DE102019216240A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands, umfassend die Schritte: Gießen (V20) eines Bandmaterials (6) aus einer Schmelze (5) mittels eines kontinuierlichen Bandgießprozesses; Warmwalzen (V30, V40) des Bandmaterials (6) bei Starttemperaturen des Bandmaterials (6) größer als 950°C, wobei ein warmgewalztes Bandmaterial (6") mit einer Dicke von weniger als 0,8 mm erzeugt wird; Aufhaspeln (V50) des warmgewalzten Bandmaterials (6") zu einem Coil (17), wobei das Aufhaspeln bei einer Aufwickeltemperatur des warmgewalzten Bandmaterials (6") größer 900°C, insbesondere größer 1000°C, erfolgt; und Abkühlen (V60) des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials (6''') zu dem nicht-kornorientierten Elektroband (25). Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands.
  • Elektroband, das auch als Elektroblech bezeichnet werden kann, weist aufgrund der speziellen Legierungszusammensetzung eine hohe magnetische Permeabilität auf und wird daher bevorzugt als Magnetkernmaterial in elektrischen Maschinen, insbesondere in elektrischen Motoren, verwendet. Um die magnetischen Verluste zu minimieren, wird bei Anwendungen, bei denen der magnetische Fluss auf keine bestimmte Richtung festgelegt ist und deshalb gleich gute magnetische Eigenschaften in allen Richtungen des Materials verlangt werden, Elektroband mit möglichst isotropen Eigenschaften eingesetzt. Derartiges Elektroband wird als nicht-kornorientiertes Elektroband bezeichnet. Bei nicht-kornorientiertem Elektroband sind die Kristallite regellos in der Blechebene ausgerichtet. Die Ausprägung einer hinreichenden Isotropie der magnetischen Eigenschaften von nicht-kornorientierten Elektroband wird wesentlich durch die Gestaltung des Legierungsdesigns und des Fertigungsweges beeinflusst.
  • Aus der WO 2018/019602 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektroblechs bekannt. Hierbei wird eine Stahlschmelze mit Aluminium und Silizium neben weiteren Legierungselementen hergestellt und ein Vorband mittels Bandgießverfahren gegossen. Das Vorband wird anschließend warmgewalzt, wobei das Vorband entweder eine Wiedererwärmung auf 1000°C bis 1100°C erfährt oder ohne Wiedererwärmung direkt aus der Gießhitze warmgewalzt wird. Nachfolgend wird das so erzeugte Warmband bei einer Temperatur kleiner als 850°C aufgehaspelt. Das Warmband wird zusätzlich einem ein- oder mehrstufigen Fertigwalzen bei einer Temperatur von 350°C bis 570°C unterzogen. Abschließend wird das fertiggewalzte Stahlband bei 900°C bis 1080°C für eine Dauer von 10 bis 60 Sekunden geglüht und nachfolgend an der Luft abgekühlt.
  • Aus der US 5,102,478 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektroblechs bekannt. Es wird eine Stahlschmelze mit dem Hauptlegierungselement Silizium hergestellt und hieraus über ein kontinuierliches Gießverfahren ein Bandmaterial erzeugt. Nachfolgend wird das Bandmaterial in einem Warmwalzprozess gewalzt, wobei die Starttemperatur oberhalb von 1000°C liegt. Optional ist vorgesehen, dass bei Oberflächentemperaturen kleiner als 600°C vor dem Warmwalzen ein Wiedererwärmen auf über 1000°C erfolgt und die Temperatur für mehr als 10 Minuten gehalten wird. Der Warmwalzprozess wird bei Temperaturen zwischen 850°C bis 750°C abgeschlossen. Nachfolgend wird das so hergestellte Band bei Temperaturen unterhalb von 650°C aufgehaspelt. Nachfolgend erfolgt ein Glühen des Warmbands, bevor dieses in ein oder mehreren Schritten kaltgewalzt wird. Abschließend erfährt das Stahlband ein kontinuierliches Glühen bei Temperaturen zwischen 800°C und 1050°C.
  • Die genannten Verfahren weisen den Nachteil auf, dass zur Einstellung der isotropen beziehungsweise der nicht-kornorientierten Eigenschaften des Elektroblechs ein abschließendes Glühen nach dem Aufhaspeln notwendig ist, wobei das Material von einem kalten Zustand auf über 800 beziehungsweise 900°C aufgeheizt werden muss. Dieser Prozess ist energieintensiv und verlängert die Prozessdauer erheblich. Insgesamt weisen die genannten Prozesse eine geringe Prozesssicherheit auf, da die Prozessschritte im metastabilen Bereich des Werkstoffs ausgeführt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands bereitzustellen, das bei niedrigeren Verfahrenskosten eine hohe Prozesssicherheit aufweist. Die Aufgabe besteht weiter darin, eine Vorrichtung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Bandmaterials bereitzustellen, die einen entsprechenden Herstellungsprozess bei niedrigen Verfahrenskosten und hoher Prozesssicherheit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands gelöst, umfassend die Schritte: Gießen eines Bandmaterials aus einer Schmelze mittels eines kontinuierlichen Bandgießprozesses; Warmwalzen des Bandmaterials bei Starttemperaturen des Bandmaterials größer als 950°C, wobei ein warmgewalztes Bandmaterial mit einer Dicke von weniger als 0,8 mm erzeugt wird; Aufhaspeln des warmgewalzten Bandmaterials zu einem Coil, wobei das Aufhaspeln bei einer Aufwickeltemperatur des Bandmaterials größer 900°C, insbesondere größer 1000°C, erfolgt; und Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials zu dem nicht-kornorientierten Elektroband.
  • Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass aufgrund der verhältnismäßig hohen Walztemperatur und Aufhaspeltemperatur nicht-kornorientiertes Elektroband besonders effizient hergestellt werden kann. Aufgrund der Temperaturführung des Verfahrens liegen unmittelbar nach dem Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials die angestrebten magnetischen Materialeigenschaften eines nicht-kornorientierten Elektrobands vor. Das warmgewalzte und aufgehaspelte Bandmaterial kann nach dem Abkühlen somit ohne weiteres Kaltwalzen und/oder ohne weitere Wärmezufuhr unmittelbar als nicht-kornorientiertes Elektroband eingesetzt werden. So ist es möglich, dass das warmgewalzte, aufgehaspelte und abgekühlte Bandmaterial einem Konturierprozess zugeführt wird, bei dem aus dem Elektroband Elektroblechplatinen herausgetrennt werden. Zwischen dem Fertigstich und dem Konturierprozess, insbesondere zwischen dem Abkühlen und dem Konturierprozess, muss somit kein weiteres Walzen und/oder Glühen erfolgen, um Elektroblechplatinen mit den nicht-kornorientierten Materialeigenschaften herzustellen.
  • Die Schmelze, die für das kontinuierliche Bandgießen eingesetzt wird, kann eine Stahlschmelze sein, die folgende Legierungselemente in Masseprozent umfasst: 0,001% < C ≤ 0,06%, zumindest eines der Elemente Si < 7,5% und AI < 4%, optional ein Legierungszusatz mit zumindest einem Legierungselement aus der Gruppe von insbesondere Mn, P, Sn, Sb, Ti, Nb, V, N und B, beziehungsweise ähnlichen, mit in Summe bis zu maximal 2,135% sowie als Rest Eisen und unvermeidlich Verunreinigung. Die Schmelze kann insbesondere Silizium mit einem Massenanteil von 2,0% bis 7,5% und/oder Aluminium mit einem Massenanteil von 0,1% bis 4% umfassen. Der Legierungszusatz kann zumindest eines der Elemente Mangan mit einem Maximalanteil von 1,5%, Phosphor mit einem Maximalanteil von 0,1%, Zinn mit einem Maximalanteil von 0,2%, Antimon mit einem Maximalanteil von 0,2%, Titan mit einem Maximalanteil von 0,01%, Niob mit einem Maximalanteil von 0,05%, Vanadium mit einem Maximalanteil von 0,05%, Stickstoff mit einem Maximalanteil von 0,015%, und Bor mit einem Maximalanteil von 0,01% aufweisen, wobei sich die angegebenen Massenanteile auf die gesamte Schmelze beziehen. Die konkrete Zusammensetzung der Schmelze und insbesondere des Legierungszusatzes kann auf Basis der anwendungsspezifischen Anforderungen an das Elektroband gewählt werden. Die Schmelze wird auf Temperaturen oberhalb der legierungsabhängigen Liquidustemperatur aufgeschmolzen, wobei eine Überhitzungstemperatur anlagenspezifisch in Abhängigkeit des Ofens eingestellt wird.
  • Für das Gießen des Bandmaterials aus der Schmelze können die bekannten Verfahren für das kontinuierliche Bandgießen, insbesondere horizontales und vertikales Bandgießen, verwendet werden. Das aus einer Bandgießanlage austretende Bandmaterial kann unmittelbar hinter dem Gießspalt eine Austrittstemperatur größer oder gleich 1200°C aufweisen. Als Bandgießanlage können insbesondere Anlagen eingesetzt werden, die nach dem Zwei-Rollen-Verfahren arbeiten. Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass das kontinuierliche Bandgießen als Profilgießprozess ausgestaltet ist, sodass das Bandmaterial über die Breite einen variablen Dickenverlauf aufweist. Durch den kontinuierlichen Bandgießprozess kann das Bandmaterial mit einer Gießdicke von maximal 2,5 mm, insbesondere von maximal 1,5 mm, gemessen unmittelbar hinter dem Gießspalt, gegossen werden. Durch geringe Gießdicken des Bandmaterials nach dem Bandgießprozess kann der Abwalzgrad im nachfolgenden Prozessschritt des Warmwalzens reduziert werden. Bei geringeren Abwalzgraden können entweder die Anzahl der notwendigen Walzstiche reduziert werden und/oder die notwendige Walzkraft kann reduziert werden, was jeweils zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit führt.
  • Durch das Warmwalzen des Bandmaterials bei Starttemperaturen des Bandmaterials größer als 950°C wird eine schnelle Rekristallisation während des Umformens erreicht, die auch als dynamischere Rekristallisation bezeichnet wird. Durch die schnelle Rekristallisation wird die Bildung eines grobkörnigen Gefüges begünstigt, das die nichtkornorientierten magnetischen Materialeigenschaften des Elektroblechs verbessert. Das Warmwalzen des Bandmaterials kann einen Fertigstich und optional zumindest einen Vorstich, der vor dem Fertigstich erfolgt, umfassen. Die Anzahl der notwendigen Vorstiche kann anhand des zu erreichenden Gesamtabwalzgrads bestimmt werden.
  • Der Fertigstich kann bei einer Starttemperatur des Bandmaterials zwischen 950°C und 1300°C, insbesondere bei einer Starttemperatur des Bandmaterials größer 1100°C erfolgen. Hierzu kann zwischen dem Gießen des Bandmaterials und dem Fertigstich die Temperatur des Bandmaterials oberhalb von 950°C, insbesondere oberhalb von 1000°C gehalten werden. Zudem kann die Temperatur des Bandmaterials zwischen dem Gießen des Bandmaterials und dem Warmwalzen oberhalb von 950°C, insbesondere oberhalb von 1000°C, gehalten werden. Hierbei soll das Abfallen der Temperatur durch den Kontakt des Bandmaterials mit den Arbeitswalzen des Walzgerüsts nicht berücksichtigt werden. Das Halten der Temperatur oberhalb der genannten Schwellwerte kann insbesondere durch Zwischenerwärmen des Bandmaterials zwischen den einzelnen (Teil-)Prozessschritten Bandgießen, Vorstich und Fertigstich erzielt werden.
  • Die zuvor genannten Temperaturen beziehen sich jeweils auf die Oberflächentemperatur des Bandmaterials.
  • Beim Warmwalzen kann der Fertigstich mit einem Umformgrad unterhalb des kritischen Umformgrads erfolgen. Als Umformgrad wird dabei insbesondere die im Rahmen des Walzens erzeugte Abmessungs- beziehungsweise Geometrieänderung des Bandmaterials bezeichnet. Der kritische Umformgrad ist insbesondere der Umformgrad, der theoretisch nötig ist, um eine anschließende Rekristallisation zu ermöglichen. Der unter dem kritischen Umformgrad gewählte Umformgrad kann beispielsweise bis zu 10 % betragen. Durch die Ausgestaltung des Fertigstichs unterhalb des kritischen Umformgrads wird die Anzahl der Kristallisationskeime gering gehalten. Insbesondere durch die Kombination des Warmwalzens des Bandmaterials bei Starttemperaturen des Bandmaterials größer als 950°C und Umformgraden unterhalb des kritischen Umformgrads, wird somit eine Gefügestruktur mit grobem Korn begünstigt, was die nichtkornorientierten magnetischen Materialeigenschaften des Elektroblechs verbessert.
  • Das Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials zu dem nichtkornorientierten Elektroband kann in einer Abkühlanordnung erfolgen, in welche das aufgehaspelte Bandmaterial eingesetzt wird. Als Abkühlanordnung kann beispielsweise eine Heizhaube oder eine passive Isolierhaube verwendet werden. Die konkrete Gestaltung des Abkühlprozesses hängt von diversen technischen Rahmenbedingungen ab, wie beispielsweise den Abmessungen (Dicke, Breite) des Bandmaterials beziehungsweise Coils, der verwendeten Abkühlanordnung und deren Größe. Entsprechend kann der Abkühlprozess in der Abkühlanordnung nach Bedarf eingestellt werden, und zwar insbesondere so, dass im Bandmaterial eine Korngröße von vorzugsweise 80 bis 100 Mikrometern erzeugt wird. Das warmgewalzte und aufgehaspelte Bandmaterial kann durch die Abkühlanordnung nach dem Einsetzen in diese insbesondere für zumindest zwei Minuten auf einer Temperatur oberhalb von 900°C gehalten werden. Hiermit wird wiederum eine Gefügestruktur mit grobem Korn begünstigt, was die nichtkornorientierten magnetischen Materialeigenschaften des Elektroblechs verbessert. Alternativ oder ergänzend kann das aufgehaspelte Bandmaterial nach dem Einsetzen in die Abkühlanordnung für zumindest drei Minuten und/oder bis zu vier Minuten auf einer Temperatur oberhalb von 850°C gehalten werden.
  • Das abschließende Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials zu dem nicht-kornorientierten Elektroband kann unmittelbar nach dem Aufhaspeln erfolgen, das heißt insbesondere ohne zeitlichen Verzug.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines nicht-kornorientierten Bandmaterials, insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Verfahren, umfassend: eine Bandgießanordnung zum kontinuierlichen Gießen eines Bandmaterials; ein Fertigwalzgerüst zum Fertigwarmwalzen des Bandmaterials; eine Haspelanordnung zum Aufhaspeln des warmgewalzten Bandmaterials zu einem Coil, und eine Abkühlanordnung zum abschließenden Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials zu dem nicht-kornorientierten Elektroband.
  • Die Vorteile des zuvor beschriebenen Verfahrens lassen sich analog auf die vorgeschlagene Vorrichtung übertragen, sodass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden Erläuterung zudem zuvor beschriebenen Verfahren verwiesen wird. Dabei sind die Merkmale des Verfahrens sinngemäß auf die Vorrichtung übertragbar und umgekehrt.
  • Die Vorrichtung kann zum Vorwalzen des Bandmaterials, auch Vorstich genannt, zumindest ein Vorwalzgerüst aufweisen, das vor dem Fertigwalzgerüst angeordnet ist. Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine Erwärmungsanordnung aufweisen, die das Bandmaterial in einem Bereich zwischen der Bandgießanordnung und der Haspelanordnung und/oder in einem Bereich zwischen der Bandgießanordnung und dem Fertigwalzgerüst und/oder in einem Bereich zwischen der Bandgießanordnung und dem zumindest einen Vorwalzgerüst und/oder in einem Bereich zwischen dem zumindest einen Vorwalzgerüst und dem Fertigwalzgerüst erwärmen kann.
  • Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine Konturieranordnung aufweisen, der das Elektroband zugeführt werden kann und die aus dem Bandmaterial Elektroblechplatinen heraustrennen kann. Die Konturieranordnung kann dabei unmittelbar nach der Abkühlanordnung angeordnet sein. Alternativ ist es möglich, dass unmittelbar nach der Abkühlanordnung eine Dressieranordnung zum Dressieren des Bandmaterials folgt, wobei unmittelbar auf die Dressieranordnung die Konturieranordnung folgt. Insbesondere weist die Vorrichtung zwischen der Abkühlanordnung und der Konturieranordnung keine Anordnung für das Kaltwalzen des Bandmaterials auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung zwischen der Abkühlanordnung und der Konturieranordnung insbesondere auch keine Anordnung für das Erwärmen des Bandmaterials, insbesondere für das Erwärmen des Bandmaterials auf Temperaturen oberhalb von 300°C, auf. Nachfolgend wird anhand der Figuren ein mögliches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein mögliches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Dabei zeigt
    • 1 eine Prozessabfolge eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von nicht-kornorientiertem Elektroband und dessen Weiterverarbeitung zu Elektroblechplatinen; und
    • 2 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von nicht-kornorientiertem Elektroband und dessen Weiterverarbeitung zu Elektroblechplatinen.
  • Das in 1 mittels eines Flussdiagramms dargestellte Verfahren und die in 2 dargestellte Vorrichtung 1 zur Herstellung von nicht-kornorientiertem Elektroband 25 und dessen Weiterverarbeitung zu Elektroblechplatinen 26 werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.
  • Die Vorrichtung 1 zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands 25 umfasst eine Bandgießanordnung 2, mit der ein Bandmaterial 6 mittels eines kontinuierlichen Bandgießprozesses aus einer Schmelze 5 gegossen wird. Die Bandgießanordnung 2 ist im vorliegenden Fall nach dem vertikalen Zwei-Rollenverfahren ausgestaltet, bei dem das Bandmaterial 6 aus einem Gießspalt, der durch eine erste Gießrolle 4 und eine zweite Gießrolle 4' gebildet wird, in vertikaler Richtung austritt. Es ist allerdings auch möglich, dass die Bandgießanordnung nach einem beliebigen alternativen Bandgießverfahren gestaltet ist, insbesondere nach einem horizontalen Bandgießverfahren. In einem ersten Prozessschritt V10 wird über einen Verteiler 3 die Schmelze 5 in ein zwischen den beiden Gießrollen 4, 4' gebildetes Schmelzebad 5' eingebracht und in einem nachfolgenden Prozessschritt V20 bei Rotation der Gießrollen 4, 4' in die Form des Bandmaterials 6 gegossen. Hierbei wird das Bandmaterial 6 mit einer Gießdicke von maximal 2,5 mm, insbesondere von maximal 1,5 mm, gemessen unmittelbar hinter dem Gießspalt, gegossen.
  • Die verwendete Schmelze ist im vorliegenden Fall eine Stahlschmelze, die ein Kohlenstoffmassenanteil zwischen 0,001 % und 0,06%, zumindest eines der Elemente Silizium mit einem Massenanteil von weniger als 7,5 % und Aluminium mit einem Massenanteil von weniger als 4 %, optional einen Legierungszusatz bis in Summe von 2,135 Masseprozent, sowie als Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen aufweist. Insbesondere ist es auch denkbar, dass die Schmelze Silizium mit einem Massenanteil von 2,0% bis 7,5 % und/oder Aluminium mit einem Massenanteil von 0,1% bis 4% aufweist. Der optionale Legierungszusatz kann zumindest eines der Elemente Mangan mit einem Maximalanteil von 1,5%, Phosphor mit einem Maximalanteil von 0,1%, Zinn mit einem Maximalanteil von 0,2%, Antimon mit einem Maximalanteil von 0,2%, Titan mit einem Maximalanteil von 0,01%, Niob mit einem Maximalanteil von 0,05%, Vanadium mit einem Maximalanteil von 0,05%, Stickstoff mit einem Maximalanteil von 0,015%, und Bor mit einem Maximalanteil von 0,01% aufweisen, wobei sich die angegebenen Massenanteile auf die Schmelze beziehen.
  • In einem weiteren Prozessschritt V23 wird das Bandmaterial 6 einem Warmwalzprozess zugeführt. Dabei wird das Bandmaterial 6 derart geführt, dass die Temperatur des Bandmaterials 6 oberhalb von 950°C, insbesondere oberhalb von 1000°C gehalten wird. In der vorliegenden Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 1 hierzu eine Erwärmungseinheit 7, die zwischen der Bandgießanordnung 2 und einem Vorwalzgerüst 8 angeordnet ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Strecke, die das Bandmaterial 6 zwischen der Bandgießanordnung 2 und dem Vorwalzgerüst 8 zurücklegt, in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und der Geschwindigkeit des Bandmaterials 6 so kurz gewählt wird, dass ein Abfallen der Temperatur des Bandmaterials 6 unterhalb von 950°C beziehungsweise 1000°C ausgeschlossen ist.
  • Der Warmwalzprozess umfasst in der vorliegenden Ausgestaltung zwei Walzschritte, einen Vorstich V30 und einen Fertigstich V40. Dabei ist der Vorstich V30 optional und kann je nach insgesamt zu erreichendem Abwalzgrad in den Warmwalzprozess aufgenommen werden. Alternativ ist es auch denkbar, dass mehr als ein Vorstich in dem Warmwalzprozess erfolgt. Das Bandmaterial 6 wird bei dem Vorstich V30 einem Vorwalzgerüst 8 mit einer Starttemperatur des Bandmaterials 6 von größer als 950°C zugeführt. Das Vorwalzgerüst 8 umfasst zwei Arbeitswalzen 10, 10', die zusammen einen Walzspalt bilden, durch den das Bandmaterial 6 hindurch geführt wird, wobei ein vorgewalztes Bandmaterial 6' erzeugt wird. Die Arbeitswalzen 10, 10' können sich jeweils in bekannter Weise an einer oder mehreren Stützwalzen 9, 9' abstützen. Das Bandmaterial 6 wird durch den Vorstich V30 von einer Einlaufdicke des Bandmaterials 6 auf eine Auslaufdicke das vorgewalzten Bandmaterials 6' gewalzt. Der resultierende Abwalzgrad im Vorstich V30 kann beispielsweise in Abhängigkeit des gesamten Abwalzgrads des Warmwalzprozesses gewählt werden. Der Abwalzgrad im Vorstich V30 kann insbesondere so gewählt werden, dass der kritische Umformgrad nicht überschritten wird.
  • Nach dem Vorstich V30 wird das vorgewalzte Bandmaterial 6' in einem Prozessschritt V34 zu dem Fertigstich V40 überführt. Dabei kann das vorgewalzte Bandmaterial 6' derart geführt werden, dass die Temperatur des vorgewalzten Bandmaterials 6' oberhalb von 950°C, insbesondere oberhalb von 1000°C, gehalten wird. In der vorliegenden Ausgestaltung weist die Vorrichtung 1 hierzu eine Erwärmungseinheit 11 auf, die zwischen dem Vorwalzgerüst 8 und einem Fertigwalzgerüst 12 angeordnet ist. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Strecke, die das vorgewalzte Bandmaterial 6' zwischen dem Vorwalzgerüst 8 und dem Fertigwalzgerüst 12 zurücklegt, beispielsweise in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und der Geschwindigkeit des vorgewalzten Bandmaterials 6' so kurz gewählt wird, dass ein Abfallen der Temperatur des vorgewalzten Bandmaterials 6' unterhalb von 950°C beziehungsweise 1000°C nicht erfolgt ist.
  • Das vorgewalzte Bandmaterial 6' wird bei dem Fertigstich V40 dem Fertigwalzgerüst 12 mit einer Starttemperatur des vorgewalzten Bandmaterials 6' zwischen 950°C und 1300°C zugeführt. Das Fertigwalzgerüst 12 umfasst zwei Arbeitswalzen 14, 14', die zusammen einen Walzspalt bilden, durch den das vorgewalztes Bandmaterial 6' hindurch geführt wird, wobei ein fertiggewalztes Bandmaterial 6" erzeugt wird. Die Arbeitswalzen 14, 14' stützen sich jeweils in bekannter Weise an einer oder mehreren Stützwalzen 13, 13' ab. Das vorgewalzte Bandmaterial 6' wird durch den Fertigstich V40 von einer Einlaufdicke des vorgewalzten Bandmaterials 6' auf eine Auslaufdicke das fertiggewalzten Bandmaterials 6" gewalzt. Der resultierende Abwalzgrad im Fertigstich V40 wird so gewählt, dass der zu erzielende Abwalzgrad des Warmwalzprozesses erreicht wird. Der Abwalzgrad im Fertigstich V40 kann insbesondere so gewählt werden, dass der kritische Umformgrad nicht überschritten wird. Durch den Fertigstich V40 wird eine Dicke des warmgewalzten Bandmaterials 6" von weniger als 0,8 mm erzeugt.
  • Nach dem Fertigstich V40 wird das fertiggewalzte Bandmaterial 6" in einem Prozessschritt V45 einer Haspelanordnung 16 zugeführt, in der das fertiggewalzte Bandmaterial 6" in dem Prozessschritt V50 zu einem Coil 17 aufgehaspelt wird. Dabei wird das fertiggewalzte Bandmaterial 6" derart zwischen dem Fertigwalzgerüst 12 und der Haspelanordnung 16 geführt, dass die Temperatur des fertiggewalzten Bandmaterials 6" oberhalb von 900°C, insbesondere oberhalb von 1000°C, gehalten wird. In der vorliegenden Ausgestaltung weist die Vorrichtung 1 hierzu eine Erwärmungseinheit 15 auf, die zwischen dem Fertigwalzgerüst 12 und der Haspelanordnung 16 angeordnet ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Strecke, die das fertiggewalzte Bandmaterial 6" zwischen dem Fertigwalzgerüst 12 und der Haspelanordnung 16 zurücklegt, beispielsweise in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und der Geschwindigkeit des fertiggewalzte Bandmaterials 6" so kurz gewählt wird, dass ein Abfallen der Temperatur des fertiggewalzten Bandmaterials 6" unterhalb von 900°C bzw. 1000°C nicht erfolgt.
  • Die Erwärmungseinheit 15 bildet zusammen mit den zwei weiteren Erwärmungseinheiten 7 und 11 eine Erwärmungsanordnung, wobei auf eine oder mehrere der Erwärmungseinheiten 7, 11 und 15 auch verzichtet werden kann. Alternativ ist es darüber hinaus auch möglich, dass eine Vorrichtung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Bandmaterials eine Erwärmungsanordnung umfasst, die aus einer Erwärmungseinheit besteht, die sich beispielsweise zwischen der Bandgießanordnung 2 und der Haspelanordnung 16 oder zwischen der Bandgießanordnung 2 und dem Fertigwalzgerüst 12 erstreckt.
  • Zwischen dem Fertigstich V40 des Warmwalzprozess und dem Aufhaspeln V50 des fertiggewalzten Bandmaterials 6" erfolgt somit weder eine weitere Umformung des fertiggewalzten Bandmaterials 6", insbesondere keine weitere Kaltumformung des fertiggewalzten Bandmaterials 6", noch eine Wiedererwärmung des fertiggewalzten Bandmaterials 6" auf Temperaturen unterhalb von 900°C nach einer vorhergehenden Abkühlung auf Raumtemperatur. Mit anderen Worten erfolgt das Aufhaspeln V50 des fertiggewalzten Bandmaterials 6" unmittelbar nach dem Fertigstich V40 des Warmwalzprozesses.
  • Das Aufhaspeln V50 des fertiggewalzten Bandmaterials 6" zu einem Coil 17 erfolgt bei einer Aufwickeltemperatur von größer als 900°C, insbesondere größer 1000°C. Die Haspelanordnung 16 wird dabei von einer Abkühlanordnung 18 umgeben, mit der das Abkühlen V60 des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials 6''' gesteuert werden kann, sodass die angestrebten nicht-kornorientierten magnetischen und die mechanischen Eigenschaften des Elektrobands 25 nach dem Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials 6''' erzielt werden.
  • Die für das Abkühlen zu wählenden Parameter hängen insbesondere von der Dicke und Breite des Bandmaterials ab. Nach einer möglichen Verfahrensführung kann das Abkühlen des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials 6''' zu dem nichtkornorientierten Elektroband 25 unter der Abkühlanordnung 18 derart erfolgen, dass das aufgehaspelte Bandmaterial 6''' für zumindest zwei Minuten oberhalb einer Temperatur von 900° gehalten wird. Hierdurch können Korngrößen in dem nicht-kornorientierten Elektroband 25 von 80 bis 100 µm erreicht werden.
  • Das Abkühlen V60 kann vollständig am Ort der Haspelanordnung 16 erfolgen. Alternativ kann ein vollständig aufgehaspeltes Coil 17 zusammen mit der Abkühlanordnung 18 vom Ort der Haspelanordnung 16 weg hin zu einem Lagerort verschoben werden, um dort die begonnene Abkühlung abzuschließen. Hierdurch kann die Haspelanordnung 16 zeitnah wieder freigegeben werden, um weiteres Bandmaterial mittels der Vorrichtung 1 zu erzeugen.
  • Nach dem vollständigen Abkühlen des Coils 17 zu dem nicht-kornorientierten Elektroband 25 kann das Coil 17 in einem Prozessschritt V67 einer weiteren Haspelanordnung 19 zugeführt werden, um das nicht-kornorientierte Elektroband 25 zu Elektroblechplatinen 26 weiterzuverarbeiten. Das Elektroband 25 wird dabei in einem Prozessschritt V70 durch die Haspelanordnung 19 von dem Coil 17 abgehaspelt und in der vorliegenden Ausgestaltung der Vorrichtung in einem optionalen Prozessschritt V78 einer Dressieranordnung 20 zugeführt. Das Elektroband 25 wird in einem Prozessschritt V80 zwischen zwei Dressierwalzen 21, 21' dressiert. In einem Prozessschritt V89 wird das dressierte Elektroband 25' einer Konturieranordnung 22, die einen Stempel 23 und einer Matrize 24 umfasst, zugeführt. In einem Prozessschritt V90 wird aus dem dressierten Elektroband 25' in bekannter Weise durch Stempel 23 und Matrize 24 eine Elektroblechplatine 26 herausgetrennt. Alternativ kann die Konturieranordnung auch nach weiteren Trennverfahren, beispielsweise dem Laserschneiden, erfolgen. Darüber hinaus ist es insbesondere auch möglich, dass zuvor mehrere Elektrobänder oder Streifen von Elektrobändern übereinander geführt werden und durch die Konturieranordnung 22 Elektroblechplatinenpakete in einem Trennschritt aus diesen herausgetrennt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Bandgießanordnung
    3
    Verteiler
    4, 4'
    Gießrolle
    5, 5'
    Schmelze
    6, 6', 6'', 6'''
    Bandmaterial
    7
    Erwärmungseinheit
    8
    Vorwalzgerüst
    9, 9'
    Stützwalze
    10, 10'
    Arbeitswalze
    11
    Erwärmungseinheit
    12
    Fertigwalzgerüst
    13, 13'
    Stützwalze
    14, 14'
    Arbeitswalze
    15
    Erwärmungseinheit
    16
    Haspelanordnung
    17
    Coil
    18
    Abkühlanordnung
    19
    Haspelanordnung
    20
    Dressieranordnung
    21, 21'
    Dressierwalzen
    22
    Konturieranordnung
    23
    Stempel
    24
    Matrize
    25, 25'
    Elektroband
    26
    Elektroblechplatine
    V
    Prozessschritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2018/019602 A1 [0003]
    • US 5102478 A [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Elektrobands, umfassend die Schritte: Gießen (V20) eines Bandmaterials (6) aus einer Schmelze (5) mittels eines kontinuierlichen Bandgießprozesses; Warmwalzen (V30, V40) des Bandmaterials (6) bei Starttemperaturen des Bandmaterials (6) größer als 950°C, wobei ein warmgewalztes Bandmaterial (6") mit einer Dicke von weniger als 0,8 mm erzeugt wird; Aufhaspeln (V50) des warmgewalzten Bandmaterials (6'') zu einem Coil (17), wobei das Aufhaspeln bei einer Aufwickeltemperatur des warmgewalzten Bandmaterials (6'') größer 900°C, insbesondere größer 1000°C, erfolgt; und Abkühlen (V60) des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials (6''') zu dem nicht-kornorientierten Elektroband (25).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (5) eine Stahlschmelze ist, die folgende Legierungselemente in Masseprozent umfasst: 0,001 % < C ≤ 0,06 % ,
    Figure DE102019216240A1_0001
    zumindest eines der Elemente Si < 7,5% und AI < 4%, optional ein Legierungszusatz mit zumindest einem Legierungselement aus der Gruppe von Mn, P, Sn, sb, Ti, Nb, V, N und B mit in Summe ≤ 2,135% sowie als Rest Eisen und unvermeidlich Verunreinigung.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schmelze (5) der Anteil an Si in Masseprozent 2,0% bis 7,5% beträgt, und/oder dass in der Schmelze (5) der Anteil an AI in Masseprozent 0,1% bis 4% beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungszusatz zumindest eines von Mn ≤ 1,5 % , P ≤ 0,1 % , Sn ≤ 0,2 % , Sb ≤ 0,2 % , Ti ≤ 0,01 % , Nb ≤ 0,05 % , V ≤ 0,05 % , N ≤ 0,015 % ,  und B ≤ 0,01 %
    Figure DE102019216240A1_0002
    aufweist, jeweils in Masseprozent.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Gießen (V20) durch den kontinuierlichen Bandgießprozess das Bandmaterial (6) mit einer Gießdicke von maximal 2,5 mm, insbesondere von maximal 1,5 mm, gegossen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch, Halten der Temperatur (V23) des Bandmaterials (6) oberhalb von 950°C, insbesondere oberhalb von 1000°C, zwischen dem Gießen (V20) des Bandmaterials (6) und dem Warmwalzen (V30, V40).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmwalzen (V30, V40) des Bandmaterials (6) einen Fertigstich (V40) und optional zumindest einen Vorstich (V30), der vor dem Fertigstich (V40) erfolgt und ein vorgewalztes Bandmaterial (6') erzeugt, umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigstich (V40) bei einer Starttemperatur des Bandmaterials (6, 6') zwischen 950°C und 1300°C, insbesondere bei einer Starttemperatur des Bandmaterials (6, 6') größer 1100°C, erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch, Halten oder Zwischenerwärmen der Temperatur (V23, V34) des Bandmaterials (6, 6') zwischen dem Gießen (V20) des Bandmaterials (6) und dem Fertigstich (V40) oberhalb von 950°C, insbesondere oberhalb von 1000°C.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigstich (V40) mit einem Umformgrad unterhalb des kritischen Umformgrads erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen (V60) des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials (6''') zu dem nicht-kornorientierten Elektroband (25) unter einer Abkühlanordnung (18) erfolgt, wobei das warmgewalzte und aufgehaspelte Bandmaterial (6''') durch die Abkühlanordnung (18) insbesondere für zumindest zwei Minuten auf einer Temperatur oberhalb von 900°C gehalten wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen (V60) des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials (6''') zu dem nicht-kornorientierten Elektroband (25) unmittelbar nach dem Aufhaspeln (V50) erfolgt.
  13. Vorrichtung zur Herstellung eines nicht-kornorientierten Bandmaterials, insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend eine Bandgießanordnung (2) zum kontinuierlichen Gießen (V20) eines Bandmaterials (6); ein Fertigwalzgerüst (12) zum Fertigwarmwalzen (V40) des Bandmaterials (6); eine Haspelanordnung (16) zum Aufhaspeln (V50) des warmgewalzten Bandmaterials (6") zu einem Coil (17), und eine Abkühlanordnung (18) zum Abkühlen (V60) des warmgewalzten und aufgehaspelten Bandmaterials (6''') zu dem nicht-kornorientierten Elektroband (25).
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch, zumindest ein Vorwalzgerüst (8), das vor dem Fertigwalzgerüst (12) angeordnet ist, zum Vorwalzen (V30) des Bandmaterials (6).
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, gekennzeichnet durch, eine Erwärmungsanordnung (7, 11, 15), die das Bandmaterial zumindest in einem von den Bereichen zwischen der Bandgießanordnung (2) und der Haspelanordnung (16), zwischen der Bandgießanordnung (2) und dem Fertigwalzgerüst (12), zwischen der Bandgießanordnung (2) und dem zumindest einen Vorwalzgerüst (8), und zwischen dem zumindest einen Vorwalzgerüst (8) und dem Fertigwalzgerüst (12), erwärmen kann.
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