltband gewalzt. Schließlich

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linen Struktur erzielt wird.

In Zwischenetappen der Bearbeitung solcher Stahlbänder zu Elektroblechen werden die Bänder zu Rollen, sogenannten Coils, aufgewickelt. Um den Herstellungsprozess in einem kontinuierlichen Verfahren durchführen zu können, sind in den dafür vorgesehenen Fertigungsanlagen Zwischenstationen, in denen die Rollen abgewickelt und die Enden der hintereinander angelieferten Rollen miteinander verschweißt werden, vorgesehen. Andererseits ist am Ausgang der Fertigungsanlagen ein Zerschneiden der kontinuierlichen Bänder und ein Wiederaufwickeln zu

Rollen vorgesehen.

Die JP S61-119620 A beschreibt ein Glühverfahren für ein auf 0,15 bis 0,6 mm Wandstärke kaltgewalztes Band aus nicht-kornorientiertem Siliziumstahl mit einem Siliziumgehalt von 1 bis 4 Gew.-%. Das Verfahren findet in einem vertikalen, kontinuierlich betriebenen Glühofen unter Inertgasatmosphäre und bei einer Haltetemperatur von 760 bis 950 °C statt.

Die JP H09-302413 A beschreibt ein Herstellungs- bzw. Bearbeitungsverfahren für ein nicht-kornorientiertes weichmagnetisches Band aus Stahl, der bis zu 4 Gew.-% Silizium enthält. U. a. wird der Stahl kontinuierlich gegossen, zu Band warmgewalzt, auf 0,5 mm Wandstärke kaltgewalzt und schließlich in einer vertikal betriebenen Glühanlage vorgewärmt, auf einer Temperatur von max. - 860 °C gehalten und wieder mit 10 bis 50 °C/s abgekühlt. In der Glühanlage wird das Band einer

Zugspannung von bis zu >70 MPa ausgesetzt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, kaltgewalzten Stahlblechs zu schaffen, das die Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands mit verbesserten magnetischen Eigenschaften als auch

mit einer deutlich verbesserten Oberflächenqualität ermöglicht.

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Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass das Stahlblech in der Glühanlage von einem Ofeneintrittsbereich, der in einem unteren Endbereich der Glühanlage angeordnet ist, über Umlenkrollen, die in einem oberen Endbereich der Glühanlage angeordnet sind, zu einem Ofenaustrittsbereich, der in dem unteren Endbereich der Glühanlage angeordnet ist, bewegt wird.

Vorteilhaft ist auch die Verfahrensweise, bei der sich der Aufheizbereich und der

Haltebereich zwischen dem Ofeneintrittsbereich und den Umlenkrollen erstrecken.

In einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass das Stahlblech in dem Aufheizbereich während einer Aufheizphase auf eine Maximaltemperatur in einem Bereich von 920° bis 1150°C, vorzugsweise von 950 °C bis 1100 °C, erwärmt

wird.

Vorteilhaft ist insbesondere, wenn das Aufheizen des Stahlblechs in der Aufheizphase in einem ersten Abschnitt mit einer Heizrate von 100 °C/s bis 1000 °C/s und in einem zweiten Abschnitt mit einer Heizrate von 3 °C/s bis 50 °C/s durchgeführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise wird das Stahlblech in dem Haltebereich in einer Haltephase mit einer Dauer von 5 s bis 45 s, vorzugsweise mit einer

Dauer von 10 s bis 30 s, auf der Maximaltemperatur gehalten.

Von Vorteil ist die Weiterbildung der Verfahrensweise, bei der das Stahlblech anschließend an die Haltephase, zwischen dem Haltebereich und den Umlenkrollen auf eine erste Zwischentemperatur von 200 °C bis 1050°C, bevorzugt von 400 °C bis 900 °C, abgekühlt wird, wobei die Kühlung mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 30

°C/s, vorzugsweise mit einer Kühlrate von 5 °C/s bis 15 °C/s, durchgeführt wird.

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Weiters ist es von Vorteil, wenn anschließend in einem zweiten Abschnitt bei der Bewegung zu dem Ofenaustrittsbereich das Stahlblech von der zweiten Zwischentemperatur weiter abgekühlt wird, wobei die Kühlung mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 60 °C/s, bevorzugt mit einer Kühlrate von 15 °C/s bis 35 °C/s, durchgeführt

wird.

Die Verfahrensweise, wonach in der Glühanlage eine überwiegend aus Wasserstoff bestehende Schutzgasatmosphäre mit einem Anteil des Wasserstoffs von größer als 99 % bereitgestellt wird, hat den Vorteil, dass eine neuerliche Ausbil-

dung von Oxydschichten an der Oberfläche vermieden werden kann.

Als vorteilhaft erweist sich insbesondere, wenn in der Schutzgasatmosphäre Wasserdampf mit einem sehr geringen Anteil, insbesondere mit einem Anteil entspre-

chend einem Taupunkt von -70 °C bis -45 °C enthalten ist.

Das Verfahren ist besonders geeignet für Stahlblech mit einem Wert der Dicke von 0,05 mm bis 0,5 mm.

Die Anwendung des Verfahrens ist insbesondere geeignet für die Behandlung von Elektrobändern aus legierten Stählen mit Legierungsbestandteilen in den Gewichtsanteilen von Si: 1,5 % bis 6 %, bevorzugt 2 % bis 4%, Al: 0,05 % bis 2 %, C:<0,01 %, bevorzugt < 0,005 %, Mn: 0,05 % bis 5 %, P: 0,01 % bis 0,2 %, S: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %, und N: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

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Fig. 2 eine Glühanlage zur thermischen Behandlung des Stahlblechs gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm des Temperaturverlaufs des Stahlblechs während der thermischen Behandlung;

Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Glühanlage zur thermischen Behandlung des Stahlblechs;

Fig. 5 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Glühanlage.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 in Form einer Fertigungsstraße zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, kaltgewalzten Stahlblechs 2 mit einer thermischen Behandlung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands. Das Stahlblech 2, das in der Vorrichtung 1 einer thermischen Behandlung unterzogen wird, ist dabei ein kaltgewalztes Stahlband mit einer Dicke in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm. Das Stahlblech 2 wird bei dem Bearbeitungsverfahren in einem bandförmigen Zustand bereitgestellt und während der Bearbeitung in einem kontinuierlichen Prozess durch hintereinander angeordnete Stationen der Fertigungsstraße bewegt. Als die primäre Bearbeitungsstation der Vorrichtung 1 umfasst diese eine Glühan-

lage 3 zur thermischen Behandlung des Stahlblechs 2.

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Das kaltgewalzte Stahlblech 2 wird anschließend in der Glühanlage 3 einer thermischen Behandlung unterzogen, wobei — wie nachfolgend anhand der Darstellungen in der Fig. 2 beschrieben wird — das Stahlblech 2 in der Glühanlage 3 in einer vertikalen Förderrichtung bewegt wird. Durch die thermische Behandlung des Stahlblechs 2 in der Glühanlage 3 wird dessen kristalline Struktur derart verändert, dass eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des schließlich erhaltenen Elektrobands erreicht wird. Durch die vertikale Förderrichtung des Stahlblechs 2 während dieser thermischen Behandlung können Kontakte bzw. ein Abrollen von sonst erforderlichen Förderrollen an dem Stahlblech 2, insbesondere bei hohen Temperaturen des Stahlblechs 2 vermieden werden, wodurch diese Elektrobänder eine hohe Gleichförmigkeit ihrer Oberflächen erhalten. Zu der Beeinflussung der kristallinen Struktur des Stahlblechs 2 durchläuft dieses während der thermischen Behandlung in der Glühanlage 3 einen Aufheizbereich, einen Haltebereich und einen Abkühlbereich mit einem jeweils besonderen, angepassten zeitlichen Tempe-

raturverlauf.

Zur Steuerung des Bearbeitungsverfahrens in der Vorrichtung 1 umfasst diese eine Steuervorrichtung 6, durch die sowohl die Temperaturen in den genannten Bereichen der Glühanlage 3 als auch die Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs 2 zur Erzielung der entsprechenden zeitlichen Temperaturverläufe versteuert werden. Die Steuerung des Bearbeitungsverfahrens in der Vorrichtung

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blechs 2 ausgestattet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 zur Durchführung des Bearbeitungsverfahrens im Anschluss auch eine Beschichtungsstation 8 zum Auftrag und zur anschließenden Trocknung einer Schutzschicht auf dem Stahlblech 2. In weiterer Folge ist eine Beschichtungsmessstation 9 vorgesehen, in der die Dicke und Gleichförmigkeit der auf das Stahlblech 2 aufgetragenen Schutzschicht gemessen und somit kontrolliert wird. Schließlich sind ausgangsseitig ein weiterer Bandspeicher 10 und daran anschließend eine Nachbearbeitungsstation 11 vorgesehen. Letztere dient primär dem Zerschneiden des als Endlosband durch die Vorrichtung 1 laufenden Stahlblechs 2 in Teilbänder und deren

Aufwickeln auf einzelne Rollen.

Die Fig. 2 zeigt als Detail der Fig. 1 die Glühanlage 3 in einer vereinfachten Prinzipdarstellung ihrer Komponenten. Diese Anlage zur thermischen Behandlung des Stahlblechs 2 umfasst in Reihenfolge der Bewegungsrichtung des Stahlbleches 2 einen Ofeneintrittsbereich 12, einen Schnellaufheizbereich 13 und einen vertikalen Ofen 14. Im obersten Endbereich des vertikalen Ofens 14 schließt sich an diesen ein Haltebereich bzw. eine Haltezone 15 an. Weiter im aufsteigenden Strang des Stahlblechs 2 folgt eine erste Abkühlzone 16 und in einem oberen Endbereich der Glühanlage 3 ein Umlenkbereich 17. Dieser weist Umlenkrollen 18 auf, über die das Stahlblech 2 geführt wird und so von dem aufsteigenden Strang in den abstei-

genden Strang der Glühanlage 3 übergeleitet wird. Auf den im oberen Endbereich

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Während seiner thermischen Behandlung wird das Stahlblech 2 in der Glühanlage 3 in einer überwiegend aus Wasserstoff bestehenden Schutzgasatmosphäre bewegt. Die Schutzgasatmosphäre weist Wasserstoff mit einem Anteil von mehr als 99 % auf. Da das Stahlblech 2 in einem kontinuierlichen Prozess fortlaufend durch das Innere der Glühanlage 3 bewegt wird, ist es besonders wichtig, dass die Übergänge des Stahlblechs 2 beim Eintritt durch den Ofeneintrittsbereich 12 und Verlassen der Glühanlage 3 durch den Ofenaustrittsbereich 21 möglichst gasdicht ausgebildet sind. Dementsprechend weisen der Ofeneintrittsbereich 12 und der Ofenaustrittsbereich 21 jeweils besondere Gasdichtungen auf. Optional können auch am Übergang zwischen dem Schnellaufheizbereich 13 und dem vertikalen Ofen 14 und zwischen dem vertikalen Ofen 14 und der ersten Abkühlzone 16 Dichtungen vorgesehen sein. Für die Schutzgasatmosphäre in der Glühanlage 3, die zu mehr als 99 % aus Wasserstoff besteht, ist außerdem vorgesehen, dass nur möglichst wenig Reste von Wasserdampf enthalten sind. Vorzugsweise enthält die Schutzgasatmosphäre Wasserdampf mit einem Anteil entsprechend einem Taupunkt von -70 °C bis -45 °C. Diese Schutzgasatmosphäre mit mehr als 99 % Wasserstoff und dem besonders niedrigen Wasserdampf-Anteil wird zumindest in dem sich vom Ofeneintrittsbereich 12 über den Aufheizbereich, die Haltezone 15 und den Umlenkbereich 17 erstreckenden Volumen aufrecht gehalten. In dem anschließenden Abschnitt, nach dem Umlenkbereich 17, kann auch eine Schutz-

gasatmosphäre mit nicht so hoher Reinheit vorgesehen werden.

Der Schnellaufheizbereich 13 und der vertikale Ofen 14 bilden gemeinsam den Aufheizbereich der Glühanlage 3. Darauf folgt der Haltebereich in der Haltezone 15 und schließlich der Abkühlbereich, der sich zusammensetzt aus der ersten Abkühlzone 16, dem Umlenkbereich 17 und der zweiten und der dritten Abkühlzone 19, 20 in dem absteigenden Strang der Glühanlage 3. Durch die von dem Schnellaufheizbereich 13 und dem vertikalen Ofen 14 während seiner Aufwärtsbewegung in das Stahlblech 2 zugeführte Wärmeenergie wird dieses schließlich auf eine Ma-

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In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist außerdem vorgesehen, dass während der thermischen Behandlung in der Glühanlage 3 in dem Stahlblech 2 als eine zusätzliche Behandlung periodisch auf- und abschwellende Zugspannungen eingebracht werden. Dies kann beispielweise durch die Erzeugung unterschiedlich großer Drehmomente, die an den Förderrollen für die Bewegung des Stahlblechs 2 angreifen, erreicht werden. Dabei ist aber jedenfalls vorgesehen, dass in Querschnitten des Bereichs des Stahlblechs 2 mit der Maximaltemperatur die Jeweilig vorherrschende Zugspannung einen Wert von 5 MPa nicht überschreitet. Vorzugsweise wird die vorherrschende Zugspannung bei einem Wert gehalten, der kleiner ist als 4 MPa. Durch die Behandlung mit einer solchen Wechsellast während der thermischen Behandlung kann die Ausbildung guter magnetischer Eigenschaften zusätzlich begünstigt werden.

Die thermische Behandlung des Stahlblechs 2 in der Glühanlage 3 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 näher erläutert. Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Temperatur des Stahlblechs 2 während seiner thermischen Behandlung. Dabei sind eine Aufheizphase 25, eine Haltephase 26 und eine Abkühlphase 27 zu unterscheiden. Zu Beginn der Aufheizphase 25 erfolgt eine Erwärmung mit einer sehr steil ansteigenden Temperaturkurve in dem ersten Abschnitt mit einer Heizrate von 100 °C/s bis 600 °C/s. Diese rasche Erwärmung des Stahlblechs 2 wird durch den Schnellaufheizbereich 13 erreicht (Fig. 2).

Daran anschließend wird in einem zweiten Abschnitt mit einer Heizrate von 10

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°C/s bis 50 °C/s das Stahlblech bis zu einer Maximaltemperatur weiter erwärmt. Dieser zweite Teil der Aufheizphase wird in dem Vertikalen Ofen 14 bewirkt. Die Erwärmung des Stahlblechs 2 erfolgt vorzugsweise bis zu einer Maximaltemperatur in einem Bereich von 950 °C bis 1.100 °C. In dem Haltebereich bzw. der Haltezone 15 wird sodann während der Dauer der Haltephase 26 die Temperatur auf der Maximaltemperatur gehalten. Die Länge bzw. Dauer der Haltephase 26 liegt in einem Bereich von 5 Sekunden bis 45 Sekunden, vorzugsweise in einem Bereich von 10 Sekunden bis 30 Sekunden.

Mit dem Ende der Haltephase 26 - entsprechend dem Übergang des Stahlblechs 2 von der Haltezone 25 in die erste Abkühlzone 16 - geht die Temperatur des Stahlblechs 2 sodann in die Abkühlphase 27 über. Am Beginn dieser Abkühlphase 27 erfolgt zunächst ein Abkühlen des Stahlblechs 2 von der Maximaltemperatur auf eine erste Zwischentemperatur mit einem Wert in einem Bereich von 200 °C bis 1100 °C, bevorzugt 400 °C bis 900 °C, entsprechend der Bewegung des Stahlblechs 2 in der ersten Abkühlzone 16 zwischen der Haltezone 15 und dem Umlenkbereich 17. Das Abkühlen auf die erste Zwischentemperatur erfolgt vergleichsweise langsam mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 20 °C/s, vorzugsweise mit einer Kühlrate von 5 °C/s bis 15 °C/s. Während das Stahlblech 2 über die Umlenkrollen 18 geführt wird, wird dessen Temperatur in dem Umlenkbereich 17 auf der ersten Zwischentemperatur in etwa konstant gehalten. Anschließend an die Umlenkrollen 18 nach Verlassen des Umlenkbereichs 7 wird die Abkühlung in der zweiten Abkühlzone 19 bis Erreichen einer zweiten Zwischentemperatur in einem Bereich von 600 °C bis 700 °C fortgesetzt. Die Geschwindigkeit der Kühlung erfolgt dabei mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 20 °C/s, vorzugsweise mit einer Kühlrate von 5 °C/s bis 15 °C/s. Im letzten Abschnitt der Abkühlphase 27 — entsprechend der dritten Abkühlzone 20 mit der Bewegung des Stahlblechs 2 zu dem Ofenaustrittsbereich 21 hin — wird das Stahlblech 2 von der zweiten Zwischentemperatur bis etwa Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Kühlung mit einer Kühlrate von 10 °C/s bis 50 °C/s durchgeführt wird.

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Hinsichtlich des Temperatur-Verlaufs während der Abkühlung, d.h. bei dem Übergang von der Maximaltemperatur über die erste Zwischentemperatur in dem Umlenkbereich 17 zu der zweiten Zwischentemperatur und schließlich zur endgültigen Abkühlung auf Raumtemperatur, können zumindest zwei unterschiedliche Varian-

ten unterschieden werden.

Beispiel 1: Nach dem Haltebereich in der Haltezone 15 erfolgt in der ersten Abkühlzone 16 eine Absenkung der Temperatur des Stahlblechs 2 auf einem Wert der ersten Zwischentemperatur von etwa 800 °C. Mit diesem Wert der ersten Zwischentemperatur wird das Stahlblech 2 in dem Umlenkbereich 17 über die Umlenkrollen 18 geführt und wird daran anschließend die Abkühlung in der zweiten Abkühlzone 19 mit einer zunächst geringeren Abkühlgeschwindigkeit fortgesetzt. In der zweiten Abkühlzone 19 erfolgt die Temperaturreduktion mit einer Kühlrate von etwa 10 °C/s. Erst wenn das Stahlblech 2 einen Wert der zweiten Zwischentemperatur in einem Bereich von 600 °C bis 700 °C erreicht hat, wir die Kühlung ihn der dritten Abkühlzone 20 mit eine Kühlrate von typischerweise 35 °C/s fortgesetzt.

Beispiel 2: In dieser Variante wird schon in der ersten Abkühlzone 16 ein Wert der ersten Zwischentemperatur des Stahlblechs 2 von etwa 600 °C erreicht. Nach der Umlenkung des Stahlblechs 2 in dem Umlenkbereich 17 an den Umlenkrollen 18 kann sodann die weitere Abkühlung mit der hohen Kühlrate von typischerweise 35 °C/s —- im Verlauf der zweiten Abkühlzone 19 als der dritten Abkühlzone 20 — fortgesetzt werden.

Die Fig. 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Glühanlage 3 zur thermischen Behandlung des Stahlblechs 2 gemäß Fig. 1. Bei dieser Glühanlage 3 ist im Anschluss an den Ofeneintrittsbereich 12 unmittelbar der vertikale Ofen 14 vorgesehen. D.h. im Vergleich zur Ausführung gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist kein Schnellaufheizbereich 13 umfasst und erfolgt die Erwärmung des Stahlbleches 2 auf die Maximaltemperatur alleine mithilfe des vertikalen Ofens 14. Der vertikale Ofen 14 kann dabei eine gasbetriebene oder — vorzugsweise — eine elektrische Heizanlage umfassen. Das Aufheizen des Stahlblechs 2 erfolgt bei dieser Glühan-

lage 3 mit einer Heizrate zwischen 5 °C/s und 100 °C/s.

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Eine weitere Ausführungsvariante einer alternativen Glühanlage 3 ist in der Fig. 5 schematisch vereinfacht gezeigt. Hinsichtlich der dabei vorgesehenen Heizung entspricht diese Glühanlage 3 dem Beispiel gemäß der Fig. 4, indem dafür ebenfalls nur der vertikale Ofen 14 vorgesehen ist. Im Anschluss an die dritte Abkühlzone 20 schließt sich bei diesem Ausführungsbeispiel in dem absteigenden Strang eine Beschichtungsstation 8 an (Fig. 1). Diese ist für eine vertikale Förderrichtung des Stahlbleches 2 ausgebildet und umfasst eine Beschichtungszone 22 und eine Trocknungszone 23. Durch die Integration der Beschichtungsstation 8 in den absteigenden Strang der Glühanlage 3 wird insgesamt der Vorteil eines reduzierten Platzbedarfs der Gesamtanlage erreicht.

Das beschriebene Verfahren der Bearbeitung des siliziumhaltigen, kaltgewalzten Stahlblechs 2 mit der thermischen Behandlung in der Vorrichtung 1 ermöglicht in vorteilhafter Weise die Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands mit einer großen Homogenität seiner kristallinen Struktur, verbesserten magnetischen Eigenschaften als auch einer deutlich verbesserten Oberflächenqualität. Die Anwendung des Verfahrens ist insbesondere geeignet für die Behandlung von Elektrobändern aus legierten Stählen mit Legierungsbestandteilen in den Gewichtsanteilen von Si: 1,5 % bis 6 %, bevorzugt 2 % bis 4 %, Al: 0,05 % bis 2 %, C: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %, Mn: 0,05 % bis 5 %, P: 0,01 % bis 0,2 %, S: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %, und N: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten

untereinander möglich sind.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

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Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Stahlblech

3 Glühanlage

4 Vorbereitungsstation 5 Bandspeicher

6 Steuervorrichtung

7 Messstation

8 Beschichtungsstation 9 Beschichtungsmessstation 10 Bandspeicher

11 Nachbearbeitungsstation 12 Ofeneintrittsbereich 13 Schnellaufheizbereich 14 Ofen

15 Haltezone

16 erste Abkühlzone

17 Umlenkbereich

18 Umlenkrolle

19 zweite Abkühlzone

20 dritte Abkühlzone

21 Ofenaustrittsbereich 22 Beschichtungszone 23 Trocknungszone

24 Höhe

25 Aufheizphase

26 Haltephase

27 Abkühlphase

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, kaltgewalzten Stahlblechs (2) mit einer thermischen Behandlung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands, wobei das Stahlblech (2) einen Gewichtsteil von Silizium zwischen 1,5 % und 6 % enthält, und in einem bandförmigen Zustand bereitgestellt wird und während der thermischen Behandlung in einem kontinuierlichen Prozess durch eine Glühanlage (3) mit einem Aufheizbereich, einem Haltebereich und einem Abkühlbereich bewegt wird, und wobei das Stahlblech (2) in der Glühanlage (3) in einer vertikalen Förderrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Querschnitt eines Bereichs des Stahlblechs (2) mit der Maximaltemperatur eine Zugspannung herrscht, deren Wert kleiner ist als 5 MPa.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in der Glühanlage (3) von einem Ofeneintrittsbereich (12), der in einem unteren Endbereich der Glühanlage (3) angeordnet ist, über Umlenkrollen (18), die in einem oberen Endbereich der Glühanlage (3) angeordnet sind, zu einem Ofenaustrittsbereich (21), der in dem unteren Endbereich der Glühanlage (3) angeordnet ist, bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aufheizbereich und der Haltebereich zwischen dem Ofeneintrittsbereich (12) und den Umlenkrollen (18) erstrecken.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in dem Aufheizbereich während einer Aufheizphase (25) auf eine Maximaltemperatur in einem Bereich von 920° bis 1150°C, vorzugsweise von 950 °C bis 1100 °C, erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen des Stahlblechs (2) in der Aufheizphase (25) mit einer Heizrate von 5 °C/s bis 100 °C/s durchgeführt wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen des Stahlblechs (2) in der Aufheizphase (25) in einem ersten Abschnitt mit einer Heizrate von 100 °C/s bis 1000 °C/s und in einem zweiten Abschnitt mit einer

Heizrate von 3 °C/s bis 50 °C/s durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in dem Haltebereich in einer Haltephase (26) mit einer Dauer von 5 s bis 45 s, vorzugsweise mit einer Dauer von 10 s bis

30 s, auf der Maximaltemperatur gehalten wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Querschnitt des Bereichs des Stahlblechs (2) mit der Maximaltemperatur eine Zugspannung herrscht, deren Wert kleiner ist als 4 MPa.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Querschnitten des Bereichs des Stahlblechs (2) mit der Maximaltemperatur die Zugspannung zeitlich auf- und abschwellend erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) anschließend an die Haltephase (26), zwischen dem Haltebereich und den Umlenkrollen (18) auf eine erste Zwischentemperatur von 200 °C bis 1100 °C, bevorzugt 400 °C bis 900 °C, abgekühlt wird, wobei die Kühlung mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 20 °C/s, vorzugsweise mit einer Kühlrate von 5 °C/s bis 15 °C/s, durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) anschließend an die Umlenkrollen (18) in einem ersten Abschnitt von der ersten Zwischentemperatur auf eine zweite Zwischentemperatur in einem Bereich von 600 °C bis 700 °C abgekühlt wird, wobei die Kühlung mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 30 °C/s, vorzugsweise mit einer Kühlrate von 5 °C/s bis 15 °C/s, durchgeführt wird.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) anschließend in einem zweiten Abschnitt bei der Bewegung zu dem Ofenaustrittsbereich (21) von der zweiten Zwischentemperatur weiter abgekühlt wird, wobei die Kühlung mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 60 °C/s, vorzugsweise mit einer Kühlrate von 3 °C/s bis 35 °C/s, durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Glühanlage (3) eine überwiegend aus Wasserstoff bestehende Schutzgasatmosphäre mit einem Anteil des Wasserstoffs von größer als 99 % bereitgestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schutzgasatmosphäre Wasserdampf mit einem Anteil entsprechend einem Taupunkt von -70 °C bis -45 °C enthalten ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm auf-

weist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der thermischen Behandlung eine Schutzschicht auf das Stahlblech (2) aufgetragen wird, wobei die Beschichtung während einer Bewegung in einer vertikalen Förderrichtung durchgeführt wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) Legierungsbestandteile in den Gewichtsanteilen von Si: 1,5 % bis 6 %, bevorzugt 2 % bis 4 %, Al: 0,05 % bis 2 %, C: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %, Mn: 0,05 % bis 5 %, P: 0,01 % bis 0,2 %, S: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 %, und N: < 0,01 %, bevorzugt < 0,005 % enthält.

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