DE102022129242A1 - Process for producing a non-grain-oriented electrical steel strip - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrobands. Folgende Verfahrensschritte sind vorgesehen:(A) Herstellen eines warmgewalzten nicht kornorientierten Elektrobands;(B) Kaltwalzen des in Schritt (A) bereitgestellten Elektrobands;(C) Schlussglühen und Abkühlen des in Schritt (B) erhaltenen Kaltbands.Für das Schlussglühen wird ein beim Schlussglühen am Band wirkender Bandzug in Abhängigkeit von einer vorgegebenen magnetischen Eigenschaft des erhaltenen kornorientierten Elektrobands eingestellt.The invention relates to a method for producing a non-grain-oriented electrical steel strip. The following method steps are provided:(A) producing a hot-rolled non-grain-oriented electrical steel strip;(B) cold rolling of the electrical steel strip provided in step (A);(C) final annealing and cooling of the cold steel strip obtained in step (B).For the final annealing, a strip tension acting on the strip during the final annealing is set depending on a predetermined magnetic property of the grain-oriented electrical steel strip obtained.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrobands.The invention relates to a method for producing a non-grain-oriented electrical steel strip.
Nicht kornorientiertes Elektroband wird in vielen elektrotechnischen Anwendungen benötigt, und es ist aus der Praxis gut bekannt.Non-grain-oriented electrical steel is required in many electrical engineering applications and is well known in practice.
Nicht kornorientiertes Elektroband, häufig auch als „NO-Elektroband“ bezeichnet, mit der Abkürzung „NGO Electrical Steel“ („NGO“ = Non Grain Oriented), dient beispielsweise als Grundmaterial für die Herstellung von Bestandteilen einer rotierenden elektrischen Maschine. In einer solchen Anwendung wird mit dem nicht kornorientierten metallischen Elektroband der Verlauf elektromagnetischer Felder beeinflusst. Typische Anwendungsfelder derartiger Bänder sind Rotoren und Statoren in elektrischen Motoren und elektrischen Generatoren.Non-grain-oriented electrical steel, often referred to as "NO electrical steel" or "NGO Electrical Steel" (NGO = Non Grain Oriented), is used, for example, as a base material for the manufacture of components of a rotating electrical machine. In such an application, the non-grain-oriented metallic electrical steel is used to influence the course of electromagnetic fields. Typical applications for such steels are rotors and stators in electric motors and electric generators.
Bei vielen Elektromotoren ist ein Betrieb bei hohen Drehzahlen pro Zeiteinheit gewünscht, beispielsweise bei Motoren, die für Anwendungen im Rahmen der sogenannten Elektromobilität entwickelt werden und dadurch zunehmend an Bedeutung gewinnen. Der Betrieb eines Elektromotors bei hohen Drehzahlen geht einher mit hohen Frequenzen des benötigten elektromagnetischen Wechselfelds, das letztlich die Basis für den Antrieb des Motors ist. Es sind daher zunehmend Werkstoffe erforderlich, die auf eine Anwendung in elektromagnetischen Wechselfeldern mit vergleichsweise hohen Frequenzen ausgelegt sind.Many electric motors require operation at high speeds per unit of time, for example motors that are being developed for applications in the context of so-called electromobility and are therefore becoming increasingly important. The operation of an electric motor at high speeds is accompanied by high frequencies of the required alternating electromagnetic field, which is ultimately the basis for driving the motor. Materials are therefore increasingly required that are designed for use in alternating electromagnetic fields with comparatively high frequencies.
Bei der Entwicklung von Elektromotoren für einen Betrieb mit hochfrequenten Wechselfeldern sieht sich der Materialentwickler vor die Herausforderung gestellt, einen Beitrag zur Effizienzerhöhung des Elektromotors zu leisten. When developing electric motors for operation with high-frequency alternating fields, the material developer is faced with the challenge of contributing to increasing the efficiency of the electric motor.
Vor diesem Hintergrund werden nicht kornorientierte metallische Flachprodukte, insbesondere nicht kornorientiertes Elektroband, benötigt, welche vergleichsweise niedrige Ummagnetisierungsverluste bei vergleichsweise hohen Frequenzen mit einer vergleichsweise hohen magnetischen Polarisation und Induktion sowie vergleichsweise hoher Permeabilität, insbesondere in den relevanten Bereichen der magnetischen Feldstärke, nämlich bei vergleichsweise geringer magnetischer Feldstärke, kombinieren.Against this background, non-grain-oriented metallic flat products, in particular non-grain-oriented electrical steel, are required which combine comparatively low core losses at comparatively high frequencies with a comparatively high magnetic polarization and induction as well as comparatively high permeability, in particular in the relevant ranges of the magnetic field strength, namely at comparatively low magnetic field strength.
Gute Kombinationen dieser Eigenschaften werden in bewährten Elektrobändern und Elektroblechen durch einen hohen Gewichtsanteil von Silizium und/oder von Aluminium in der Ausgangslegierung des Elektrobands beziehungsweise des Elektroblechs herbeigeführt. Hohe Anteile dieser Elemente gehen jedoch in der Regel mit dem nachteiligen Effekt einher, dass entsprechende bisher bekannte NO-Elektrobänder beziehungsweise NO-Elektrobleche mit den genannten Eigenschaften infolge ihres hohen Silizium- und/oder Aluminium-Gehalts ein vergleichsweise hohes Maß an Sprödigkeit aufweisen mit den damit einhergehenden Nachteilen in der Verarbeitbarkeit, beispielsweise in der Kaltwalzbarkeit. Beispielsweise können während einem Kaltwalzen entsprechenden NO-Elektrobands vermehrt Bandreißer auftreten. Das hinnehmbare Maß an Sprödigkeit ist wiederum mit der Korndicke in dem Elektroband- beziehungsweise blech verknüpft, sodass eine Optimierung der Materialeigenschaften übereinander gegenläufigen physikalischen Effekten erforderlich ist.Good combinations of these properties are achieved in proven electrical strips and sheets by a high weight proportion of silicon and/or aluminum in the starting alloy of the electrical strip or sheet. However, high proportions of these elements are usually accompanied by the disadvantageous effect that corresponding previously known NO electrical strips or NO electrical sheets with the properties mentioned have a comparatively high degree of brittleness due to their high silicon and/or aluminum content, with the associated disadvantages in processability, for example in cold rolling. For example, strip tears can occur more frequently during cold rolling of corresponding NO electrical strip. The acceptable degree of brittleness is in turn linked to the grain thickness in the electrical strip or sheet, so that an optimization of the material properties over opposing physical effects is necessary.
Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Alternativen für bekannte Elektrobänder oder -bleche bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften einerseits und ihrer mechanischen Eigenschaften andererseits in gleichbleibendem oder höherem Maße den gestellten Anforderungen entsprechen, dabei aber auch eine Ausführung in geringen Dicken ermöglicht.Against the background of the above explanations, the object of the invention is to provide alternatives to known electrical strips or sheets which, with regard to their magnetic properties on the one hand and their mechanical properties on the other hand, meet the requirements to a constant or higher degree, but also enable a design in small thicknesses.
Die Erfindung wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrobands mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The invention is solved by a method for producing a non-grain-oriented electrical steel strip having the features of claim 1.
Das Verfahren umfasst zumindest die nachfolgend genannten Verfahrensschritte:
- (A) Herstellen eines warmgewalzten, optional warmbandgeglühten, nicht kornorientierten Elektrobands;
- (B) Kaltwalzen des in Schritt (A) bereitgestellten Elektrobands auf eine Dicke zwischen 0,150 mm und 0,400 mm, bevorzugt zwischen 0,200 mm und 0,330 mm;
- (C) Schlussglühen und Abkühlen des in Schritt (B) erhaltenen Kaltbands, um das nicht kornorientierte Elektroband zu erhalten.
- (A) producing a hot-rolled, optionally hot-strip annealed, non-grain-oriented electrical steel strip;
- (B) cold rolling the electrical steel strip provided in step (A) to a thickness between 0.150 mm and 0.400 mm, preferably between 0.200 mm and 0.330 mm;
- (C) final annealing and cooling of the cold rolled strip obtained in step (B) to obtain the non-grain oriented electrical steel strip.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schlussglühen in einem Durchlaufofen durchgeführt wird. Bei dem Schlussglühen wird ein am Band wirkender Bandzug in Abhängigkeit von einer vorgegebenen magnetischen Eigenschaft eingestellt, welche das erhaltene kornorientierte Elektroband haben soll.According to the invention, the final annealing is carried out in a continuous furnace. During the final annealing, a strip tension acting on the strip is adjusted depending on a predetermined magnetic property which the resulting grain-oriented electrical steel strip should have.
Das Bereitstellen des nicht kornorientierten Elektrobands höherer Dicke, wie in Schritt (A) genannt, wird an dieser Stelle nicht näher erläutert, da es sich um einen dem Fachmann wohlbekannten Vorgang handelt. Beispielsweise kann das nicht kornorientierte Elektroband höherer Dicke über einen konventionellen Fertigungsweg via Stranggießanlage oder über Dünnbrammenfertigung hergestellt werden. In beiden Wegen wird eine Stahlschmelze mit einer geeigneten Vorgabe, beispielsweise der eingangs genannten Art, zu einem Vormaterial erschmolzen und zu einem Vormaterial vergossen, bei dem es sich bei konventioneller Fertigung um eine Bramme oder eine Dünnbramme handeln kann.The provision of the non-grain-oriented electrical steel strip of higher thickness, as mentioned in step (A), will not be explained in more detail here, as it is a process well known to those skilled in the art. For example, the non-grain-oriented electrical steel strip of higher thickness can be produced using a conventional production route via a continuous casting plant or via thin slab production. In both routes, a steel melt with a suitable specification, for example of the type mentioned at the beginning, is melted into a starting material and cast into a starting material, which in conventional production can be a slab or a thin slab.
Das so erzeugte Vormaterial kann anschließend auf eine Vormaterialtemperatur erwärmt werden, die beispielsweise zwischen 1100 und 1300 Grad Celsius beträgt. Dazu wird das Vormaterial erforderlichenfalls wiedererwärmt oder unter Ausnutzung der Gießhitze auf der jeweiligen Zieltemperatur gehalten.The raw material produced in this way can then be heated to a raw material temperature of, for example, between 1100 and 1300 degrees Celsius. If necessary, the raw material is reheated or kept at the respective target temperature using the casting heat.
Das so erwärmte Vormaterial kann dann zu einem Warmband warmgewalzt werden mit einer Dicke, die beispielsweise zwischen 1 mm und 3 mm beträgt, bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2,5 mm.The pre-material heated in this way can then be hot-rolled into a hot strip with a thickness of, for example, between 1 mm and 3 mm, preferably between 1.5 mm and 2.5 mm.
Das Warmwalzen beginnt beispielsweise in an sich bekannter Weise bei einer Warmwalzanfangstemperatur in der Fertigstaffel von 900 bis 1150 Grad Celsius und endet beispielsweise mit einer Warmwalzendtemperatur von 700 bis 920 Grad Celsius, insbesondere 780 bis 850 Grad Celsius.Hot rolling begins, for example, in a manner known per se, at a hot rolling initial temperature in the finishing stage of 900 to 1150 degrees Celsius and ends, for example, with a hot rolling final temperature of 700 to 920 degrees Celsius, in particular 780 to 850 degrees Celsius.
Das erhaltene Warmband kann anschließend auf eine Haspeltemperatur abgekühlt und zu einem Coil gehaspelt werden. Die Haspeltemperatur wird idealerweise so gewählt, dass Probleme beim anschließend durchgeführten Kaltwalzen vermieden werden. In der Praxis beträgt die Haspeltemperatur beispielsweise höchstens 700 Grad Celsius, bevorzugt 550 bis 700 Grad Celsius.The hot strip obtained can then be cooled to a coiling temperature and coiled into a coil. The coiling temperature is ideally chosen so that problems are avoided during the subsequent cold rolling. In practice, the coiling temperature is, for example, at most 700 degrees Celsius, preferably 550 to 700 degrees Celsius.
Das warmgewalzte Elektroband oder -blech aus Schritt (A) kann direkt, also unmittelbar im Anschluss, in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens überführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aber nach Schritt (A) und vor Schritt (B) in einem Schritt (A') eine Warmbandglühung bei einer Temperatur von 700 bis 800 Grad Celsius durchgeführt, bevorzugt bei einer Temperatur von 720 bis 1000 Grad Celsius, je nach eingesetztem Verfahren, beispielsweise Hauben- oder Durchlaufglühung.The hot-rolled electrical strip or sheet from step (A) can be transferred directly, i.e. immediately afterwards, to step (B) of the process according to the invention. In a preferred embodiment of the process according to the invention, however, after step (A) and before step (B) in a step (A') hot strip annealing is carried out at a temperature of 700 to 800 degrees Celsius, preferably at a temperature of 720 to 1000 degrees Celsius, depending on the process used, for example batch annealing or continuous annealing.
Bei Experimenten zu der vorliegenden Arbeit hatte sich überraschenderweise gezeigt, dass magnetische Eigenschaften von Elektrobändern weitgehend unabhängig von deren genauen Zusammensetzung von dem Bandzug bei dem Schlussglühen nicht nur qualitativ eine Abhängigkeit zeigten, sondern vielmehr eine systematische und kontinuierliche Veränderung der magnetischen Eigenschaften von dem Bandzug beobachtet werden konnten. Es wird vorgeschlagen, diese Erkenntnis zu nutzen,During experiments for the present work, it was surprisingly shown that the magnetic properties of electrical steel strips, largely independent of their exact composition, not only showed a qualitative dependence on the strip tension during the final annealing, but rather a systematic and continuous change in the magnetic properties of the strip tension could be observed. It is proposed to use this knowledge to
In Experimenten hat sich gezeigt, dass besonders gute Ergebnisse magnetischer Eigenschaften erhalten werden, wenn der spezifische Einlaufbandzug höchstens 3 N/mm2, bevorzugt höchstens 2 N/mm2, besonders bevorzugt höchstens 1,7 N/mm2 beträgt, und/oder der spezifische Auslaufbandzug höchstens 3 N/mm2, bevorzugt höchstens 2 N/mm2, besonders bevorzugt höchstens 1,7 N/mm2 beträgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Summe aus Einlaufbandzug und Auslaufbandzug betrachtet werde, wobei in diesem Fall die Summe von spezifischem Einlaufbandzug und spezifischem Auslaufbandzug höchstens 6 N/mm2, bevorzugt höchstens 4 N/mm2, besonders bevorzugt höchstens 3,4 N/mm2 betragen soll. Bevorzugt werden alle drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt.Experiments have shown that particularly good results in terms of magnetic properties are obtained when the specific infeed belt tension is at most 3 N/mm 2 , preferably at most 2 N/mm 2 , particularly preferably at most 1.7 N/mm 2 , and/or the specific outfeed belt tension is at most 3 N/mm 2 , preferably at most 2 N/mm 2 , particularly preferably at most 1.7 N/mm 2 . Alternatively or additionally, the sum of the infeed belt tension and the outfeed belt tension can be considered, in which case the sum of the specific infeed belt tension and the specific outfeed belt tension should be at most 6 N/mm 2 , preferably at most 4 N/mm 2 , particularly preferably at most 3.4 N/mm 2 . Preferably, all three conditions are met simultaneously.
Der spezifische Bandzug ergibt sich aus dem Quotienten des Bandzugs, der eine Kraft mit der Einheit N ist, und dem Querschnitt des Bands. Der Bandzug ist bei Bandtransport von Stahlband eine dem Fachmann bekannte Größe, dessen Messung und Überwachung beim Betrieb von Bandstraßen eine übliche fachmännische Maßnahme ist. Die Messung kann beispielsweise mit einem handelsüblichen Kraftaufnehmer, auch als Dehnungsmesstreifen bekannt, mit Messverstärker erfolgen.The specific strip tension is the result of the quotient of the strip tension, which is a force with the unit N, and the cross-section of the strip. When transporting steel strip, the strip tension is a quantity known to the expert, and its measurement and monitoring is a common professional measure when operating strip lines. The measurement can be carried out, for example, using a commercially available force sensor, also known as a strain gauge, with a measuring amplifier.
Besonders bevorzugt wird das Elektroband mit einem in Bandtransportrichtung gesehen vor dem Durchlaufofen positionierten Einlaufrollengerüst mit dem Einlaufbandzug und mit einem in Bandtransportrichtung gesehen nach dem Durchlaufofen positionierten Auslaufrollengerüst mit dem Auslaufbandzug transportiert.Particularly preferably, the electrical steel strip is transported with an infeed roller stand positioned in front of the continuous furnace as viewed in the direction of strip transport with the infeed belt train and with an outfeed roller stand positioned after the continuous furnace as viewed in the direction of strip transport with the outfeed belt train.
Als vorgegebene magnetische Eigenschaft dient bevorzugt ein vorgegebener maximaler Verlust, das heißt: maximaler Ummagnetisierungsverlust, bei festgelegter Frequenz und festgelegter Polarisation. Alternativ kann die vorgegebene magnetische Eigenschaft eine vorgegebene Polarisation bei festgelegter Aussteuerung sein. Beide Größen haben den Vorteil, dass sie bei Ausschnitten aus Elektroband üblicherweise betrachtete Größen sind, die aus diesem Grund ohne besonderen Aufwand ermittelt werden können.The preferred magnetic property is a predetermined maximum loss, i.e. maximum remagnetization loss, at a specified frequency and a specified polarization. Alternatively, the predetermined magnetic property can be a predetermined polarization at a specified control level. Both values have the advantage that they are values that are usually considered for sections of electrical steel strip and can therefore be determined without any special effort.
Die Ummagnetisierungsverluste können beispielsweise im Sinne der
Alternativ kann die magnetische Polarisation bei gegebener Feldstärke und Frequenz, gemeinsam auch als Aussteuerung bezeichnet, betrachtet werden: Das Formelzeichen J100;50Hz bezeichnet beispielsweise eine magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 100 A/m in einem elektromagnetischen Wechselfeld mit 50 Hz. Verfahren zur Bestimmung von Polarisation und Feldstärke sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise mittels eines Epsteinrahmens zur Bestimmung der Polarisation, insbesondere gemäß
Das Einstellen des am Band wirkenden Bandzugs in Abhängigkeit von einer vorgegebenen magnetischen Eigenschaft des erhaltenen kornorientierten Elektrobands weist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform folgende Schritte auf:
- (i) Durchführen der Schritte (A) bis (C), wobei der Schritt (C) jeweils mit einem niedrigen Bandzug, einem hohen Bandzug und einem zwischen dem niedrigen Bandzug und dem hohen Bandzug liegenden mittleren Bandzug durchgeführt wird zum jeweiligen Erhalten einer entsprechenden Bandprobe.
- (i) performing steps (A) to (C), wherein step (C) is performed with a low tape tension, a high tape tension and an intermediate tape tension between the low tape tension and the high tape tension to obtain a corresponding tape sample, respectively.
Beispielsweise ist ein Einstellen des am Band wirkenden Bandzugs als ein Einstellen der Summe von spezifischem Einlaufbandzug und spezifischem Auslaufbandzug zu verstehen, und ein hoher Bandzug beträgt zwischen 10 und 20 N/mm2, und ein kleiner Bandzug beträgt zwischen 1 und 8 N/mm2, und der mittlere Bandzug ist ein Wert, der zwischen dem hohen Bandzug und dem kleinen Bandzug liegt. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass mehr als drei Werte des Bandzugs betrachtet werden.For example, adjusting the belt tension acting on the belt is to be understood as adjusting the sum of the specific infeed belt tension and the specific outfeed belt tension, and a high belt tension is between 10 and 20 N/mm 2 , and a small belt tension is between 1 and 8 N/mm 2 , and the medium belt tension is a value that lies between the high belt tension and the small belt tension. It is not excluded that more than three values of the belt tension are considered.
Beispielsweise ist ein Einstellen des am Band wirkenden Bandzugs als ein Einstellen von spezifischem Einlaufbandzug zu verstehen, und ein hoher Bandzug beträgt zwischen 4 und 8 N/mm2, und ein kleiner Bandzug beträgt zwischen 1 und 3 N/mm2, und der mittlere Bandzug ist ein Wert, der zwischen dem hohen Bandzug und dem kleinen Bandzug liegt. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass mehr als drei Werte des Bandzugs betrachtet werden.For example, adjusting the belt tension acting on the belt is to be understood as adjusting the specific infeed belt tension, and a high belt tension is between 4 and 8 N/mm 2 , and a small belt tension is between 1 and 3 N/mm 2 , and the medium belt tension is a value that lies between the high belt tension and the small belt tension. It is not excluded that more than three values of the belt tension are considered.
Beispielsweise ist ein Einstellen des am Band wirkenden Bandzugs als ein Einstellen von spezifischem Auslaufbandzug zu verstehen, und ein hoher Bandzug beträgt zwischen 4 und 8 N/mm2, und ein kleiner Bandzug beträgt zwischen 1 und 3 N/mm2, und der mittlere Bandzug ist ein Wert, der zwischen dem hohen Bandzug und dem kleinen Bandzug liegt. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass mehr als drei Werte des Bandzugs betrachtet werden.
- (ii) Ermitteln der magnetischen Eigenschaft für die in Schritt (i) erhaltenen Bandproben. Die magnetische Eigenschaft kann beispielsweise ein Ummagnetisierungsverlust der eingangs genannten Art oder eine magnetische Polarisation der eingangs genannten Art sein.
- (iii) Anhand der Wertepaare Magnetische Eigenschaft - Bandzug: Auswählen des Bandzugs für das Einstellen des am Band wirkenden Bandzugs.
- (ii) Determining the magnetic property for the strip samples obtained in step (i). The magnetic property can be, for example, a magnetic loss of the type mentioned above or a magnetic polarization of the type mentioned above.
- (iii) Using the value pairs Magnetic Property - Belt Tension: Select the Belt Tension for adjusting the belt tension acting on the belt.
Die Überlegung, die dieser Vorgehensweise zu Grunde liegt, besteht darin, dass für eine gegebene Art des Elektrobands eine Kalibrierung des Bandzugs gegen die zu erwartenden magnetischen Eigenschaften durchgeführt wird. Das bedeutet im Ergebnis, dass aufgrund der systematisch einmalig durchzuführenden Schrittfolge (i), (ii), (iii) ein Zusammenhang bekannt ist zwischen der zu erwartenden magnetischen Eigenschaft und dem Bandzug. Auf Basis der überraschenden Erkenntnis der Erfinder, dass der Zusammenhang zwischen magnetischer Eigenschaft und Bandzug eine kontinuierliche Veränderung aufweist, das heißt: entweder einen kontinuierlichen Anstieg oder ein kontinuierliches Abfallen, kann ausgehend von einer vorgegebenen magnetischen Eigenschaft ein eindeutiger Wert eines Bandzugs zugeordnet werden. Dieser kann sodann eingestellt werden zur Schlussglühung des Bands, was wiederum dazu führt, dass nicht erforderlich ist, die gewünschte magnetische Eigenschaft übererfüllen zu müssen. Mit anderen Worten: Der Bandzug kann insofern optimal eingestellt werden, dass einerseits ein ausreichend guter magnetischer Wert erhalten wird, aber andererseits der Bandzug nicht niedriger ist, als er sein müsste. Mit niedrigen Bandzügen einhergehende potentielle Nachteile, wie beispielsweise eine unruhigere Bandführung sowie mögliche Nachteile bei der Oberflächenqualität des Bands, können somit vermieden werden, ohne Abstriche in der magnetischen Qualität machen zu müssen.The idea behind this procedure is that for a given type of electrical steel strip, a calibration of the strip tension is carried out against the expected magnetic properties. This means that, due to the systematic, one-off the sequence of steps (i), (ii), (iii) a relationship is known between the expected magnetic property and the strip tension. Based on the inventors' surprising discovery that the relationship between magnetic property and strip tension shows a continuous change, i.e. either a continuous increase or a continuous decrease, a clear value of a strip tension can be assigned starting from a given magnetic property. This can then be set for the final annealing of the strip, which in turn means that it is not necessary to over-fulfill the desired magnetic property. In other words: the strip tension can be optimally set in such a way that on the one hand a sufficiently good magnetic value is obtained, but on the other hand the strip tension is not lower than it should be. Potential disadvantages associated with low strip tensions, such as more unsteady strip guidance and possible disadvantages in the surface quality of the strip, can thus be avoided without having to compromise on the magnetic quality.
Das Auswählen des Schritts (iii) kann beispielsweise anhand eines mittels Linearer Regressionsanpassung erhaltenen Zusammenhangs der magnetischen Eigenschaft vom spezifischen Bandzug erfolgen. Diese Überlegung folgt keiner geschlossenen wissenschaftlichen Theorie, sondern der augenscheinlichen Beobachtung, dass in den relevanten Bandzugbereichen die betrachteten magnetischen Größen näherungsweise einen linearen Zusammenhang zueinander zeigen.The selection of step (iii) can be carried out, for example, on the basis of a relationship between the magnetic property and the specific strip tension obtained by means of linear regression fitting. This consideration does not follow a closed scientific theory, but rather the obvious observation that in the relevant strip tension ranges the magnetic quantities considered show an approximately linear relationship to one another.
Das Auswählen des am Band wirkenden Bandzugs kann beispielsweise erfolgen, indem derjenige höchste Bandzug gewählt wird, mit dem die vorgegebene magnetische Eigenschaft, abzüglich einer Sicherheitstoleranz von beispielsweise 0,1 % oder 1 % oder 5 % oder 10 % des Nominalwerts (beispielsweise im Falle des Ummagnetisierungsverlusts) der magnetischen Eigenschaft oder zuzüglich einer Sicherheitstoleranz von beispielsweise 0,1 % oder 1 % oder 5 % oder 10 % des Nominalwerts (beispielsweise im Falle der magnetischen Polarisation) der magnetischen Eigenschaft, erreicht wird.The selection of the strip tension acting on the strip can be carried out, for example, by selecting the highest strip tension with which the specified magnetic property is achieved, less a safety tolerance of, for example, 0.1% or 1% or 5% or 10% of the nominal value (for example in the case of magnetic loss) of the magnetic property or plus a safety tolerance of, for example, 0.1% or 1% or 5% or 10% of the nominal value (for example in the case of magnetic polarization) of the magnetic property.
Das Einstellen des am Band wirkenden Bandzugs erfolgt bevorzugt, wie oben bereits einmal beispielhaft erwähnt, als ein Einstellen der Summe von spezifischem Einlaufbandzug und spezifischem Auslaufbandzug.The adjustment of the belt tension acting on the belt is preferably carried out, as already mentioned above as an example, by adjusting the sum of the specific infeed belt tension and the specific outfeed belt tension.
Bevorzugt erfolgt das in Schritt (C) durchgeführte Schlussglühen mit folgenden Parametern:
- (C1) Zunächst wird mit einer Aufheizrate von mindestens 40 K/s auf eine Temperatur zwischen 850 Grad Celsius und 950 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 880 Grad Celsius und 920 Grad Celsius, aufgeheizt wird, und hiernach
- (C2) mit einer Aufheizrate von 5 bis 150 K/s auf eine Hochglühtemperatur zwischen 960 Grad Celsius und 1100 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 1000 Grad Celsius und 1060 Grad Celsius, aufgeheizt wird.
- (C1) First, the material is heated at a heating rate of at least 40 K/s to a temperature between 850 degrees Celsius and 950 degrees Celsius, preferably between 880 degrees Celsius and 920 degrees Celsius, and then
- (C2) is heated at a heating rate of 5 to 150 K/s to a high annealing temperature between 960 degrees Celsius and 1100 degrees Celsius, preferably between 1000 degrees Celsius and 1060 degrees Celsius.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren derart eingestellt, dass die Hochglühtemperatur für einen Zeitraum von 10 bis 90 Sekunden gehalten wird.Particularly preferably, the process is adjusted such that the annealing temperature is maintained for a period of 10 to 90 seconds.
Nach dem Schlussglühen kühlt das Kaltband bis auf Raumtemperatur ab, wobei das Abkühlen des Kaltbands bevorzugt bis auf Raumtemperatur mit einer Kühlrate von maximal 25 K/s erfolgt, das heißt, dass eine Kühlrate von 25 K/s während des gesamten Abkühlens nicht überschritten wird. Das kontrollierte Abkühlen dient insbesondere der Ausbildung unerwünschter Eigenspannungen in dem Elektroband, die nachteilige Eigenschaften auf das magnetische Verhalten des Bands haben.After the final annealing, the cold strip is cooled down to room temperature, whereby the cooling of the cold strip preferably takes place down to room temperature at a maximum cooling rate of 25 K/s, i.e. a cooling rate of 25 K/s is not exceeded during the entire cooling process. The controlled cooling serves in particular to prevent the formation of undesirable residual stresses in the electrical steel strip, which have adverse properties on the magnetic behavior of the strip.
Das Glühen des Schritts (C) findet bevorzugt in einer Glühatmosphäre statt, die
- - zu mindestens 70 Vol.-Prozent aus H2 besteht, und/oder
- - bei einem Taupunkt von Tp < 0 Grad Celsius durchgeführt wird.
- - consists of at least 70 vol. percent H2, and/or
- - is carried out at a dew point of Tp < 0 degrees Celsius.
Bevorzugt liegen beide Bedingungen kumulativ vor.Preferably, both conditions are met cumulatively.
Auch, wenn die beschriebene Vorgehensweise den bisherigen Beobachtungen zufolge für jedes NO-Material durchführbar ist, ist aufgrund der besonders gut erreichbaren Eigenschaften bevorzugt, wenn in Schritt (A) Elektroband aus einem Material mit der nachfolgend genannten Legierungsvorschrift hergestellt wird, wobei die Angaben jeweils in Gewichts-Prozent, kurz: Gew.-%, angeführt sind:
- C: 0,0005 bis zu 0,0030;
- Si: 2,8 bis 3,4;
- Al: 0,6 bis 1,6;
- Mn: bis zu 0,6;
- P: bis zu 0,040;
- S: bis zu 0,0030;
- N: bis zu 0,0020;
- Ti: 0,0010 bis zu 0,0040;
- Nb+V+Zr+Sb+Sn+Cu+Cr+Ni+Mo: bis zu 0,1;
- Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen;
- C: 0.0005 up to 0.0030;
- Si: 2.8 to 3.4;
- Al: 0.6 to 1.6;
- Mn: up to 0.6;
- P: up to 0.040;
- S: up to 0.0030;
- N: up to 0.0020;
- Ti: 0.0010 up to 0.0040;
- Nb+V+Zr+Sb+Sn+Cu+Cr+Ni+Mo: up to 0.1;
- Rest Fe and unavoidable impurities;
Das Kaltwalzen in Schritt (B) wird bevorzugt bis auf eine Dicke des Kaltbands zwischen 0,230 mm und 0,265 mm durchgeführt, bevorzugt auf eine Dicke zwischen 0,235 mm und 0,255 mm.The cold rolling in step (B) is preferably carried out to a thickness of the cold strip between 0.230 mm and 0.265 mm, preferably to a thickness between 0.235 mm and 0.255 mm.
BeispieleExamples
Es wurden verschiedene Beispiele durchgeführt.Various examples were carried out.
Beispiel 1example 1
Es wurde warmgewalztes Elektroband der nachfolgend wiedergegebenen Zusammensetzung auf eine Enddicke von 0,30 mm kaltgewalzt und hiernach schlussgeglüht:
- Zusammensetzung, jeweils in Gew.-Prozent, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen:
- Kohlenstoff 0,0021
- Silizium 3,27
- Mangan 0,13
- Phosphor 0,011
- Schwefel 0,0005
- Aluminium 0,755
- Chrom 0,028
- Kupfer 0,009
- Niob 0,001
- Molybdän 0,001
- Stickstoff 0,0016
- Titan 0,0028
- Vanadium 0,001
- Nickel 0,015
- Bor 0,0003
- Zinn 0,002
- Magnesium 0,0024
- Arsen 0,003
- Kalzium 0,0004
- Composition, each in weight percent, balance Fe and unavoidable impurities:
- Carbon 0.0021
- Silicon 3.27
- Manganese 0.13
- Phosphorus 0.011
- Sulphur 0.0005
- Aluminum 0.755
- Chromium 0.028
- Copper 0.009
- Niobium 0.001
- Molybdenum 0.001
- Nitrogen 0.0016
- Titanium 0.0028
- Vanadium 0.001
- Nickel 0.015
- Boron 0.0003
- Tin 0.002
- Magnesium 0.0024
- Arsenic 0.003
- Calcium 0.0004
Das Schlussglühen erfolgte mit folgenden Parametern im Durchlaufofen:
Diese Schritte erfolgen mit einer Anzahl von Bandzügen für den Einlaufbandzug und separat davon für den Auslaufbandzug. Es werden die magnetischen Eigenschaften für die erhaltenen Bandproben ermittelt. Die Ummagnetisierungsverluste P wurden mittels eines Epsteinrahmens bestimmt, und zwar gemäß DIN EN 60404-2:2019-05: „Magnetische Werkstoffe - Teil 2: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und -blech mit Hilfe eines Epsteinrahmens“. Elektrobleche wurden in Längs- und Querstreifen geschnitten und als Mischprobe im Epsteinrahmen vermessenThese steps are carried out with a number of strip pulls for the infeed strip pull and separately for the outfeed strip pull. The magnetic properties for the strip samples obtained are determined. The magnetic losses P were determined using an Epstein frame in accordance with DIN EN 60404-2:2019-05: "Magnetic materials - Part 2: Method for determining the magnetic properties of electrical strip and sheet using an Epstein frame". Electrical sheets were cut into longitudinal and transverse strips and measured as a mixed sample in the Epstein frame.
Der Zusammenhang zwischen spezifischen Bandzügen, sowohl für Einlauf als auch für Auslauf ist der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen: Tabelle 1
Aus der Tabelle 1 geht hervor, dass ein kontinuierlicher Zusammenhang der magnetischen Eigenschaften und der Einlauf- und/oder Auslaufbandzüge besteht.Table 1 shows that there is a continuous relationship between the magnetic properties and the inlet and/or outlet belt tensions.
In einem Fall, in dem Verluste P1,0;50 Hz = 1,00 W/kg toleriert werden können, sind diese als vorgegebene magnetische Eigenschaft für die Einstellung des am Band wirkenden Bandzugs maßgeblich, und es können vergleichsweise große spezifische Bandzüge beim Schlussglühen eingestellt werden, beispielsweise mit 4,5 MPa Einlaufbandzug und 5,3 MPa Auslaufbandzug. Für den Fall, dass ein bestimmter Wert P1,0;50 Hz zwischen 0,80 und 1,0 W/kg toleriert wird, kann der Zusammenhang P1,0;50 Hz-Einlaufbandzug und der Zusammenhang P1,0;50 Hz-Auslaufbandzug jeweils beispielsweise einer Linearen Regression unterworfen werden und anhand des Zusammenhangs das Einstellen des beim Schlussglühen am Band wirkenden Bandzugs erfolgen. Es kann aber alternativ auch die erhaltene Tabelle als Referenz für spätere Wiederholungen genutzt werden, wobei die neu erworbene Erkenntnis eines reproduzierbaren Zusammenhangs zwischen Bandzug und magnetischen Eigenschaften genutzt wird, um ausgehend von gewünschten magnetischen Eigenschaften eine Einstellung des Bandzugs vorzunehmen, wobei bevorzugt der Bandzug maximiert wird bei gegebenen magnetischen Wunscheigenschaften.In a case where losses P1.0;50 Hz = 1.00 W/kg can be tolerated, these are decisive as a given magnetic property for setting the strip tension acting on the strip, and comparatively large specific strip tensions can be set during the final annealing, for example with 4.5 MPa infeed strip tension and 5.3 MPa outfeed strip tension. In the event that a certain value P1.0;50 Hz between 0.80 and 1.0 W/kg is tolerated, the relationship P1.0;50 Hz infeed strip tension and the relationship P1.0;50 Hz outfeed strip tension can each be subjected to a linear regression, for example, and the relationship can be used to set the strip tension acting on the strip during the final annealing. Alternatively, the table obtained can be used as a reference for later repetitions, whereby the newly acquired knowledge of a reproducible relationship between strip tension and magnetic properties is used to adjust the strip tension based on the desired magnetic properties, whereby the strip tension is preferably maximized for given desired magnetic properties.
Beispiel 2:Example 2:
Es wurden analoge Versuche durchgeführt mit geänderter Stahlzusammensetzung und anderen Ofenparametern:
- Zusammensetzung, jeweils in Gew.-Prozent, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen:
- Kohlenstoff 0,0024
- Silizium 3,27
- Mangan 0,16
- Phosphor 0,01
- Schwefel 0,0007
- Aluminium 1,016
- Chrom 0,028
- Kupfer 0,01
- Niob 0,001
- Molybdän 0,001
- Stickstoff 0,0013
- Titan 0,002
- Vanadium 0,001
- Nickel 0,015
- Bor 0,0003
- Zinn 0,003
- Magnesium 0,0022
- Arsen 0,003
- Kalzium 0,0006
- Composition, each in weight percent, balance Fe and unavoidable impurities:
- Carbon 0.0024
- Silicon 3.27
- Manganese 0.16
- Phosphorus 0.01
- Sulphur 0.0007
- Aluminum 1.016
- Chromium 0.028
- Copper 0.01
- Niobium 0.001
- Molybdenum 0.001
- Nitrogen 0.0013
- Titanium 0.002
- Vanadium 0.001
- Nickel 0.015
- Boron 0.0003
- Tin 0.003
- Magnesium 0.0022
- Arsenic 0.003
- Calcium 0.0006
Das Schlussglühen erfolgte mit folgenden Parametern im Durchlaufofen:
Es zeigte sich ein ähnliches Bild, nämlich ein kontinuierlicher Zusammenhang zwischen Bandzug und magnetischen Eigenschaften, wie in Tabelle 2 dargestellt. Anhand dieser Tabelle kann ein zielgerichtetes Auswählen und Einstellen magnetischer Eigenschaften erfolgen als Folge der bisher nicht bekannten Erkenntnis, dass ein kontinuierlicher Zusammenhang zwischen den technisch relevanten magnetischen Eigenschaften und den beim Schlussglühen angewandten Eigenschaften besteht. Tabelle 2
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- DIN EN 60404-2:2009-01 [0023, 0024]EN 60404-2:2009-01 [0023, 0024]
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