DE1804208B1 - Process for reducing the watt losses of grain-oriented electrical steel sheets, in particular of cube-texture sheets - Google Patents
Process for reducing the watt losses of grain-oriented electrical steel sheets, in particular of cube-texture sheetsInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herab- flächenschicht zusätzliche Drehprozesse auftreten, die setzung der Wattverluste von kornorientierten Elek- außer den durch das Blech gehenden Wandverschietroblechen, insbesondere von Würfeltexturblechen bungen die Ummagnetisierung erschweren und die aus Eisen-Silizium, Eisen-Molybdän oder dergleichen Wattverluste ansteigen lassen. Die Wattverluste He-Eisenlegierungen durch oberflächiges Anritzen, An- 5 gen deshalb bei einer Reihe von hergestellten Würfelstechen od. dgl. partielle plastische Verformung. texturblechen nicht gleich hoch. Ein beträchtlicherThe invention relates to a method for the down surface layer additional turning processes occur Setting of the watt losses from grain-oriented elec- tricals, except for the wall cladding metal sheets that go through the sheet metal, especially of cube texture sheets complicate the reversal of magnetization and the from iron-silicon, iron-molybdenum or the like increase watt losses. The watt losses He-iron alloys by scoring the surface, therefore, in a number of dice sticks produced or the like. Partial plastic deformation. texture sheets not the same height. A considerable one
Neben den einfach orientierten, in der (110) [001]- Teil der anfallenden Bleche war deshalb bisher aus-Lage, oder Goßlage genannt, sekundär rekristalli- zusortieren. (Auf eine geringe Abweichung der sierten Elektroblechen, die seit nunmehr etwa 30 Jah- [001]-Richtung oder deren Projektion auf die Blechren in die Elektroindustrie Eingang gefunden haben, io ebene von der Walzrichtung bis zu etwa 5° reagieren interessieren seit etwa 10 Jahren in zunehmendem auch beim Würfeltexturblech die Wattverluste nicht Maße doppelt orientierte Elektroblech^ aus Eisen- sehr empfindlich.)In addition to the simply oriented, in the (110) [001] - part of the resulting sheets was therefore previously from position, or called Goßlage, secondary recrystallization. (On a slight deviation of the sized electrical steel, which has been [001] direction for about 30 years now or its projection onto the sheet metal have found their way into the electrical industry, react in the direction of rolling up to about 5 ° For the last 10 years or so, the watt losses have not been of increasing interest in cube-textured sheet metal either Dimensions of double-oriented electrical sheet metal ^ made of iron - very sensitive.)
legierungen, die in der (100) [001]-Lage, der söge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einAlloys which are in the (100) [001] layer, the so-called The invention is based on the object
nannten Würfellage, sekundär rekristallisieren. Wäh- Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu scharrend die Bleche mit Goßtextur, die vorzugsweise 15 fen, durch das eine möglichst weitgehende Herabbeim Großtransformatorenbau verwendet werden, setzung der Wattverluste erreicht wird, nur in ihrer Walzrichtung eine Richtung leichtester Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurchcalled the cube layer, secondary recrystallize. Weh- method of the type described at the beginning to paw the sheets with cast texture, which are preferably 15 fen, through the one as far as possible downward Large transformer construction are used, setting of the watt losses is achieved, only one direction lightest in its rolling direction This object is achieved according to the invention
Magnetisierbarkeit und damit niedrigste Wattverluste gelöst, daß die partielle plastische Verformung am aufweisen, besitzt ein in Würfellage rekristallisiertes bereits fertig rekristallisierten Blech derart durch-Blech zwei Richtungen leichtester Magnetisierbar- 20 geführt wird, daß höchstens 40 ■ 10~3 mm tiefe keit: in Walzrichtung und senkrecht dazu. Riefen erzeugt werden. Dabei sollte der gegenseitigeMagnetizability and thus the lowest watt losses solved, that the partial plastic deformation am show, has a sheet recrystallized in the cube position, already fully recrystallized sheet metal is easily magnetizable in two directions, so that at most 40 × 10 ~ 3 mm depth: in the direction of rolling and perpendicular to it. Grooves are generated. The mutual
Im allgemeinen sind die Wattverluste der Würfel- Riefenabstand zwischen 0,1 und 1,0 mm betragen, texturbleche in Walzrichtung etwas höher als die in Es hat sich ferner als besonders vorteilhaft erwiesen, gleicher Richtung gemessenen der einfach orientier- wenn die Richtung der Riefen auf der einen Blechten (vgl. hierzu: Z. angew. Phys., 14 [1962], S. 314, 25 seite quer und auf der anderen Seite parallel zur Bild 10: Wechselfeldmagnetisierung; Arch. Eisen- Walzrichtung verläuft. Es empfiehlt sich ferner, daß hüttenw., 35 [1964], S. 75, Tafel 1 und 2). Dafür während der Riefung Spannungsfreiglühungen einsind — gleiche Zusammensetzung der Blechsorten geschoben oder nach erfolgter Riefung die Bleche vorausgesetzt — überwiegend zwei Gründe zu spannungsfrei geglüht werden, nennen: 30 Aus der einschlägigen Literatur (E. Kneller,In general, the watt losses of the cube-groove spacing are between 0.1 and 1.0 mm, Texture sheets slightly higher in the rolling direction than those in It has also proven to be particularly advantageous the same direction as the simply orientated if the direction of the grooves on one sheet (cf. on this: Z. angew. Phys., 14 [1962], p. 314, 25 side across and on the other side parallel to Fig. 10: Alternating field magnetization; Arch. Eisen- rolling direction runs. It is also recommended that hüttenw., 35 [1964], p. 75, panels 1 and 2). For this purpose, stress relief anneals are included during the call - The same composition of the sheet metal types pushed or after the scoring the sheets provided - there are mainly two reasons for stress-free annealing, name: 30 From the relevant literature (E. Kneller,
1. Wie bekannt, rekristallisieren die Würfeltextur- Ferromagnetismus, Berlin, Göttingen, Heidelberg, bleche in Körnern oder Kristallen, die um ein Viel- 1962) war bekannt, daß eine plastische Verformung faches größer sind als die der einfach orientierten die Hystereseschleife weichmagnetischer Werkstoffe Bleche. Daraus ergeben sich große ferromagnetische verbreitert, d. h. deren Koerzitivkraft und damit auch Elementarbereiche, so daß bei Wechselfeldmagneti- 33 deren Wattverluste bei Wechselfeldmagnetisierung sierung hohe Blochwandgeschwindigkeiten resultie- erhöht. Aus dem gleichen Grunde sollten bei der ren, die zu einem höheren Wirbelstromverlust führen; Herstellung von Elektroblechen mit Würfeltextur die Folge sind höhere Wattverluste. (deutsche Auslegeschrift 1273 552) selbst kleinste1. As is known, the cube texture - ferromagnetism, Berlin, Göttingen, Heidelberg, Sheets in grains or crystals, which around a lot- 1962) was known to undergo plastic deformation times larger than those of the simply oriented hysteresis loop of soft magnetic materials Sheets. This results in large ferromagnetic widened, i.e. H. their coercive force and thus also Elementary areas, so that with alternating field magnets 33 their watt losses with alternating field magnetization high log wall velocities result- increased. For the same reason, the ren, which lead to a higher eddy current loss; Manufacture of electrical steel sheets with a cube texture the consequence is higher watt losses. (German Auslegeschrift 1273 552) even the smallest
2. Wie bei den einfach orientierten, so ist auch bei Kratzer auf der Blechoberfläche vermieden werden, den doppelt orientierten Blechen die Orientierung 40 Um so überraschender zeigte sich, daß eine im Beder einzelnen Kristallite im Blechverband nicht ideal. reich ihres Eingriffes sehr starke plastische Verfor-Das heißt, die Würfelkante oder [001]-Richtung der mung der vorstehend beschriebenen Art die Watt-Kristalle oder Körner, in der die leichteste Magneti- Verluste von Würfeltexturblechen nicht nur nicht sierung erfolgt, streut um die ideale Lage und weicht erhöht, sondern senkt. Je nach Flächen-Desorientieeinmal in der Blechebene von der Walzrichtung nach 45 rung und damit Ausgangshöhe der Verluste können beiden Seiten mehr oder weniger stark ab, und zum Verminderungen bis zu 50 °/o und mehr erzielt weranderen ist die (lOO)-Fläche der überwiegenden An- den. Die unterschiedlich hohen Werte der einzelnen zahl der Kristalle um einige oder mehrere Grade aus Bleche gleicher Zusammensetzung werden dabei auf der Blechoberfläche herausgedreht (vgl. hierzu: einen bei allen Blechen etwa gleich niedrigen Verlust-Deutsche Auslegeschrift 1261147, Tafel I; deutsche 50 wert gesenkt, der unter den gegebenen Voraussetzun-Auslegeschrift 1111225, Tafel: Orietierung von gen wesentlich nur noch durch die chemische ZuSilizium-Eisen-Blechen; Acta Met, 7 [1959], S. 592, sammensetzung, z. B. durch den Siliziumgehalt, be-Abb. 7 und 8). Während sich bei den einfach orien- stimmt wird. Durch die Oberflächenriefen werden tierten Blechen die vorstehend genannten Abwei- die obengenannten, die Wattverluste von Würfeichungen von der Ideallage, die bei bis zu 80 bis '9O°/o 55 texturblechen erhöhenden Mechanismen (lange der Köner innerhalb von etwa 5° liegen, auf die Blochwände und Tannenbaummuster) im Sinn eines Wattverluste nicht gravierend auswirken, genügt bei Abbaues verändert. Die — wie oben zu ersehen — den doppelt orientierten Blechen bereits eine Des- in bestimmter Art aufgebrachten Riefen teilen die Orientierung der (lOO)-Fläche zur Blechoberfläche für die Ausbildung dieser Mechanismen zur Vervon 1 oder 2°, um die Wattverluste stark ansteigen 60 fügung stehende große Kornoberfläche innerhalb zu lassen. Es bilden sich dann auf der Blechober- einer dünnen durch die Riefentiefe vorgegebenen fläche bzw. in einer dünnen Oberflächenschicht Aus- Schicht in viele kleine voneinander getrennte VoIugleichsbezirke in Form der bekannten Tannenbaum- mina, in denen z. B. die veränderten Tannenbaummuster unter Bildung von 90°-Wänden, die die durch muster einen vergleichsweise kleineren Raum beandie Flächen-Desorientierung austretenden Streufelder 65 sprachen als die ursprünglichen Tannenbaummuster weitgehend abbauen (Z. angew. Phys., 14 [1962], auf demselben Oberflächenbereich vor dem Ritzen S. 319, Abb. 13). Das bedeutet jedoch, daß beim einnahmen. Weiterhin bewirken die Riefen, daß beim Ummagnetisieren vorwiegend in einer dünnen Ober- Magnetisierungszyklus die Blochwandverschiebungen2. As with the simply oriented, scratches on the sheet metal surface must also be avoided, the doubly oriented sheets the orientation 40 All the more surprising it turned out that one in the beder individual crystallites in the sheet metal structure not ideal. rich in their intervention, very strong plastic deformation that is, the edge of the cube or the [001] direction of the movement of the type described above are the Watt crystals or grains in which the slightest magnetic losses from cube texture sheets not only not This is done, scatters around the ideal location and gives way to an increase, rather than a decrease. Depending on the surface disorientation, once in the sheet plane from the rolling direction to 45 tion and thus the initial level of losses more or less strongly on both sides, and reductions of up to 50 per cent and more are achieved is the (100) area of the predominant others. The different high values of the individual number of crystals by a few or more degrees from sheets of the same composition are thereby increased unscrewed from the sheet metal surface (see: a loss ratio that is roughly the same for all sheets) Auslegeschrift 1261147, panel I; German 50 value lowered under the given conditions 1111225, plate: Orientation of genes essentially only through the chemical to-silicon-iron sheets; Acta Met, 7 [1959], p. 592, composition, e.g. B. by the silicon content, be-Fig. 7 and 8). While with them it is simply true to orient oneself. Through the surface grooves are the aforementioned deviations, the watt losses from litter calibrations from the ideal position, the mechanisms that increase texture sheets at up to 80 to 90% (long of the Köner lie within about 5 °, on the Bloch walls and Christmas tree pattern) in the sense of a Watt losses do not have a serious effect, it is sufficient to change them if they are degraded. The - as can be seen above - the doubly oriented sheets already share a grooves applied in a certain way Orientation of the (100) surface to the sheet metal surface for the formation of these mechanisms for vervon 1 or 2 °, around the watt losses increase sharply 60 coherent large grain surface within allow. It then forms on the top of the sheet metal that is thin, given by the depth of the groove surface or in a thin surface layer of layer in many small, mutually separate areas in the form of the well-known Tannenbaum- mina, in which z. B. the changed Christmas tree patterns with the formation of 90 ° walls that divide the space into a comparatively smaller space Stray fields 65 emerging from surface disorientation spoke as the original Christmas tree pattern largely degrade (Z. angew. Phys., 14 [1962]), on the same surface area before scratching P. 319, fig. 13). However, this means that when you take in. Furthermore, the grooves cause the Reverse magnetization predominantly in a thin upper magnetization cycle the Bloch wall displacements
bereits bei niedrigeren Induktionen abgeschlossen sind als vorher im großflächigen ungestörten Korn. Es resultieren im wesentlichen nur noch von der Zusammensetzung abhängige Minimalverlustwerte. — Auch bei Würfeltexturblechen, deren (lOO)-Kristallflächen nicht desorientiert sind, werden durch die Riefung die Wattverluste gesenkt.are already completed at lower inductions than before in the large-area undisturbed grain. Essentially, only the composition-dependent minimum loss values result. - Even with cube texture sheets whose (100) crystal faces are not disoriented, the Riefung lowered the watt losses.
Es ist zwar bekannt (deutsches Patent 626 673), nicht orientierte Elektrobleche oberflächlich anzuritzen. Jedoch erfolgte dieses Anritzen der Bleche nach dem Walzen und diente dazu, nach der Rekristallisation ein gleichmäßiges, grobkörniges Gefüge zu erzielen. Dabei war der Abstand der aufgebrachten Riefen bedeutend größer als die vorhandene Korngröße.It is known (German patent 626 673) to scratch the surface of non-oriented electrical steel sheets. However, this scratching of the sheets took place after the rolling and was used for this after the recrystallization to achieve a uniform, coarse-grained structure. The distance was the applied Scoring significantly larger than the existing grain size.
Demgegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um einen verformenden Eingriff in Gestalt sehr enger Riefen auf bereits vorliegenden großen Körnern in eine dünne Oberflächenschicht von aus orientierten Kristallen bestehenden Blechen grundsätzlich am fertig geglühten rekristallisierten Blech. Eine nachfolgende Spannungsfreiglühung bei Rekristallisationstemperaturen kann unter Umständen, braucht aber nicht vorgenommen zu werden. Ob sie angewandt werden kann, zeigt ein Probetest an kleinen Streifen.In contrast, the present invention is a deforming engagement in shape very narrow grooves on large grains already present in a thin surface layer of off oriented crystals are basically the same as the completely annealed recrystallized sheet. Subsequent stress relief annealing at recrystallization temperatures can, under certain circumstances, but does not need to be made. A test test shows whether it can be used small stripes.
Bei der erfindungsgemäß angegebenen Ritzung oder Riefung der Blechoberfläche sind an Form und Anordnung der meist sehr großen Würfellagekörner oder -kristalle — sie können bis zu mehreren Quadratzentimetern anwachsen — sowie, bei zufällig gestreckter Ausbildung der Kristalle, an die Richtung der Längsachse der Kristalle zu irgend einer vorgegebenen Richtung keine Forderungen gestellt. Die Riefung soll auch nicht nach vorangegangener Warm- oder Kaltwalzung bei nachfolgender Glühung einer Rekristallisation bzw. Primärrekristallisation zur Erzielung gröberer und in ihrer Kristallitlängsachse in bestimmter Weise ausgerichtete Körner oder Kristalle bewirken, wie das im deutschen Patent 626 673 ausgeführt ist.In the case of the scoring or grooving of the sheet metal surface specified according to the invention, the shape and Arrangement of the mostly very large cube-shaped grains or crystals - they can be up to several square centimeters grow - as well as, with randomly stretched formation of the crystals, to the direction the longitudinal axis of the crystals is not subject to any given direction. the Not even after previous warming or cold rolling with subsequent annealing to achieve a recrystallization or primary recrystallization coarser grains or crystals aligned in their crystallite longitudinal axis in a certain way cause, as stated in German Patent 626,673.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Ergebnisse zeigen die folgenden Beispiele. Es wurden an Baby streif en, die — im fertiggeglühten Zustand in Würfellage rekristallisiert — unterschiedlieh hohe Wattverluste aufwiesen, vor und nach der Riefung mit dem Förster-Ferrographen die Wattverluste bei lOkGauß Aussteuerung (V10-Werte) in Watt pro kg bei 50 Hz gemessen. Bei diesen Streifen lag die [001]-Richtung der Körner oder ihrer Projektion auf die Blechebene innerhalb von etwa 5 Grad Abweichung von der Walzrichtung.The results obtained with the process according to the invention are shown in the following examples. On baby strips, which - recrystallized in a cube-shaped position in the annealed state - had different watt losses, the watt losses were measured with the Förster ferrograph before and after the scoring with a 10k Gaussian modulation (V 10 values) in watts per kg at 50 Hz . In these strips, the [001] direction of the grains or their projection onto the plane of the sheet was within about 5 degrees of deviation from the rolling direction.
V^0 (Ausgangswert): 0,89 W/kg.V ^ 0 (baseline): 0.89 W / kg.
Ritzen mit Stichel, Riefenabstand 0,5 mm, Riefentiefe 20 bis 30 · IO-3 mm. Scratching with stylus, scoring a distance of 0.5 mm, groove depth 20 mm to 30 x IO. 3
Riefenrichtung zur Walzrichtung: auf einer Seite des Streifens quer.Groove direction to the rolling direction: transversely on one side of the strip.
V10 (nach der Ritzung): 0,50 W/kg.V 10 (after scratching): 0.50 W / kg.
Herabsetzung der Verluste um 44% des Ausgangswertes. Reduction of losses by 44% of the initial value.
V10 (Ausgangswert): 0,85 W/kg.V 10 (initial value): 0.85 W / kg.
Dreimaliges Ritzen mit Schmirgel »SiAlOOC« bei einem Anpreßdruck von 0,55 kg/cm2, Riefenrichtung zur Walzrichtung: quer.Scoring three times with emery "SiAlOOC" at a contact pressure of 0.55 kg / cm 2 , scoring direction to the rolling direction: transversely.
Auf der anderen Seite des Streifens: Einmaliges Ritzen mit Schmirgel unter gleichen Bedingungen.On the other side of the strip: One scratch with emery under the same conditions.
V10 (nach der Ritzung): 0,53 W/kg.V 10 (after scratching): 0.53 W / kg.
Herabsetzung der Verluste um 38% des Ausgangswertes. Reduction of losses by 38% of the initial value.
V10 (Ausgangswert): 1,07 W/kg.
Beidseitiges Ritzen mit Stichel.
Ritztiefe: 20 bis 30 · ΙΟ"3 mm.
Riefenstand: 0,5 mm.V 10 (baseline): 1.07 W / kg.
Scoring on both sides with a burin.
Scoring depth: 20 to 30 · ΙΟ " 3 mm.
Scoring: 0.5 mm.
Nach der Ritzung Glühen: 30 min bei 700° C.
V10 (nach der Ritzung und Glühung): 0,58 W/kg.
Herabsetzung der Verluste um 46% des Ausgangswertes. Annealing after the scoring: 30 min at 700 ° C.
V 10 (after scratching and annealing): 0.58 W / kg. Reduction of losses by 46% of the initial value.
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