AT524149B1

AT524149B1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Stahlblechs

Info

Publication number: AT524149B1
Application number: ATA50702/2020A
Authority: AT
Original assignee: Nntech Gmbh
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2022-11-15
Also published as: WO2022036381A1; CN115956009A; AT524149A1; EP4200456A1; US20230304120A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs zur Herstellung eines Elektrobands, wobei das Stahlblech 2 mehr als 1,5 % Gewichtsteile Silizium enthält, mit einer Oberflächenbehandlung zum Entfernen von Oxidschichten und mit einer thermischen Behandlung, wobei die Oberflächenbehandlung zum Entfernen der Oxidschichten mechanisch, ohne eine chemische Entzunderung, erfolgt, und wobei die thermische Behandlung des gereinigten Stahlblechs (2) anschließend an die Oberflächenbehandlung in einer Warmbandglühanlage unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs zur Herstellung eines Elektrobands, wobei das Stahlblech mehr als 1,5 % Gewichtsteile Silizium enthält, mit einer Oberflächenbehandlung in einer Vorrichtung zum Entfernen von Oxidschichten von einer Oberfläche des Stahlblechs und mit einer thermischen Behandlung des gereinigten Stahlblechs nach der Oberflächenbehandlung in einer Warmbandglühanlage unter Schutzgasatmosphäre.

[0002] 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 höheren Werten des elektrischen Widerstands auf und bieten daher den Vorteil von geringeren magnetischen Verlusten, insbesondere bei Anwendungen bei höheren Frequenzen. Solche Elektrobänder stellen eine wichtige Grundlage für den Bau von hocheffizienten elektrischen Maschinen dar.

[0003] 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 erfolgt eine Wärmebehandlung der Bänder in Glühöfen, wobei durch den Glühprozess die Ausbildung einer die erwünschten Eigenschaften begünstigenden, kristallinen Struktur erzielt wird.

[0004] 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.

[0005] Die CN 107245647 B beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Siliziumstahlbandes. Dazu wird der Stahl geschmolzen und daraus ein Band im Stranggussverfahren hergestellt. Nachdem das gegossene Band aus der Walze kommt, wird es auf natürliche Weise unter Inertatmosphäre in einem Warmwalzwerk auf eine Endwalztemperatur von 900 °C bis 950 ° C abgekühlt und aufgewickelt. Nach anschließendem Entfernen des Oxidzunders des heißen Coils wird das Band kaltgewalzt. Danach erfolgt ein Rekristallisationsglühen in einer Stickstoff- und Wasserstoffatmosphäre. Abschließend wird eine Isolierschicht aufgetragen.

[0006] Aus der US 2013/084785 A1 ist eine Entzunderungsvorrichtung bekannt, umfassend: ein Vorrichtungsgehäuse, das in einem Zuführweg eines warmgewalzten Stahlbandes angeordnet ist; eine Hochdruck-Fluid-Zufuhreinheit, die dazu vorgesehen ist, dem Gerätegehäuse ein Hochdruck-Fluid zuzuführen; eine Schleifmittel-Eingabeeinheit, die zum Einführen eines Schleifmittels in das Gerätegehäuse vorgesehen ist; und eine Schleifmittel-Aufschlämmungs-Sprüheinheit, die in dem Vorrichtungsgehäuse vorgesehen ist, um eine Schleifmittel-Aufschlämmung mit dem Hochdruckfluid und dem Schleifmittel vermischt innerhalb des Vorrichtungsgehäuses auf das Stahlband zu sprühen.

[0007] Die EP 2 862 673 A1 beschreibt ein Verfahren zum Entzundern eines metallurgischen Produktes, das kontinuierlich in einer Warmwalzwerkanlage verarbeitet wird, umfassend nacheinander einen Wiedererwärmungsofen, ein Vorwalzwerk und ein Fertigwalzwerk, wobei das Verfahren einen Entzunderungsschritt unter Verwendung einer Metallkugelstrahlvorrichtung umfasst,

die in das Warmwalzwerk integriert ist, wobei das metallurgische Produkt bei einer Temperatur von mehr als 1000°C kugelgestrahlt wird.

[0008] Die CN 110438317 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientiertem Elektrostahlbandes mit säulenförmigen Körnern mit einem Warmwalzverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Vakuumschmelzen des Rohmaterialstahls, um geschmolzenen Stahl zu erhalten, und dann Gießen; Entfernen des Oberflächenoxidzunders und anderer Oberflächenfehler auf dem Gussmaterial und anschließendes Drahtschneiden, um eine Gussbramme mit einer Dicke von 30-50 mm zu erhalten; Warmwalzen der gegossenen Bramme, um ein warmgewalztes Blech mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten; Entfernen des Oxidzunders auf dem warmgewalzten Blech und anschließendes Kaltwalzen, um ein kaltgewalztes Blech mit einer Dicke von 0,5 mm zu erhalten; Unterziehen des kaltgewalzten Blechs einer Phasenänderungsglühbehandlung in einer reinen Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 950 ° C bis 1050 ° C und anschließendem Abkühlen auf 830 ° C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 150°C/h bis 750°C/h.

[0009] Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs zur Herstellung eines Elektrobands zu schaffen, durch das eine verbesserte Gleichförmigkeit der Oberflächen und der optischen Erscheinung des Elektrobands erreicht werden kann.

[0010] Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs zur Herstellung eines Elektrobands, wobei die Oberflächenbehandlung zum Entfernen der Oxydschichten mechanisch, ohne eine chemische Entzunderung, erfolgt, und wobei die thermische Behandlung des gereinigten Stahlblechs anschließend an die Oberflächenbehandlung durchgeführt wird. Das Verfahren erweist sich als besonders umweltfreundlich, da dabei die Oberflächenentzunderung ohne die Verwendung von chemischen Substanzen durchgeführt wird. Als vorteilhaft erweist sich die Anwendung des Verfahrens insbesondere für die Bearbeitung von Stahlblech bzw. von Stahlbändern mit einem Gehalt von Silizium von mehr als 1,5 Gew. %, insbesondere für Stahlbänder mit einem Siliziumanteil zwischen 2 % und 4 %.

[0011] Die mechanische Oberflächenbehandlung wird vorteilhafterweise mit einem granulatartigen Material durchgeführt, wobei Partikel des granulatartigen Materials beschleunigt und auf die Oberfläche des Stahlblechs geschossen werden.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Maßnahme wird bei dem Verfahren die mechanische Oberflächenbehandlung mit einer Suspension durchgeführt wird, wobei die granulatartigen Materialien in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind. Dadurch kann die Entwicklung von Staub, wie sie beim Sandstrahlen auftritt, vermieden werden. Auch ist dabei die Verwendung von Partikeln mit geringerer Korngröße des granulatartigen Materials möglich.

[0013] Von Vorteil ist auch eine Weiterbildung des Verfahrens, wobei die mechanische Oberflächenbehandlung eine Behandlung durch Kugelstrahlen umfasst, die der Oberflächenbehandlung mit dem granulatartigen Material vorausgehend durchgeführt wird.

[0014] In einer bevorzugten Verfahrensweise werden die mechanische Oberflächenbehandlung und die thermische Behandlung in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt, wobei die Bandgeschwindigkeit des Stahlblechs im Bereich der mechanischen Oberflächenbehandlung und im Bereich der thermischen Behandlung gleich ist.

[0015] Die Warmbandglühanlage umfasst einen Aufheizbereich, einen Haltebereich und einen Abkühlbereich, wobei das Stahlblech in dem Aufheizbereich während einer Aufheizphase auf eine Maximaltemperatur in einem Bereich von 800 °C bis 1130 °C erwärmt wird. Das Aufheizen wird vorteilhafterweise mit einer Heizrate von 2 °C/s bis 15 °C/s durchgeführt.

[0016] Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass das Stahlblech in dem Haltebereich in einer Haltephase mit einer Dauer von 15 s bis 180 s, vorzugsweise mit einer Dauer von 45 s bis 120 s, auf der Maximaltemperatur gehalten wird.

[0017] Vorteilhafterweise wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs in Abhängig-

keit von einer Heizleistung der Warmbandglühanlage gesteuert.

[0018] In einer bevorzugten Verfahrensweise wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs basierend auf einem mathematisch-physikalischen Berechnungsmodell der Warmbandglühanlage berechnet.

[0019] Von Vorteil ist auch, dass in der Warmbandglühanlage die Schutzgasatmosphäre bestehend aus Wasserstoff und/oder Stickstoff bereitgestellt wird.

[0020] Vorzugsweise wird in der Schutzgasatmosphäre Wasserstoff mit einem Anteil von 50 % bis 100 %, insbesondere mit einem Anteil von 80 % bis 100 %, bereitgestellt.

[0021] Gemäß einer Weiterbildung der Verfahrensweise ist vorgesehen, dass in der Schutzgasatmosphäre Wasserdampf mit einem Anteil entsprechend einem Taupunkt von -70 °C bis -20 °C enthalten ist.

[0022] In einer bevorzugten Verfahrensweise wird das Stahlblech in der Warmbandglühanlage in einer vertikalen Förderrichtung bewegt.

[0023] Das Verfahren ist besonders geeignet für Stahlblech mit einem Wert der Dicke von 0,5 mm bis 3,0 mm, vorzugsweise mit einem Wert von 0,6 mm bis 2,8 mm.

[0024] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0025] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0026] Fig. 1 eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs;

[0027] Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufes der Temperatur des Stahlblechs während der thermischen Behandlung in der Warmbandglühanlage;

[0028] Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs;

[0029] Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Temperatur des Stahlblechs während der thermischen Behandlung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

[0030] 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.

[0031] Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs 2 zur Herstellung eines Elektrobands. Das in der Vorrichtung 1 bearbeitete Stahlblech 2 ist dabei ein warmgewalztes Stahlblech mit einer Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm, wobei das dabei erhaltene Zwischenprodukt für ein nachfolgendes Kaltwalzen geeignet bzw. vorbereitet ist. Das Stahlblech 2 wird dabei zu seiner Bearbeitung in kontinuierlicher Folge durch mehrere hintereinander angeordnete Bearbeitungsstationen der Vorrichtung 1 bewegt. Als zentrale Bearbeitungsstationen umfasst die Vorrichtung 1 eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung 4.

[0032] Den Anfang bildet dabei eine Vorbereitungsstation 5 zur Bereitstellung des endlos zugeführten Stahlblechs 2. Durch die Vorbereitungsstation 5 sind symbolisch mehrere Vorgänge wie das Abwickeln des Stahlblechs 2 von entsprechenden Rollen, ein Beschneiden der Ränder, deren Glätten und das Zusammenschweißen der aufeinander folgenden Enden von mehreren Rollen zusammengefasst. Zum Ausgleich bzw. zur Anpassung unterschiedlicher Geschwindigkeiten der Bewegung des Stahlblechs 2 zwischen der Vorbereitungsstation 5 einerseits und den anschließenden Vorrichtungen zur Oberflächenbehandlung und der thermischen Behandlung 3, 4

andererseits ist ein Bandspeicher 6 in Form eines Schlingenbildners vorgesehen.

[0033] Bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Bearbeitung des Stahlblechs 2 wird dieses in der Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 zur Entfernung von Oxydschichten von der Oberfläche des Stahlblechs 2 einer mechanischen Behandlung unterzogen. Das heißt, dass bei dieser Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 eine sonst übliche chemische Behandlung zum Entzundern des Stahlblechs 2 nicht angewendet wird. Die mechanische Oberflächenbehandlung erfolgt dabei unter Verwendung eines granulatartigen Materials, wie es beispielsweise als sogenanntes Sandstrahlen bekannt ist. Partikel des granulatartigen Materials werden dabei in einem Luftstrom beschleunigt und mit hoher Geschwindigkeit auf das Stahlblech 2 geschleudert, sodass die anhaftenden Oxydschichten dabei entfernt werden.

[0034] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in der Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 zur mechanischen Entfernung der Oxydschichten von der Oberfläche des Stahlblechs 2 eine Behandlung mit in einer Flüssigkeit aufgeschlämmten, granulatartigen Materialien durchgeführt. Neben den eigentlichen Abrasivstoffen sind in dem wässrigen Schlamm (Suspension) auch vor Korrosion schützende Stoffe oder auch Seifen zur Erhöhung der Reinigungswirkung enthalten. Eine solche mechanische Oberflächenbehandlung ist auch unter der englischen Bezeichnung „Slurry Blasting“ bekannt. Ein Vorteil der Oberflächenbehandlung mit solchen Suspensionen ist unter anderem, dass dabei Partikel des granulatartigen Materials mit deutlich geringeren Korngrößen verwendet werden können.

[0035] Bei der Bearbeitung des siliziumhaltigen warmgewalzten Stahlblechs in der Vorrichtung 1 ist im Anschluss an die mechanische Oberflächenbehandlung eine thermische Behandlung des gereinigten Stahlblechs 2 in der Warmbandglühanlage 4 unter Einsatz einer Schutzgasatmosphäre vorgesehen. Die Schutzgasatmosphäre enthält dabei Wasserstoff und Stickstoff, wobei ein Anteil von 50 % bis 100 % Wasserstoff vorgesehen ist. Vorzugsweise sind in der Schutzgasatmosphäre ein Anteil von 80 % bis 100 % Wasserstoff vorgesehen. Von besonderem Vorteil ist insbesondere, wenn in der Schutzgasatmosphäre nur ein möglichst geringer Rest von Wasserdampf enthalten ist. Günstigerweise liegt Wasserdampf in der Schutzgasatmosphäre mit einem Anteil vor, der einem Taupunkt von -70 °C bis -20 °C entspricht. Dadurch kann verhindert werden, dass es während der Wärmebehandlung des Stahlblechs 2 in der Warmbandglühanlage 4 bei den dort vorherrschenden hohen Temperaturen mit dem Sauerstoff der Wassermoleküle zu einer neuerlichen Ausbildung von Oxydschichten auf der Oberfläche des Stahlbleches 2 kommt.

[0036] Zwischen der mechanischen Oberflächenbehandlung in der Vorrichtung 3 und der thermischen Behandlung in der Warmbandglühanlage 4 kann auch noch ein zusätzlicher Reinigungsschritt im Prozess vorgesehen sein, in dem Rückstände, wie beispielweise Restoxide, von der Oberfläche entfernt werden.

[0037] Im Anschluss an die Wärmebehandlung in der Warmbandglühanlage 4 wird das Stahlblech 2 unter anderem durch eine Messstation 7 bewegt, wo eine Messung der Korngröße in dem Stahlblech 2 durchgeführt wird. Durch die Messung der Korngröße in der Messstation 7 kann die Ausbildung der gewünschten kristallinen Struktur in dem Stahlblech 2 kontrolliert werden. Die dabei erhaltenen Informationen von der durch die Behandlung erreichten Qualität des Stahlblechs 2 dienen auch als Grundlage für die Steuerung des Ablaufs der Bearbeitung in der Vorrichtung 1.

[0038] Zum Übergang des Stahlblechs 2 in eine Nachbearbeitungsstation 8 ist ausgangsseitig ein zweiter Bandspeicher 9 vorgesehen. Die Nachbearbeitungsstation 8 steht hier wieder repräsentativ für mehrere Einzelstationen bzw. Nachbearbeitungs- und Kontrollarbeiten an dem Stahlblech 2, das schließlich wieder zu Teilbändern geschnitten und zu entsprechenden Rollen aufgewickelt wird. Dazu zählen beispielsweise auch ein Beschneiden der Ränder des Stahlblechs 2, eine Kontrolle auf Fehlstellen als auch eine Passivierung der Oberfläche des Stahlblechs 2 durch Aufbringen eines Korrosionsschutzes, wie beispielsweise Ol.

[0039] Für die Durchführung des Verfahrens zur Bearbeitung des Stahlblechs 2 ist eine Steuervorrichtung 10 vorgesehen. Die Steuerung erfolgt insbesondere derart, dass die Bearbeitung in

der Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 und in der Vorrichtung zur thermischen Behandlung 4 in einem kontinuierlichen Prozess verläuft, wobei die Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs 2 zumindest im Bereich der Vorrichtungen 3, 4 zur mechanischen Oberflächenbehandlung und zur thermischen Behandlung gleich ist. Die Steuervorrichtung 10 regelt die Geschwindigkeit des Stahlblechs 2 dabei in Abhängigkeit von der Heizleistung der Warmbandglühanlage 4. Die Bearbeitung in der Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3, das heißt die Intensität des Abtrags der Oxydschichten, wird folglich von der Steuervorrichtung 10 in Abhängigkeit von der vorgegebenen Bandgeschwindigkeit des Stahlblechs 2 eingestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist in der Steuervorrichtung 10 ein mathematisch-physikalisches Berechnungsmodell 11 vorgesehen, auf dessen Basis die zur Erzielung der gewünschten kristallinen Struktur erforderliche Heizleistung in der Warmbandglühanlage 4 und - abhängig davon - die Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs 2 berechnet wird.

[0040] In einem alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst die Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 eine Hochdruckwasserstrahlanlage. Dabei wird ein Wasserstrahl mit hohem Druck in einem Bereich von größer als 150 bar auf das Stahlblech 2 gerichtet, um dadurch die Oxidschicht zu entfernen. Vorzugsweise kommt ein pulsierender Hochdruckwasserstrahl zur Anwendung. Durch das Pulsieren wird eine Meißelwirkung erreicht. Eine solche Apparatur ist mit Vollstrahldüsen oder Flachstrahldüsen bestückt, die einfach oder mehrfach rotierend, oszillierend oder "starr" auf die Oberfläche des Stahlblechs 2 gerichtet werden.

[0041] Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird nachfolgend die Funktionsweise der Warmbandglühanlage 4 näher erläutert. Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm des zeitlichen Verlaufes der Temperatur des Stahlblechs 2 während der thermischen Behandlung in der Warmbandglühanlage 4. In dem Temperaturverlauf sind eine Aufheizphase 12, eine Haltephase 13 und eine Abkühlphase 14 zu unterscheiden. Das von der mechanischen Oberflächenbehandlung in der Vorrichtung 3 kommende Stahlblech 2 durchläuft zunächst einen Aufheizbereich der Warmbandglühanlage 4 und wird die Temperatur während der Aufheizphase 12 schließlich auf eine Maximaltemperatur in einem Bereich von 800 Grad bis 1130 Grad erhöht. Während dieser Aufheizphase 12 in dem Aufheizbereich erfolgt die Erwärmung mit einer Heizrate von 2 °C/s bis 15 °C/s. Daran anschlieBend wird in der Haltephase 13 die Temperatur des Stahlblechs 2 über eine Dauer von 15 Sekunden bis 180 Sekunden, vorzugsweise über eine Dauer von 45 Sekunden bis 120 Sekunden, auf der zuvor erreichten Maximaltemperatur gehalten. In der daran anschließenden Abkühlphase 14 erfolgt die Kühlung des Stahlblechs 2 in einem ersten Abschnitt überwiegend durch Abgabe von Strahlungswärme, in einem späteren Abschnitt durch Abgabe von Wärme durch Konvektion.

[0042] Bei den als Warmbandglühanlage 4 zum Einsatz kommenden Glühöfen können solche mit einer horizontalen Förderrichtung des Stahlblechs 2 und solche mit einer vertikalen Förderrichtung unterschieden werden. Im Falle eines Ofens mit einer horizontalen Förderrichtung des Stahlblechs 2 umfasst die Warmbandglühanlage 4 naturgemäß auch Rollen, durch die das durch den Ofen hindurchbewegte Stahlblech 2 gehalten bzw. unterstützt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Warmbandglühanlage 4 ein Ofen mit einer vertikalen Hauptförderrichtung verwendet. Dadurch kann in vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Stahlblech 2 möglichst wenig, insbesondere das heiße Stahlblech 2 möglichst überhaupt nicht, mit sonst erforderlichen Rollen zu dessen Führung in Kontakt kommt. Irgendwelche Beeinträchtigungen der Oberfläche des Stahlblechs 2, beispielsweise durch Riefenbildung beim Abrollen von Stützrollen an dessen Oberfläche, können so verhindert werden.

[0043] Die Fig. 4 zeigt das Diagramm des zeitlichen Verlaufes der Temperatur des Stahlblechs 2 während der thermischen Behandlung in der Warmbandglühanlage 4 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel. Dabei umfasst die Warmbandglühanlage 4 einen induktiv arbeitenden Ofen zum Aufheizen des Stahlblechs 2, wobei deutlich höhere Heizraten in einem Bereich von 20 °C/s bis 600 °C/s erreicht werden können. Dementsprechend zeigt im Diagramm der Fig. 4 der Temperaturanstieg in einem ersten Bereich der Aufheizphase 12 einen deutlich steileren Verlauf im Vergleich zu dem Temperaturverlauf gemäß der Fig. 2. Besonders bevorzugt wird die Erwärmung in einem ersten Abschnitt der Aufheizphase 12, bis etwa 700 °C, mit einer Heizrate im Bereich von 20 °C/s bis 600 °C/s durchgeführt. Daran anschließend wird in einem zweiten Abschnitt die

Erwärmung bis zur Maximaltemperatur wieder mit einer Heizrate von 2 °C/s bis 15° C/s fortgesetzt.

[0044] In der Fig. 3 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Vorrichtung 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1, 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0045] Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen warmgewalzten Stahlblechs 2 zur Herstellung eines Elektrobands. Bei der Vorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Stahlblech 2 vor der mechanischen Oberflächenbehandlung in der Vorrichtung 3 in einer Kugelstrahlvorrichtung 15 einer vorbereitenden mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen. Als Strahlmittel kommen dabei Stahlkugeln zum Einsatz. Anschließend an die Bearbeitung in der Kugelstrahlvorrichtung 15 wird das Stahlblech 2 weiter in die Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 bewegt, wo eine mechanische Oberflächenbehandlung wie bereits vorstehend beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, durchgeführt wird. Ebenso, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, erfolgt die Bewegung des Stahlblechs 2 durch die Vorrichtung 1 unter der Kontrolle der Steuervorrichtung 10. Das Stahlblech 2 hat dabei die gleiche Bandgeschwindigkeit zumindest in dem sich über die Kugelstrahlvorrichtung 15, die Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung 3 und die Vorrichtung zur thermischen Behandlung 4 erstreckenden Bereich der Vorrichtung 1. Das durch diesen Bereich in Form eines Endlosbandes durchlaufende Stahlblech 2 wird schließlich unter Zwischenschaltung des Bandspeichers 9 in der Nachbearbeitungsstation 8 wieder zerteilt und auf Rollen aufgewickelt.

[0046] In einem weiteren, alternativen Ausführungsbeispiel wird die Oberflächenbehandlung in der Vorrichtung 3 vor dem eingangsseitigen Bandspeicher 6 durchgeführt.

[0047] Das durch die Bearbeitung gemäß den beschriebenen Verfahren schließlich erhaltene Stahlblech 2 eignet sich als Halbfabrikat für die Herstellung eines Elektrobands und weist eine besonders hohe Homogenität und deutlich verbesserte Oberflächenqualität auf. Dieses steht als Zwischenprodukt für eine anschließende Weiterverarbeitung in einem Kaltwalzprozess zur Verfügung. Die Anwendung des Verfahrens ist insbesondere geeignet für die Bearbeitung von Stahlblech bzw. von Stahlbändern mit einem Gehalt von Silizium von mehr als 1,5 Gew. %, insbesondere für Stahlbänder mit einem Gewichtsanteil von Silizium zwischen 2 % und 4 %.

[0048] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung

2 Stahlblech

3 Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung

4 Vorrichtung zur thermischen Behandlung

5 Vorbereitungsstation

6 Bandspeicher

7 Messstation

8 Nachbearbeitungsstation

9 _ Bandspeicher

10 Steuervorrichtung

11 Berechnungsmodell

12 Aufheizphase

13 Haltephase

14 Abkühlphase

15 Kugelstrahlvorrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung eines siliziumhaltigen, warmgewalzten Stahlblechs (2) zur Herstellung eines Elektrobands, wobei das Stahlblech (2) mehr als 1,5 % Gewichtsteile Silizium enthält, mit einer Oberflächenbehandlung in einer Vorrichtung (3) zum Entfernen von Oxidschichten von einer Oberfläche des Stahlblechs (2) und mit einer thermischen Behandlung des gereinigten Stahlblechs (2) nach der Oberflächenbehandlung in einer Warmbandglühanlage unter Schutzgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung zum Entfernen der Oxidschichten mechanisch, ohne eine chemische Entzunderung, erfolgt, und dass die thermische Behandlung des gereinigten Stahlblechs (2) anschlieBend an die Oberflächenbehandlung durchgeführt wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Oberflächenbehandlung mit einem granulatartigen Material durchgeführt wird, wobei Partikel des granulatartigen Materials beschleunigt und auf die Oberfläche des Stahlblechs (2) geschossen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Oberflächenbehandlung mit einer Suspension durchgeführt wird, wobei die granulatartigen Materialien in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Oberflächenbehandlung mit einem Hochdruckwasserstrahl mit einem Wasserdruck in einem Bereich gröBer als 150 bar durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Oberflächenbehandlung eine Behandlung durch Kugelstrahlen umfasst, die der Oberflächenbehandlung mit dem granulatartigen Material vorausgehend durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmbandglühanlage einen Aufheizbereich, einen Haltebereich und einen Abkühlbereich umfasst.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in dem Aufheizbereich während einer Aufheizphase (12) auf eine Maximaltemperatur in einem Bereich von 800 °C bis 1130 °C erwärmt wird, wobei das Aufheizen mit einer Heizrate von 2 °C/s bis 15 °C/s durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in dem Aufheizbereich während einer Aufheizphase (12) auf eine Maximaltemperatur in einem Bereich von 800 °C bis 1130 °C erwärmt wird, wobei das Aufheizen mit einer Heizrate von 20 °C/s bis 600 °C/s durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in dem Haltebereich in einer Haltephase (13) mit einer Dauer von 15 s bis 180 s, vorzugsweise mit einer Dauer von 45 s bis 120 s, auf der Maximaltemperatur gehalten wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs (2) in Abhängigkeit von einer Heizleistung der Warmbandglühanlage gesteuert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs (2) basierend auf einem mathematisch-physikalischen Berechnungsmodell (11) der Warmbandglühanlage berechnet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Oberflächenbehandlung und die thermische Behandlung in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt werden, wobei eine Geschwindigkeit der Bewegung des Stahlblechs (2) im Bereich der mechanischen Oberflächenbehandlung und im Bereich der thermischen Behandlung gleich ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Warmbandglühanlage die Schutzgasatmosphäre bestehend aus Wasserstoff und/oder Stickstoff bereitgestellt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schutzgasatmosphäre Wasserstoff mit einem Anteil von 50 % bis 100 %, vorzugsweise mit einem Anteil von 80 % bis 100 %, bereitgestellt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schutzgasatmosphäre Wasserdampf mit einem Anteil entsprechend einem Taupunkt von -70 °C bis -20 °C enthalten ist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in der Warmbandglühanlage in einer horizontalen Förderrichtung bewegt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) in der Warmbandglühanlage in einer vertikalen Förderrichtung bewegt wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (2) eine Dicke von 0,5 mm bis 3,0 mm, vorzugsweise von 0,6 mm bis 2,8 mm, aufweist.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlblech (2) enthaltend 2 % bis 4 % Gewichtsteile Silizium verwendet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen