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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisen-Silicium-Blechen
mit der (100)-Ebene in der Walzebene durch Vorwalzen eines Blocks mit einem Gehalt
von 2,0 bis 4,0 0/, Silicium, 0,01 bis 0,151110 Kohlenstoff, 0,01
bis 0,060/, säurelöslichem Aluminium, unvermeidbaren Verunreinigungen und als Rest
Eisen, kreuzweises Warmwalzen der Bramme, anschließendes Kaltwalzen und Anlassen.
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Silicium-Stahlblech wird in weitem Umfang als weiches Magnetmaterial
für Eisenkerne von Transformatoren und Generatoren verwendet. Wie bekannt, hat Siliciumstahl
ein kubisches Gitter, in welchem drei leicht magnetisierbare Richtungen vertikal
aufeinanderstehen, wobei -zur Magnetisierung eines derartigen Stahlbleches dann
die geringste Energie benötigt wird, wenn das,magnetische Feld parallel zu
einer dieser drei Richtungen angelegt wird.
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Es ist bekannt, daß man durch abwechselndes Warmwalzen in zwei zueinander
senkrechten Richtungen in der Blechebene eine zu den Walzrichtungen um 45' geneigte
Richtung günstiger magnetischer Eigenschaften erzielen kann. Diese Richtung einer
günstigen Magnetisierbarkeit liegt jedoch für die praktische Nutzbarkeit des Bleches
ungünstig.
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Es sind ferner Stahlbleche bekannt, bei denen die Achsen der leichten
Magnetisierbarkeit sowohl parallel zur Walzrichtung als auch senkrecht dazu liegen.
Derartig doppelt orientierte Silicium-Stahlbleche eignen sich jedoch nicht für kleine
Rotoren, da hier eine auffällige Abweichung zwischen der Richtung des magnetischen
Flusses in der Richtung der leichten Magnetisierbarkeit in bestimmten Teilen des
Eisenkernes auftritt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Silicium-Stahlblechen anzugeben, in welchen die (100)-Ebene in der
Walzebene liegt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bramme
in einer vorletzten Warmwalzstufe in Walzrichtung im Temperaturbereich von
800 bis 1250'C mit einem Reduktionsgrad von über 20()/, zu einer Zwischenbramme
warmgewalzt wird und daß diese in einer letzten Warmwalzstufe senkrecht zu der vorherigen
Walzrichtung bei einer Temperatur von mindestens 600'C mit einem Reduktionsgrad
von mindestens 40 0/0 warmgewalzt wird.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, doppelt orientierte
Silicium-Stahlbleche, deren (100)-Ebene in der Walzebene liegt, und ungerichtet
orientierte Silicium-Stahlbleche, deren (100)-Ebene ebenfalls in der Walzebene liegt,
herzustellen, wobei das letztere aus Rekristallisationskristallen mit der (100)[001]-Orientierung
und der (100)[011]-Orientierung besteht. Dieses ungerichtet orientierte Silicium-Stahlblech
eignet sich besonders zur Herstellung von Eisenkörnern für kleine Rotoren.
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Das Verhältnis zwischen den Kristallisationskörnern mit
(100) [001]-Orientierung und mit (100) [011]-Orientierung kann in
Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt des Stahls beliebig geändert werden. Beträgt
der Anteil der beiden Arten von Kristallisationskörnern je 50 0/0,
so
erhält man das genannte ungerichtet orientierte Silicium-Stahlblech, bei dem das
magnetische Drehr moment unabhängig vom Winkel zur Walzrichtung immer Null ist.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
an Hand der Zeichnung erläutert: B i 1 d 1 zeigt die Kristallorientierung
und die Richtung der leichten Magnetisierung von Kristallkörnern, die orientierte
Silicium-Stahlbleche der folgenden drei Arten bilden: a) ein einfach orientiertes
Silicium-Stahlblech, b) ein doppelt orientiertes Silicium-Stahlblech und
c) ein Wassermann-orientiertes Silicium-Stahlblech; B 11 d 2 zeigt Diagramme
für die Kurven des magnetischen Drehmoments der (100) [001]-Orientierung,
(100) [011]-Orientierung und die Resultante derselben; B i 1 d 3 (a)
zeigt eine (110)-Polfigur, welche die Kristallorientierung eines warmgewalzten Stahlbleches
zeigt, das kreuzweise warmgewalzt wurde; B i 1 d 3 (b) zeigt eine (110)-Polfigur,
welche die Kristallorientierung eines warmgewalzten Stahlbleches zeigt, das in einer
einzigen Richtung warmgewalzt wurde; B i 1 d 4 (a) zeigt (110)-Polfiguren,
welche die je-
weiligen Kristallorientierungen von primären Rekristallisationskristallen
wiedergeben, die durch Kaltwalzen und anschließendes Tempern des warmgewalzten Silicium-Stahlbleches,
das kreuzweise warmgewalzt wurde, erhalten sind; B i 1 d 4(b) zeigt das warmgewalzte
Silicium-Stahlblech, das in einer einzigen Richtung warmgewalzt wurde; B i
1 d 5(a) und 5(b) zeigen (100)-Polfiguren, welche die jeweiligen Kristallorientierungen
der sekundären Rekristallisationskristalle wiedergeben, sowie Mikroskizzen, die
die jeweiligen Kristallstrukturen ihrer sekundären Rekristallisationskristalle zeigen,
die durch weiteres Tempern der primären Rekristallisationskristalle der warmgewalzten
Stahlbleche nach den Bildern 4(a) und 4(b) erhalten wurden; B i 1 d 6 gibt
den Prozentsatz des Auflaufens von Kristallisationskörnern mit (100) [001]-Orientierung
im Produkt an.
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Wie bekannt ist, ist in einer Gittereinheit irgendeiner Eisen-Silicium-Legierung
die Kante des Gitters, d. h. die <100>-Orientierung am leichtesten zu
magnetisieren. Dann folgt die Richtung der Diagonale der Gitterebene oder die <110>-Richtung,
und am schwierigsten ist die Richtung der Würfeldiagonale des Gitters oder die <111>-Richtung
zu magnetisieren.
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Ein einfach orientiertes Silicium-Stahlblech erfüllt die Anforderung,
ein magnetisches Feld parallel zur Richtung der leichten Magnetisierung anzulegen.
Dieses ist aus Kristallkörnern gebildet, wie in Bild la gezeigt, die eine
(100) [110]-Orientierung haben.
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Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung sogenannter
Silicium-Stahlbleche mit (100)-Ebene, die keine <111>-Achse in der Walzebene
haben. Ein doppelt orientiertes Silicium-Stahlblech, wie in Bild 1 b gezeigt,
hat Körner mit einer (100) [001]-Orientierung. Bild 1 c zeigt eine
Art des doppelt orientierten Silicium-Stahlbleches, das als Silicium-Stahlblech
mit Wassermann-Orientierung bekannt ist, was kristallographisch als (100)
[011]-Orientierung bezeichnet wird. Zür Herstellung von Eisenkernen für kleine
Rotoren eignet sich ungerichtet orientiertes Silicium-Stahlblech, das auch die (100)-Ebene
in der Walzebene hatundKörnervon (100) [001]-Orientierung und von
(100) [011]-Orientierung im gleichen Verhältnis aufweist. Es ist wünschenswert,
daß die Permeabilität sowohl hoch als auch in allen Richtungen in der Ebene des
Silicium-Stahlbleches praktisch gleich ist, wenn Eisenkerne zur Verwendung für kleine
Rotoren daraus gestanzt werden sollen.
Das bisher hierzu verwendete
Silicium-Stahlblech mit statistischer Kristallorientierung hatte den Nachteil, daß
die Permeabilität gering war, wenn sie auch in praktisch allen Richtungen in der
Ebene des Bleches gleich war. Im Gegensatz dazu erfüllt das erfindungsgemäß herstellbare
ungerichtet orientierte Silicium-Stahlblech die Forderung, daß die Permeabilität
sowohl hoch als auch in allen Richtungen in der Ebene gleich ist.
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In B i 1 d 2, welches die Kurven des magnetischen Drehmoments
zeigt, stellt a die Kurve eines magnetischen Drehmoments der (100) [001]-Orientierung
dar, b diejenige der (100) [011]-Orientierung und c den Zustand, wenn
sich die zwei oben erwähnten Kurven überlagern. Diese beiden Kurven löschen sich
aus, wenn sie einander überlagern, da die vier Maxima jeder Orientierung verschwinden,
und das Blech wird ungerichtet orientiert. Das heißt, wenn äquivalente Mengen von
Rekristallisierungskörnern mit (100) [001]-Orientierung und Rekristallisierungskörnern
mit (100)[011]-Orientierung in der Blechebene vorhanden sind, wird das Blech gleichmäßig
ungerichtet orientiert und hat nur die (100)-Ebene in der Blechebene, was ideal
ist für die Herstellung von Eisenkernen zur Verwendung für kleine Rotore. Außerdem
wird, selbst in den Fällen, wo Rekristallisationskörner mit (100) [001]-Orientierung
und Rekristallisationskörner mit (100)[011]-Orientierung in irgendeinem Verhältnis
vorhanden sind, die [111]-Achse der schlechten Magnetisierbarkeit nicht in der Walzebene
auftreten, und die Permeabilität ist jedem Silicium-Stahlblech von statistischer
Orientierung, wie es bisher für Eisenkerne von kleinen Rotoren verwendet wurde,
überlegen.
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Gewöhnlich wird die Magnetisierbarkeit von doppelt orientiertem Silicium-Stahlblech
durch die Maßzahl B» ausgedrückt, was eine magnetische Induktion in Gauß bei
10 Oersted bedeutet, während die Magnetisierbarkeit des ungerichtet orientierten
Silicium-Stahlbleches durch B,r, ausgedrückt wird, was eine magnetische Induktion
in Gauß bei 25 Oersted bedeutet. Es ist offensichtlich, daß, je mehr
die Achse <100> der leichten Magnetisierung jedes Kristallkornes, das
das doppelt orientierte Silicium-Stahlblech bildet, in Walzrichtung oder in Richtung
senkrecht dazu angeordnet ist, die Magrietisierbarkeit des Stahlbleches um so höher
sein wird. Das heißt, die Magnetisierbarkeit des Stahlbleches ist um so besser,
je höher der Wert von Bl, ist. Ein doppelt orientiertes Silicium-Stahlblech
mit einem BrWert von 19 000 Gauß sowohl in Walzrichtung als auch in Richtung
in rechtem Winkel dazu, das etwa 3 "/, Si enthält, kann als praktisch ideal
als Silicium-Stahlblech zur Herstellung von Eisenkernen zur Verwendung für einen
großen Rotor bezeichnet werden. Im Falle von ungerichtet orientiertem Siliciumstahl,
wo kein Unterschied in den magnetischen Eigenschaften in allen Richtungen in der
Walzebene auftreten soll, .r, von 16 000 Gauß aus, um den reicht ein Wert
Bp benötigten Anforderungen für Eisenkerne zur Verwendung für einen kleinen Rotor
zu genügen. Bezüglich der Verfahren zur Herstellung von Silicium-Stahlblechen mit
besonders ausgewählter Orientierung sind die folgenden Arbeitsweisen bekannt:
1. Ein Verfahren zur Herstellung eines einfach orientierten Silicium-Stahlbleches,
wobei das Silicium-Stahlblech in einer Richtung warmgewalzt wird und dann das so
warmgewalzte Blech in der Warmwalzrichtung kaltgewalzt und anschließend das kaltgewalzte
Blech einer Temperbehandlung unterworfen wird, wodurch eine (110)[001]-Orientierung,
die als »Goß-Struktur« bekannt ist, erzeugt wird.
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2. Ein Verfahren zur Herstellung eines doppelt orientierten Silicium-Stahlbleches,
wobei das Silicium-Stahlblech in einer Richtung warmgewalzt wird und dann das warmgewalzte
Stahlblech kreuzweise kaltgewalzt und das kaltgewalzte Stahlblech dann einer Temperbehandlung
unterzogen wird, um dadurch die (100)[001]-Orientierung zu erhalten. Bezüglich der
Herstellung eines ungerichtet orientierten Silicium-Stahlbleches ist es bekannt,
ein warmgewalztes oder ein gegossenes Material einer beträchtlichen Kaltwalzbehandlung
und einer anschließenden Temperung zu unterziehen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von Silicium-Stahlblech
mit (100)-Ebene, insbesondere doppelt orientiertes Silicium-Stahlblech, das
1000/0 Rekristallisationskömer von praktisch (100)[001]-Orientierung aufweist,
und ungerichtet orientiertes Silicium-Stahlblech mit (100)-Ebene, das
5001, Rekristallisationskörner mit (100)[001]-Orientierung und
50010 Rekristallisationskörner mit (100) [011]-Orientierung aufweist.
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Wesentlich sind hierbei die Bedingungen der beiden letzten Warmwalzstufen
des Walzens. Hierbei wurde festgestellt, daß das Verhältnis der zwei in dem erfindungsgemäß
herzustellenden Silicium-Stahlblech enthaltenen Komponentengruppen der Rekristallisationskörner,
nämlich eine Gruppe von Rekristallisationskörnern von praktisch (100) [001]-Orientierung
und eine Gruppe von Rekristallisationskörnern von praktisch (100)[011]-Orientierung
vom Kohlenstoffgehalt des Stahlblockes, der kreuzweise warmgewalzt wird, abhängt.
Demgemäß ermöglicht die vorliegende Erfindung mit Erfolg die Herstellung von doppelt
orientiertem Silicium-Stahlblech mit (100)-Ebene mit 1000/0 Rekristallisationskörnern
von g praktisch (100) [001]-Orientierung oder ungerichtet orientiertes Silicium-Stahlblech
mit 50 0/, Rekristallisationskörnern von praktisch (100)[001]-Orientierung
und 50010 Rekristallisationskörnern von praktisch (100) [011]-Orientierung,
indem die Menge des dem Stahlblock zuzusetzenden Kohlenstoffs eingestellt wird.1
B i 1 d 3(b) zeigt die (110)-Polfigur und zeigt die Kristallorientierung
im Mittelteil der Dicke eines Warmbandes von 3 mm Dicke, das wie folgt hergestellt
wurde: Ein 1-t-Stahlblock aus'# Siliciumstahl mit einem Gehalt von 3,0 0/,)
Si, 0,04 0/() C und 0,03 0/0 Al, der in einem Elektroofen erschmolzen
und dann gegossen wurde, wurde in Längsrichtung zu einer Bramme von etwa
100 mm Dicke gewalzt, die dann bei einer Temperatur von 1250'C 30
Minuten getempert und anschließend in der Längsrichtung warmgewalzt wurde, um ein
Warmband von 3 mm Dicke herzustellen. Wie aus diesem Bild zu ersehen ist,
zeigt die Kristallorientierung nach dem Warmwalzen eine ausgezeichnete Konzentration
der (110)-Pole in der Warmwalzrichtung, jedoch eine beträchtlich gestreute Konzentration
der (110)-Pole senkrecht zur Warmwalzrichtung, was zeigt, daß diese Kristallorientierung
eine Gruppe von (X 11)011-Orientierung
mit der (100)011-Orientierung
als Zentralorientierung ist.
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B i 1 d 3 (a) dagegen zeigt die (110)-Polfigur, welche die
Kristallorientierung im Mittelteil der Dicke eines Warmbandes von etwa
3 mm Dicke zeigt, das wie folgt hergestellt wurde: Ein 500-kg-Block aus Siliciumstahl
mit einem Gehalt von 3 ()/0 Si, 0,04 0/() C und 0,03 01, Al,
der in einem Elektroofen erschmolzen und dann gegossen wurde, wurde in Längsrichtung
zu einer Bramme von etwa 90 mm Dicke gewalzt, die bei einer Temperatur von
1280'C 1 Stunde getempert und dann zuerst im rechten Winkel zu ihrer Längsrichtung
mit einem Reduktionsgrad von etwa 70 11/0 auf 27 mm Dicke warmgewalzt
und dann in ihrer Längsrichtung auf 3 mm Dicke warmgewalzt wurde. Wie aus
B i 1 d 3 (a) zu ersehen ist, zeigt die Kristallorientierung der Bramme nach
dem kreuzweisen Warmwalzen einen im wesentlichen gleichen Grad der Konzentration
der 110-Pole sowohl in der letzten Warmwalzrichtung (in Walzrichtung) als auch in
der Richtung in rechtem Winkel dazu. Das Verhältnis beträgt 6,0
X: 3,3 X (worin ein X eine statistische Orientierungsintensität
ist), was beträchtlich kleiner als im Fall des Warmwalzens in einer einzigen Richtung
ist, bei dem sich ein Verhältnis von über 12 X: 4 X ergibt.
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Anschließend soll das Verhalten der obenerwähnten zwei Arten von warmgewalzten
Stahlblechen, d. h. das Stahlblech, das in einer einzigen Richtung warmgewalzt
wurde und dasjenige, das kreuzweise warmgewalzt wurde, nachdem sie dem anschließenden
Kaltwalzen und Tempern unterworfen waren, miteinander verglichen werden.
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Jedes der beiden oben erwähnten Stahlbleche wurde den folgenden Verfahrensstufen
unterworfen: Zuerst wurde jedes 5 Minuten in einer H2-Atmosphäre mit einem
Gehalt von 75 Volumprozent N2 getempert, der so getemperte Stahl wurde
gebeizt und dann mit einem Reduktionsgrad von 650/,) kaltgewalzt, um ein kaltgewalztes
Blech von etwa 1 mm Dicke zu erhalten, und dann wurde das so erhaltene kaltgewalzte
Blech bei einer Temperatur von 800'C für 5 Minuten getempert. Wie
aus B i 1 d 4 zu ersehen ist, enthält die Orientierung der primären Rekristallisationskörner,
die durch das bei einer Temperatur von 800'C für 5 Minuten durchgeführte
Tempern erzeugt wurden, in dem in einer einzigen Richtung warmgewalztenStahlblecheine
beträchtliche (110)[001]-Orientierung, wie in B i 1 d 4(b) gezeigt ist, während
in dem kreuzweise warmgewalzten Stahlblech die Kristallorientierung eine achtfache
Symmetrie zeigt, die um etwa 25' um die <110>-Achse gedreht ist, die leicht
von den zwei Warmwalzrichtungen abweicht, wie in B 11 d 4(a) gezeigt ist.
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B i 1 d 5 (a) und 5 (b) sind (100)-Polfiguren, die die
Orientierungen von Rekristallisationskörnern zeigen, nachdem die obigen zwei Arten
von Stahlblechen, die schon wie oben erwähnt behandelt waren, weiter in einer Atmosphäre
von 50 Volumprozent N, + 50
Volumprozent H, bei einer Temperatur
von 1200'C
für 20 Minuten getempert waren. Wie aus diesen Bildern ersichtlich
ist, wurden Rekristallisationskörner von praktisch (110) [001]-Orientierung
im Fall des einfachen Warmwalzens [B i 1 d 5 (b)] und Rekristallisationskömer
von praktisch (100) [001]-Orientierung im Fall des kreuzweisen Warmwalzens
[B i 1 d 5 (a)] erzeugL Weiter wurde festgestellt, daß selbst bei der Durchführung
genau des gleichen Kaltwalzens und Temperns wie oben erwähnt bei einem Gehalt von
mehr als 0,05 0/0 C in einem Block Rekristallisationskörner von
(100) [011]-Orientierung als Beimischung nach dem Endtempern in Abhängigkeit
vom C-Gehalt des Blockes auftraten.
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B i 1 d 6 zeigt die Prozentsätze von Rekristallisationskörnern
mit (100,)[001]-Orientierung und mit (100)[011]-Orientierung, die ein Silicium-Stahlblech
nach dem Kaltwalzen und Tempern bilden, in Ab-
hängigkeit des C-Gehaltes.
Das heißt, in Abhängigkeit des C-Gehaltes werden Körner mit [001]-Orientierung und
[011]-Orientierung im Silicium-Stahlblech in Prozentgehalten erzeugt, die dem Kohlenstoffgehalt
des Blocks entsprechen, obwohl beide Körner praktisch die (100)-Ebene in der Walzebene
aufweisen.
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In B i 1 d 6 gibt die Abszisse den Kohlenstoffgehalt des Bleches
an, während die Ordinale den Prozentsatz des Auftauchens von Kristallisationskörnern
mit (100) [001]-Orientierung im Produkt angibt.
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Dieser Prozentsatz wird nach der folgenden Formel berechnet:
| Volumen von Kristallisationskörnern |
| mit (100) [001]-Orientierung -.1000/,. |
| Volumen von Kristallisationskörnem |
| mit (100)[001]-Orientierung |
| + (100)[011]-Orientierung |
Bei der Herstellung des einfach orientierten Silicium-Stahlbleches, bei welchem
das Material in einer einzigen Richtung warmgewalzt wird und dann das warmgewalzte
Blech in einer Richtung kaltgewalzt wird, werden Rekristallisationskörner mit (110)[001]-Orientierung,
wie in B i
1 d 5(b) gezeigt ist, erzeugt, selbst wenn der Kohlenstoffgehalt
des Materials
0,05 11/0 übersteigt. Beim Verfahren zur Herstellung
des doppelt orientierten Silicium-Stahlbleches mit Rekristallisationskörnern mit
(100) [001]-Orientierung, wobei das warmgewalzte Silicium-Stahlblech einem
kreuzweisen Kaltwalzen unterworfen wird, wurde bestätigt, daß Rekristallisationskörner
von (100)[011]-Orientierung nicht auftraten, ohne Rücksicht auf den Kohlenstoffgehalt
des Blocks, vorausgesetzt, daß das Warmwalzen nur in einer einzigen Richtung durchgeführt
wird. Dies zeigt, daß Rekristallisationskörner mit
(100) [011]-Orientierung
in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt des Blocks nur dann auftreten, wenn das Warmwalzen
kreuzweise durchgeführt wird, und daß es ferner überhaupt keinen Einfluß hat, in
welcher Richtung die anschließende Kaltwalzbehandlung durchgeführt wird. Im Falle
des Warmwalzens in einer einzigen Richtung hat der Kohlenstoffgehalt des Blocks
keinen Einfluß auf die Bestimmung der Orientierung der Rekristallisationskörner
nach dem Endtempern. Bei der Bestimmung der Orientierung der Rekristallisationskörner
nach dem Endtempern ist es sehr wichtig, die Kristallorientierung des kreuzweise
warmgewalzten Stahlbleches zu regulieren. Da es jedoch schwierig ist, die Kristallorientierung
des warmgewalzten Silicium-Stahlbleches durch die übliche Bezeichnung mit den Millerschen
Indizes zu bestimmen, sollte die Einstellung durch die praktischen Bedingungen des
Warmwalzens erfolgen mit dem Ziel eines bestimmten Verhältnisses des Konzentrationsgrades
von (110)-Pole in Richtung der Endwarmwalzstufe und desjenigen in Richtung eines
rechten Winkels dazu. Um Rekristallisationskömer von
(100) 1001]-Orientierung
zu erhalten, ist es notwendig,
das obenerwähnte Verhältnis innerhalb
eines Bereiches von 4:
1 bis
1 : 4 zu erhalten.
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Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ist die zweckmäßigste
Dicke des warmgewalzten Bleches, bevor dieses dem Kaltwalzen unterworfen wird,
1,0 bis 7 mm. Die Bedingungen für die Durchführung des kreuzweisen
Warmwalzens gemäß der vorliegenden Erfindung sind wie folgt: Das Warmwalzen erfolgt
in Richtungen, die einen rechten Winkel ±20' oder praktisch einen rechten Winkel
miteinander bilden. Wenn der Winkel zwischen den obigen zwei Walzrichtungen anders
ist, so fällt das Verhältnis des Konzentrationsgrades von (110)-Polen in Richtung
des endgültigen Warmwalzens zu demjenigen im rechten Winkel dazu nicht in den Bereich
von 4: 1 bis 1: 4. Das Warmwalzen in der zweitletzten Stufe wird im
Temperaturbereich von 800
bis 1250'C mit einem Reduktionsgrad von mehr
als 200/0 oder vorzugsweise 30 bis 9311/0 durchgeführt. Die letzte Warmwalzstufe
wird durch Drehen der Walzrichtung begonnen, und das Warmwalzen wird zumindest bei
einer Temperatur von 600'C beendet. Der Reduktionsgrad beim letzten Warmwalzen
sollte zumindest 400/0 oder vorzugsweise 40 bis 97% betragen. Wenn der Reduktionsgrad
in der zweitletzten Warmwalzstufe und der letzten Warmwalzstufe ge-
ringer
ist als 200/, bzw. geringer als 400/" fällt das Verhältnis des Konzentrationsgrades
von (110)-Polen in Richtung der endgültigen Warmwalzstufe zu demjenigen rechtwinklig
dazu nicht in den Bereich von 4: 1 bis 1: 4. Wenn weiter das Warmwalzen
in der zweitletzten Stufe bei einer Temperatur über 1250'C
durchgeführt wird,
wird die Konzentration an (110)-Polen in dieser Richtung nicht herbeigeführt. Der
Grund, warum das Warmwalzen in der zweitletzten Warmwalzstufe nicht bei einer Temperatur
unter 800'C durchgeführt werden soll, rührt von der Temperatur her, bei welcher
die letzte Warmwalzstufe durchgeführt werden soll. Das heißt, wenn das letzte Warmwalzen
unter 600'C durchgeführt wird, werden zu viele (110)-Pole in dieser Richtung
konzentriert. Daher muß das letzte Warmwalzen bei einer Temperatur über
600'C beendet werden. Um das Warmwalzen zumindest bei einer Temperatur von
600'C in der letzten Warmwalzstufe zu beenden und zugleich einen Reduktionsgrad
der Dicke über 4011/0 herbeizuführen, ist es notwendig, das zweitletzte Warmwalzen
bei einer Temperatur über 800'C durchzuführen.
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Die Temperatur der letzten Warmwalzstufe ist immer geringer als die
Temperatur, mit der das Warmwalzen der zweitletzten Stufe beendet wurde, falls es
notwendig ist, den Stahl wieder zu erhitzen, wenn er einmal nach Beendigung der
zweitletzten Warmwalzstufe abgekühlt ist. Wenn der Stahl auf eine Temperatur über
der Temperatur erhitzt wird, bei welcher das Warmwalzen in der zweitletzten Stufe
beendet wurde, rekristallisiert er, und die Konzentration von (110)-Polen in dieser
Richtung geht völlig verloren.
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In dem als Ausgangsmaterial bei der vorliegenden Erfindung verwendeten
Silicium-Stahlblock werden 2,0 bis 4,0 0/0 Si, 0,010 bis
0,060 0/0 säurelösliches Al
und Kohlenstoff im Bereich von
0,010 bis 0,15001,
zugegeben. Die Zugabe von Kohlenstoff ist jedoch
im obenerwähnten Bereich so gewählt, daß Rekristallisationskörner von (100)[001]-Orientierung
und Rekristallisationskörner von praktisch (100)[011]-Orientierung in jedem gewünschten
Verhältnis nach dem endgültigen Tempern erzeugt werden können.
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Wenn der Kohlenstoff geringer als 0,0100/0 ist, werden keine Rekristallisationskörner
mit (100)-Ebene parallel zur Walzebene erzeugt, und wenn der Gehalt an
C größer ist als 0,15010, ist ein größerer Aufwand zur Decarburierung
erforderlich. Um doppelt orientiertes Silicium-Stahlblech mit Rekristallisationskörnem
von praktisch (100)[001]-Orientierung zu erhalten, sollte der Kohlenstoffgehalt
geringer als 0,05 0/0 sein, wie sich aus B i 1 d 6 ergibt.
Um dagegen ungerichtet orientiertes Silicium-Stahlblech mit(100)-Ebene zu erhalten,
in welchem etwa gleich viel Rekristallisationskömer mit (100)[001]-Orientierung
und Rekristallisationskörner mit (100)[011]-Orientierung gemischt sind, sollte der
Kohlenstoffgehalt etwa 0,0750/, betragen. Wenn Kohlenstoff in einem Bereich
von 0,05 bis 0,075 0/, vorliegt, machen die Rekristallisationskörner
mit (100) [001]-Orientierung mehr als 50 0/, aus. Wenn der Kohlenstoff
weiter mehr als 0,0750/, beträgt, machen die Rekristallisationskörner mit (100)[011]-Orientierung
mehr als 50010 aus, und das Produkt ist nicht mehr ein einwandkei ungerichtet
orientiertes Silicium-Stahlblech. Wenn der C-Gehalt 0,075 0/0 beträgt, nähert
sich der Anteil von Rekristallisationskörnern mit (100)[001]-Orientierung etwa
5001, wobei er im Bereich von 40 bis 600/, streut. Innerhalb dieses Streubereiches
ist es jedoch möglich, den Unterschied zwischen dem Maximum und dem Minimum der
magnetischen Induktion B25, die in der Walzebene gemessen ist, auf unter
1000 Gauß herabzudrücken.
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Wenn der Siliciumgehalt geringer als 2 0/, ist, ergibt sich
ein zunehmender Verlust des Eisenkerns auf Grund des geringen elektrischen Widerstandes
des Produkts. Wenn der Siliciumgehalt mehr als 40/0 ausmacht, wird das Kaltwalzen
wegen der Sprödigkeit schwierig.
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Al wird zur Bildung von Al-Nitrid zugegeben, um dadurch das
Wachstum von Kristallkörnern anderer Orientierung zu verhindern. Der Gehalt an löslichem
Al soll im Bereich von 0,010 bis 0,0600/0 liegen.
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Beispiele typischer Stahlblockzusammensetzungen sind die folgenden,
ohne daß jedoch dadurch irgendeine Beschränkung erfolgen soll: a) Bei der Verwendung
für doppelt orientiertes Silicium-Stahlblech mit 1000/, Rekristallisationskörnern
von praktisch (100)[001]-Orientierung: 0,040/,C, 3,00/0 Si, 0,100/,
Mn, 0,012'/o P, 0,0250/0 S, 0,100/0 Cu, 0,0200/, säurelösliches Al,
0,005 11/0 Ti. Der Rest ist Eisen.
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b) Bei der Verwendung für ungerichtet orientiertes Silicium-Stahlblech
mit 5001, Rekristallisationskörnem von praktisch (100)[001]-Orientierung
und 50010 mit praktisch (100)t011]-Orientierung: 0,080/, C, 3,00/0
Si, 0,090/0 Mn, 0,0080jo P, 0,0200jo S, 0,0901, Cu, 0,0300/0 säurelösliches
Al und 0,005 0/0 Ti. Der Rest ist Eisen.
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Die Bedingungen des Kaltwalzens und Temperns werden im folgenden beschrieben:
Wenn das Kaltwalzen in einer einzigen Richtung durchgeführt wird, sollte der Reduktionsgrad
im Bereich von 50 bis 80 0/, liegen. Wenn er geringer ist als
50 0/, oder mehr als 80 0/0, werden keine Rekristallisationskörner
mit (100)-Ebene parallel zur Walzebene nach der anschließenden Temperbehandlung
erzeugt. Wenn das Kaltwalzen kreuzweise durchgeführt wird, kann das
Kaltwalzen
in einem weiteren Spielraum für den Reduktionsgrad durchgeführt werden. Wenn der
Reduktionsgrad beim ersten Kaltwalzen 30 bis 60% beträgt, sollte er beim Kaltwalzen
in kreuzweiser Richtung im Bereich von 20 bis 50 0/, liegen, und wenn der
Reduktionsgrad beim ersten Kaltwalzen 60 bis 80 0/, beträgt, sollte
er in kreuzweiser Richtung im Bereich von 50 bis 701)/, liegen. In der Kombination
von Reduktionsgraden beim Kaltwalzen außerhalb dieses Bereiches, d. h., wenn
einer der zwei Reduktionsgrade zu groß ist oder falls beide zu klein oder zu groß
sind, kann man weder Rekristallisationskörner von (100) [001]-Orientierung
noch von (100) [011]-Orientierung erhalten. Der Kreuzungswinkel des kreuzweisen
Kaltwalzens sollte im Bereich von einem rechten Winkel -#20' liegen. -
Das
Kaltwalzen kann in jedem Winkel zu der endgültigen Warmwalzstufe durchgeführt werden.
Es ist jedoch vorzuziehen, daß -die Kaltwalzrichtung 45' mit der endgültigen
Warmwalzrichtung bildet, wenn die Erzielung von Rekristallisationskörnern mit
(100) [001]-Orientierung beabsichtigt ist, jedoch bringt eine Änderudl des
Winkels von 45' praktisch keine Schwierigkeiten für die Erreichung des erfindungsgemäßen
Ziels mit sich.
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Das so kaltgewalzte Stahlblech wird weiter der endgültigen Hochtemperatur-Glühbehandlung
untere worfen. Der Temperaturbereich des Temperns beträgt 1000 bis
1300'C. Wenn die Temperatur unter 1000'C
liegt, werden nicht durchgehend
Rekristallisationskörner erzeugt. Die Glühatmosphäre kann irgendeine Atmosphäre
sein, wenn sie nicht Verunreinigungen enthält, die - die magnetischen Eigenschaften
des Magnetstahlbleches außergewöhnlich schädigen. Gewöhnlich ist H, das bevorzugteste
Gas. Jedoch können auch Ar oder Vakuum angewandt werden.
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Durch die obenerwähnten Behandlungen können magnetische Silicium-Stahlbleche
jeder Dicke mit (100)-Ebene, die aus Rekristallisationskörnern mit praktisch
(100) [001]-Orientierung und praktisch (100) [011]-Orientierung bestehen,
erhalten werden. Ein besonders dünnes Silicium-Stahlblech mit (100)-Ebene kann durch
Wiederholen des obenerwähnten Kaltwalzens und Temperns erhalten werden.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken:
Beispiel
1
Ein 500-kg-Block von 250mm Dicke, der durch Schmelzen in einem
Elektroofen hergestellt war und 0,04501,
C, 3,050/0 Si und 0,0300/0 säurelösliches
Al
enthielt, wurde bis auf eine Temperatur von
1250'C
erhitzt und dann
in Längsrichtung des Blocks zu einer Bramme von etwa
25 mm Dicke warmgewalzt.
Die Bramme wurde einmal gekühlt. Die Endtemperatur betrug
1030'C. Die Bramme
wurde nach Schneiden auf die Breite, die dem Walzwerk entsprach, auf eine Temperatur
von
950'C erhitzt. Die so hergestellte Bramme wurde dann in praktisch rechtwinkliger
Richtung zu der Richtung des vorhergehenden Warmwalzens zu einem warmgewalzten Blech
von
3,5 mm Dicke gewalzt. Die Endtemperatur betrug
700'C.
Das warmgewalzte
Blech wurde in der gleichen Richtung wie beim endgültigen Warmwalzen mit einem Reduktionsgrad
von
750/, nach dem Beizen kaltgewalzt. Das zweite Kaltwalzen folgte in rechtwinkliger
Richtung zum ersten Kaltwalzen mit einem Reduktionsgrad von
65010, so daß
das Blech eine Enddicke von
0,3 mm erhielt. Durch Tempern dieses Bleches
in einer Atmosphäre von H, für 20 Stunden, nachdem es der Entkohlungsbehandlung
in feuchtem H2 bei
800'C für
5 Minuten unterzogen worden war, erhielt
man das doppelt orientierte Silicium-Stahlblech mit den magnetischen Eigenschaften
(Epstein-Test) in der endgültigen Kaltwalzrichtung und in der Richtung senkrecht
dazu, wie dies in Tabelle II angegeben ist.
| Tabelle II |
| B. 1 & 1 B,. 1 B. #W10/501w15/50 |
| (L,) 18000 18400 18900 19450 0,50
1,05 |
| (C) |
| 17800 |
| 18200 |
| 18600 |
| 19200 |
| 0,50 |
| 1,09 |
Beispiel 2 Ein 500-kg-Block, der durch Schmelzen in einem Elektroofen hergestellt
-war und
0,080 0/, C, 2,94
0/, Si und 0,0260/, lösliches
Al enthielt, wurde in seiner Längsrichtung zu einer Bramme von etwa 100nun
Dicke vorgewalzt. Die Bramme wurde bei
1280'C
30 Minuten geglüht und
dann bei einem Reduktionsgrad von etwa
75 0/() in rechtwinkliger Richtung
zur Längsrichtung der Bramme zu einer Zwischenbramme von etwa
25 mm Dicke
warmgewalzt. Die Temperatur der Bramme zu diesem Zeitpunkt betrug
1050'C.
Dann
wurde die Bramme um
90' gedreht und um etwa
930/0 warmgewalzt, so
daß ein warmgewalztes Blech von etwa
1,6 mm Dicke entstand. Die Endtemperatur
betrug etwa
700'C. Das Blech wurde
5 Minuten bei
950'C getempert.
Das getemperte Blech wurde geheizt und dann bei einem Reduktionsgrad von
700/, in der gleichen Richtung wie beim endgültigen Warmwalzen kaltgewalzt,
so daß ein kaltgewalztes Blech von 0,48 mm Dicke entstand. Das Blech wurde in feuchtem
Wasserstoff bei
750'C
für
5 Stunden entkohlt (der Kohlenstoffgehalt
betrug dann
0,003 01,), dann wurde es in H2 bei einer Temperatur von
1200'C für 20 Stunden getempert. Nach dem Tempern stellte man bei Beobachtung
der Oberfläche des Prüfstückes durch die optische Goniometermethode fest, daß das
Verhältnis von Rekristallisationskömern mit praktisch
(100) [001]-Orientierung
zu denjenigen mit praktisch
(100) [011]-Orientierung etwa
1: 1 betrug
und daß ihre Verteilung miteinander gemischt und ausgeglichen war.
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Wenn dieses Prüfstück in Walzrichtung und in der Richtung von
22,5, 45,
67,5 bzw.
90' von der Walz, richtung geschnitten
wurde und die magnetischen Eigenschaften (Epstein-Test) jedes Prüfstückes gemessen
wurden, wurden die in Tabelle III angegebenen Ergebnisse erhalten.
| Tabelle III |
| B25 1 W 10150 |
| In Walzrichtung: 16450 1,14 |
| Bei 22,5' von der Walzrichtung.. 16570 1,10 |
| Bei 45' von der Walzrichtung ... 16590 1,09 |
| Bei 67,5' von der Walzrichtung.. 16410 1,18 |
| Bei 90' von der Walzrichtung ... 16380 1,23 |
Beispiel
3
Ein 500-kg-Block von etwa
250 mm Dicke, der in einem
Elektroofen hergestellt war und 0,045 O/c,
C,
3,05 0/,
Si und
0,030 0/0 säurelösliches
Al enthielt, wurde auf
1250'C
erhitzt und in der Längsrichtung des Blockes zu einer Bramme von etwa
25 mm Dicke warmgewalzt. Die Bramme wurde einmal gekühlt und dann wieder
auf
1200'C erhitzt. Die so wiedererhitzte Bramme wurde in der gleichen Richtung
wie beim vorhergehenden Warmwalzen mit einem Reduktionsgrad von
52 0/, zu
einem Blech von 12 mm Dicke warmgewalzt. Danach wurde durch Drehen der Walzrichtung
das warmgewalzte B,ech wieder warmgewalzt, und zwar in rechtwinkliger Richtung zu
der vorherigen Walzrichtung und bei einem Reduktionsgrad von
75 0/" wodurch
ein Blech von
3 mm Dicke erhalten wurde. Die Endtemperatur betrug
700'C. -
Nach dem Beizen des warmgewalzten Bleches wurde es in der gleichen
Richtung wie beim endgültigen Warmwalzen um
73 0/0 kaltgewalzt und dann wieder
in rechtem Winkel zur vorherigen Kaltwalzung zu einem Blech mit einer Endstärke
von
0,3 mm Dicke kaltgewalzt. Das Blech von Endstärke wurde einer Entkohlungsbehandlung
in feuchtem Wasserstoff für
5 Minuten bei einer Temperatur von 800'C unterworfen.
Dann wurde das entkohlte Blech in einer Atmosphäre von H2
für 20 Stunden
bei einer Temperatur von
1200'C getempert, und danach hatte das doppelt orientierte
Silicium-Stahlblech die in der folgenden Tabelle IV angegebenen magnetischen Eigenschaften
(Epstein-Test) in der Endkaltwalzrichtung und in rechtem Winkel dazu.
| Tabelle IV |
| B. 1 B. 1 B» 1 B2# 1 W 101501 W 15150 |
| (L) 17 000 17 400 18 100 18 650 0,51 1,20 |
| (C) |
| 16 900 |
| 17 300118 000118 600 |
| 0,51 |
| 1,22 |