DE19681215C2

DE19681215C2 - Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit überragender Haftfähigkeit einer isolierenden Überzugsschicht auf einem nicht orientierten Elektrostahlblech

Info

Publication number: DE19681215C2
Application number: DE19681215T
Authority: DE
Inventors: Byung Keun Bae; Sam Kyu Chang; Jong Soo Woo; Wun Gul Lee
Original assignee: Pohang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Posco Co Ltd
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1996-06-01
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2016-06-02
Also published as: KR970043178A; KR100240995B1; CN1060815C; DE19681215T1; JP3176933B2; CN1175979A; WO1997022723A1; US5803988A; RU2134727C1

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit überragender Haftfähigkeit einer isolierenden Überzugsschicht auf einem nicht orientierten Elektrostahlblech nach den Patentansprüchen 1 und 3.

Das nicht orientierte Elektrostahlblech wird als Eisenkern für elektrische Maschi nen wie Elektromotoren, elektrische Generatoren, Transformatoren od. dgl. ver wendet. Der Eisenkern wird im allgemeinen hergestellt durch Ausstanzen von Elektrostahlblechen und Aufeinanderschichtung derselben.

Wenn der Eisenkern durch Übereinanderschichtung gebildet wird, so wird jedes Blech mit einer Isolierschicht überzogen, um jedes Blech zu isolieren und dadurch die Wirbelströme zu reduzieren.

Im allgemeinen setzen sich die Eisenverluste des nicht orientierten Elektrostahl blechs aus Wirbelstromverlusten und Hystereseverlusten zusammen, und diese Eisenverluste können in der Größeneinheit Watt gemessen werden.

Die wichtigsten Faktoren, welche den Wirbelstrom beeinflussen, sind der elektri sche Isolationsgrad der isolierenden Überzugsschicht, die Dicke der Stahlbleche und deren Zusammensetzung.

Insbesondere in dem Fall, daß eine Energieersparnis notwendig ist, oder wenn das Stahlblech als Kern für Hochfrequenzprodukte verwendet wird, ist es absolut notwendig, den Wirbelstrom zu reduzieren.

Deshalb wird in der deutschen Auslegeschrift 21 14 949 vorgeschlagen, ein nicht orientiertes Elektrostahlblech mit 0,1 bis 3,0 Gew.-% Al, das u. a. den Bearbei tungsschritten des Warmwalzens, Beizens, Kaltwalzens und einer Zwischenwär mebehandlung unterzogen worden ist, mit einer elektrischen Isolatorschicht zu überziehen. Die Wirbelstromverluste des Stahlblechs werden dabei reduziert, weil die einzelnen Kernbleche eines geschichteten Kernpakets gegeneinander isoliert sind. Weitere Einzelheiten der Isolierung sind diesem Dokument nicht zu entneh men.

Letzteres trifft auch auf die Lehre der europäischen Offenlegungsschrift 0 684 320 zu, wo ein Herstellungsverfahren für ein Elektrostahlblech mit folgenden Be standteilen offenbart ist: Bis zu 0,01 Gew.-% von C; 0,20-1,35 Gew.-% von Si; 0,10-0,45 Gew.-% Al; 0,10-1,0 Gew.-% von Mn; bis zu 0,015 Gew.-% von S. bis zu 0,006 Gew.-% von N; bis zu 0,07 Gew.-% von Sb; bis zu 0,12 Gew.-% von Sn. Besondere Maßnahmen zur Verbesserung der Isolationsfähigkeit werden hier je doch nicht vorgeschlagen.

Indessen wird eine isolierende Überzugsschicht, welche auf die Oberfläche des Elektrostahlblechs aufgetragen wird, in organische Überzugsstoffe, anorganische Überzugsstoffe und zusammengesetzte, organisch-anorganische Überzugsstoffe eingeteilt. Wenn die Dicke der isolierenden Schicht vergrößert wird, reduziert sich der Wert des Leckstroms.

Wenn die Eisenverluste, insbesondere die Wirbelstromverluste, reduziert werden sollen, sollte die Isolationsschicht fest auf der Oberfläche des Stahlblechs anhaf ten. Die Ursache liegt darin, daß die Isolationsfestigkeit herabgesetzt wird und die magnetischen Eigenschaften verschlechtert werden, falls sich die Isolations schicht während des Ausstanzens oder während einer Hitzebehandlung ablöst. Außerdem können die abgelösten Stückchen Unregelmäßigkeiten in dem betref fenden Gerät verursachen und die Umgebung kann verunreinigt werden.

Typische Verfahren zur Verbesserung der Haftfähigkeit der aufgetragenen Isolati onschicht eines nicht orientierten Elektrostahlblechs sind in dem US-Patent 3,853,971 und in der Offenlegungsschrift Nr. Sho-60-38069 einer japanischen Patentanmeldung offenbart. Bei diesem Verfahren wird die Zusammensetzung der isolierenden Überzugsschicht kontrolliert, wobei die Haftfähigkeit der isolierenden Überzugsschicht verbessert wird.

Bei diesem herkömmlichen Verfahren existieren jedoch Grenzen für eine Verbes serung der Haftfähigkeit der isolierenden Schicht.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesse rung der Haftfähigkeit einer Oberfläche eines nicht orientierten Elektrostahlblechs zur Verfügung zu stellen, wobei die Glühbedingungen eines kalt gewalzten Stahl blechs in geeigneter Form kontrolliert werden, um eine dichte, oberflächige Oxid schicht auszubilden, so daß die Haftfähigkeit der isolierenden Schicht verbessert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3.

Zur Lösung des obigen Problems umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit überragender Haftfähigkeit einer isolierenden Überzugsschicht auf einem nicht orientierten Elektrostahlblech nach Patentan spruch 3 die Schritte:

- Herstellen einer aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzten Stahl bramme (in Gew.-%): 0,05% oder weniger von C; 3,5% oder weniger von Si; 1,5% oder weniger von Mn; 0,15% oder weniger von P; 0,015% oder weniger von S; 1,0% oder weniger von Al; einem oder mehreren, aus einer Gruppe ausgewählten Elementen (bestehend aus 0,03-0,30% von Sn; 0,03- 0,3% von Sb; 0,03-1,0% von Ni und 0,03-0,50% von Cu); Fe als Hauptbestandteil sowie weiteren, unvermeidbaren Verunreinigungen;
- abermaliges Erhitzen der Stahlbramme und Durchführen eines Heißwalz schritts, um ein heißgewalztes Stahlblech zu erzeugen;
- Beizen des heißgewalzten Stahlblechs nach einem Glühschritt oder ohne das heißgewalzte Stahlblech zu glühen;
- Kaltwalzen des gebeizten, heißgewalzten Stahlblechs;
- Anwendung eines Niedertemperatur-Glühschritts auf das kaltgewalzte Stahlblech bei einer Temperatur von 750-850°C für einen Zeitraum von 30 Sekunden bis zu 5 Minuten unter einer feuchten Atmosphäre mit einem Taupunkt von 25-65°C;
- Anwendung eines Hochtemperatur-Glühschritts auf das bei einer niedrigen Temperatur geglühte, kaltgewalzte Stahlblech bei einer Temperatur von 800-1070°C für einen Zeitraum von 10 Sekunden bis zu 3 Minuten unter einer trockenen Atmosphäre mit einem Taupunkt von 0°C oder weniger;
- Auftrag einer isolierenden Überzugsschicht auf die Oberflächen des bei einer hohen Temperatur geglühten Stahlblechs, und Anwendung einer härtenden Hitzebehandlung auf das Stahlblech.

Im folgenden sind die Anteile der Elemente auf Gewichts-% bezogen.

Kohlenstoff (C) verursacht eine magnetische Alterung, d. h., eine Herabsetzung der magnetischen Eigenschaften. Falls der Kohlenstoffgehalt einen Wert von 0,05% überschreitet, verbleibt eine große Menge von C, selbst wenn während eines Niedertemperaturglühens eine Entkohlung unter feuchter Atmophäre durchgeführt wurde, und deshalb werden die magnetischen Eigenschaften verschlechtert. Aus diesem Grund sollte der Anteil des C vorzugsweise auf 0,05% begrenzt werden.

Si erhöht den spezifischen, elektrischen Widerstand, wodurch die Wirbelströme reduziert werden, und bildet außerdem ein härtendes Element für den Stahl. Falls sein Anteil einen Wert von 3,5% überschreitet, wird die Kaltwalzfähigkeit ver schlechtert, und deshalb sollte der Si-Gehalt vorzugsweise auf 3,5% oder weniger begrenzt werden.

Auch Mn erhöht den spezifischen, elektrischen Widerstand und führt somit zu ei ner Herabsetzung der Eisenverluste. Falls dieses Element jedoch in einer über mäßigen Menge hinzugefügt wird, verschlechtert sich die Kaltwalzfähigkeit und das Gefüge wird beeinträchtigt. Deshalb sollte es vorgezogen werden, den Anteil von Mn auf 1,5% oder weniger zu begrenzen.

Al erhöht den spezifischen elektrischen Widerstand ebenfalls und führt so zu einer Erniedrigung der Eisenverluste und wirkt deoxidierend auf den Stahl. Deshalb darf dieses Element bis zu einem Maximum von 1,0% enthalten sein.

P erhöht ebenfalls den spezifischen elektrischen Widerstand und veranlaßt das Gefüge mit einer magnetisch vorteilhaften Fläche {100}, gut zu wachsen. Falls sein Anteil zu hoch ist, wird dieses Element an den Korngrenzen abgeschieden, um den Stoff zu härten, und demzufolge treten während des Kaltwalzens Risse auf. Aus diesem Grund sollte man den P-Anteil auf 0,15% oder weniger begren zen.

S beeinflußt die magnetischen Eigenschaften des Stahlblechs ungünstig und sollte deshalb in dem kleinstmöglichen Anteil enthalten sein. Ihm wird ein maxima ler Gehalt von 0,015% zugestanden.

Sn wird an den Korngrenzen abgeschieden, um die Größe der Körner zu beein flussen, und hemmt das Wachstum des Gefüges mit einer magnetisch ungünsti gen Fläche {222}. Falls sein Anteil niedriger ist als 0,03%, ist seine Wirkung un zureichend, während bei einem Anteil von mehr als 0,30% die Kaltwalzbarkeit beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund sollte der Anteil des Sn vorzugsweise auf 0,03-0,30% begrenzt sein.

Sb wird an den Korngrenzen abgeschieden, um das Wachstum des Gefüges mit einer magnetisch ungünstigen Fläche {222} zu hemmen. Falls sein Anteil weniger als 0,03% beträgt, ist seine Wirkung unzureichend, während bei einem Anteil von mehr als 0,30% die Kaltwalzbarkeit beeinträchtigt wird. Deshalb sollte der Sb- Anteil vorzugsweise auf 0,03-0,30% begrenzt werden.

Ni verbessert das Gefüge und erhöht den spezifischen elektrischen Widerstand, um die Eisenverluste herabzusetzen. Falls sein Anteil weniger als 0,03% beträgt, ist seine Wirkung unzureichend, während bei einem Anteil von mehr als 1,0% kein merklicher Effekt durch die Hinzufügung auftritt. Deshalb sollte der Anteil des Ni vorzugsweise auf 0,03-1,0% begrenzt werden.

Cu verstärkt den Widerstand gegen Korrosion und verursacht die Bildung von grobkörnigen Sulfiden, so daß ein grobkörniges Gefüge entsteht. Außerdem be günstigt Cu das Wachstum des Gefüges mit der magnetisch vorteilhaften Fläche {200}. Falls sein Anteil niedriger ist als 0,03%, ist seine Wirkung unzureichend, während bei einem Anteil von mehr als 0,5% während des Heißwalzens Risse in dem Stahlblech auftreten können. Deshalb sollte der Anteil des Cu vorzugsweise auf 0,03-0,5% begrenzt werden.

Als unvermeidliche Verunreinigungen sollen N und O genannt werden.

N kann bis zu 0,008% toleriert werden, während O in einem möglichst kleinen Anteil enthalten sein sollte. Dies dient dazu, die Reinheit des Stahls zu verbessern und das Wachstum der Körner vorteilhaft zu beeinflussen. O kann bis zu einem Anteil von 0,005% toleriert werden.

Nun sollen die Herstellungsbedingungen für das nicht orientierte Elektrostahlblech beschrieben werden.

Die Stahlbramme, welche sich wie oben beschrieben zusammensetzt, wird einem abermaligen Erhitzen und einem Heißwalzen unterzogen.

Die Aufheiztemperatur der Bramme sollte vorzugsweise 1100-1300°C betragen und die abschließende Heißwalztemperatur vorzugsweise 700-950°C. Die Wic keltemperatur für das heißgewalzte Stahlblech sollte vorzugsweise bei 500-800°C liegen.

Das heißgewalzte Stahlblech wird nach einem Glühschritt gebeizt oder ohne einen Glühschritt durchzuführen.

Sofern das heißgewalzte Stahlblech geglüht wird, sollte die Glühtemperatur sich vorzugsweise zwischen 800-1150°C befinden.

Nach dem Beizen wird das Stahlblech einem Kaltwalzschritt unterzogen.

Bei dem Kaltwalzschritt kann das einmalige Walzen angewendet werden oder das zweimalige Kaltwalzen einschließlich eines zwischenzeitlichen Glühens.

Als nächstes wird das kaltgewalzte Stahlblech einem Niedertemperaturglühen bei einer Temperatur von 750-850°C für einen Zeitraum von 30 Sekunden bis zu 5 Minuten unter einer feuchten Atmosphäre mit einem Taupunkt von 25-65°C un terzogen. Daraufhin wird das kaltgewalzte Stahlblech einem Hochtemperaturglü hen bei einer Temperatur von 800-1070°C für 10 Sekunden bis zu 3 Minuten unter einer trockenen Atmophäre mit einem Taupunkt von 0°C oder niedriger ausgesetzt.

Wenn das Niedertemperaturglühen des kaltgewalzten Stahlblechs unter den obi gen Bedingungen durchgeführt wird, bildet sich eine dichte Oxidschicht. Dank die ser dichten Oxidschicht wird die isolierende Schicht vor einem Abschälen bewahrt.

Falls indessen während des Hochtemperaturglühens die Glühtemperatur unter halb von 800°C oder oberhalb von 1070°C liegt, oder falls das Glühen unter ei ner nicht oxidierenden Atmosphäre für mehr als 3 Minuten durchgeführt wird, ist die entstandene Oxidschicht schwach und hart und wird spröde. Falls andrerseits das Stahlblech für weniger als 10 Sekunden geglüht wird, so wird der Rekristalli sationseffekt des Stahls unzureichend, und demzufolge steigen die Eisenverluste an. Aus diesem Grund sollte das Hochtemperaturglühen vorzugsweise bei einer Temperatur von 800-1070°C für einen Zeitraum von 10 Sekunden bis zu 3 Minu ten unter einer trockenen, nicht oxidierenden Atmosphäre mit einem Taupunkt von 0°C oder niedriger durchgeführt werden.

Dies bedeutet, daß, falls das Niedertemperaturglühen und das Hochtempera turglühen auf das kaltgewalzte Stahlblech gemäß den oben beschriebenen Be dingungen angewendet werden, sich dann während des Niedertemperaturglühens eine anorganische Oxidschicht wie SiO₂ mit einer geeigneten Dicke bildet, wäh rend im Verlauf des Hochtemperaturglühens die Oxidschicht intakt gehalten wird, ohne im Zuge der Reduktionsreaktion zerstört zu werden.

Falls eine isolierende Überzugsschicht auf das glühende Blech aufgetragen wird, auf welchem sich die oben beschriebene, oberflächige Oxidschicht ausbilden konnte, so ist der Widerstand gegen ein Abschälen verbessert.

Falls der Anteil von C mehr als 0,005% beträgt, so wird während der Herstellung des nicht-orientierten Elektrostahlblechs das kaltgewalzte Stahlblech üblicherwei se zum Zweck der Entkohlung geglüht. Falls jedoch der Anteil des C 0,005% oder weniger beträgt, sollte das kaltgewalzte Stahlblech sowohl einem Niedertempera turglühen als auch einem Hochtemperaturglühen unterzogen werden.

Daraufhin wird das geglühte Stahlblech mit einem organischen, anorganischen oder zusammengesetzten, organisch-anorganischen Stoff überzogen, und schließlich wird eine härtende Hitzebehandlung durchgeführt, wobei ein nicht- orientiertes Elektrostahlblech mit einer überragenden Haftfähigkeit der isolieren den Überzugsschicht erhalten wird.

Die härtende Hitzebehandlung sollte vorzugsweise bei einer Temperatur von 200- 800°C für 10 Sekunden oder länger durchgeführt werden. Falls die Tempratur bei der härtenden Hitzbehandlung zu niedrig ist, muß die Behandlungszeit ausge dehnt werden, während bei einer zu hohen Tempratur die Behandlungszeit abge kürzt werden muß.

Nun soll die vorliegende Erfindung anhand tatsächlicher Beispiele erläutert wer den:

Beispiel 1

Stahlbrammen mit den Zusammensetzungen gemäß der folgenden Tabelle 1 wurden vorgefertigt. Daraufhin wurden diese Stahlbrammen auf 1230°C aufge heizt und auf eine Dicke von 2,1 mm heißgewalzt. Anschließend wurden die heiß gewalzten Bleche bei einer Tempratur von 650°C aufgewickelt.

Die solchermaßen aufgewickelten, heißgewalzten Bleche wurden bei einer Tem peratur von 1000°C für einen Zeitraum von 5 Minuten unter einer Stickstoffatmo sphäre geglüht und sodann in einer Chlorsäurelösung gebeizt. Die solchermaßen gebeizten, heißgewalzten Stahlbleche wurden kaltgewalzt, und schließlich wurden die Walzöle mittels einer alkalischen Lösung entfernt. Die auf diesem Weg von den Walzölen befreiten, kaltgewalzten Stahlbleche ließ man Niedertemperatur- und Hochtemperaturglühschritte gemäß den in der folgenden Tabelle 2 dargeleg ten Bedingungen durchlaufen.

Während des Niedertemperaturglühens bestand die Atmosphäre aus einem Gas gemisch mit 20% Wasserstoff und 80% Stickstoff.

Die solchermaßen geglühten Stahlbleche wurden mit einem anorganischen Über zugsmaterial beschichtet und einer härtenden Hitzebehandlung bei einer Tempe ratur von 300°C für 30 Sekunden unterzogen.

Für die im Rahmen des oben beschriebenen Verfahrens erhaltenen Teststücke wurden die Eisenverluste und die Haftfähigkeit der isolierenden Überzugsschicht untersucht und die Ergebnisse in der unten folgenden Tabelle 2 zusammenge stellt.

Die Haftfestigkeit der isolierenden Überzugsschicht wurde anhand von Biegever suchen ermittelt. Je kleiner der Biegeradius, desto besser die Haftfestigkeit.

Tabelle 1

Tabelle 2

Wie in der obigen Tabelle 2 wiedergegeben, zeigten die erfindungsgemäßen Werkstoffe 1-6, welche den Bedingungen der vorliegenden Erfindung entspra chen, niedrige Eisenverluste sowie eine überragende Haftfestigkeit der isolieren den Überzugsschicht gegenüber den Vergleichswerkstoffen 1-6, welche von den erfindungsgemäßen Bedingungen abwichen.

Beispiel 2

Stahlbrammen wurden vorbereitet, welche sich zusammensetzten aus (in Ge wichts-%): 0,003% von C; 0,65% von Si; 0,06% von P; 0,003% von S; 0,35% von Al; 0,0015% von N; 0,0012% von O; und Fe als Hauptlegierungsbestandteil. Daraufhin wurden die Stahlbrammen abermals auf eine Temperatur von 1180°C erhitzt und heißgewalzt auf eine Dicke von 2,2 mm bei einer abschließenden Walztemperatur von 820°C. In einem folgenden Schritt wurden die heißgewalzten Stahlbeche bei einer Temperatur von 710°C aufgewickelt.

Die heißgewalzten Stahlbleche wurden bei einer Temperatur von 850°C für 3 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre geglüht und im Anschluß daran gebeizt.

Die gebeizten Stahlbleche wurden kaltgewalzt auf eine Stärke von 0,5 mm. Als nächstes wurden die Walzöle unter Verwendung einer alkalischen Lösung ent fernt, und sodann wurde ein Niedertemperatur- und ein Hochtemperaturglühschritt durchgeführt bei Glühbedingungen gemäß der unten folgenden Tabelle 3.

Während des Niedertempraturglühens bestand die Atmosphäre aus einem Gas gemisch mit 25% Wasserstoff und 75% Stickstoff.

Anschließend wurden die geglühten Stahlbleche mit einem zusammengesetzten, organisch-anorganischen Beschichtungsmaterial überzogen und schließlich ließ man sie eine härtende Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 750°C für 15 Sekunden unter einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff durchlaufen.

Die im Rahmen des oben beschriebenen Verfahrens erhaltenen Probestücke wurden hinsichtlich der Eisenverluste und der Haftfestigkeit der isolierenden Über zugsschicht untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusam mengestellt.

Die Haftfestigkeit der isolierenden Überzugsschicht wurde mittels Biegeversuchen ermittelt. Je kleiner der Biegeradius, desto besser die Haftfestigkeit.

Tabelle 3

Wie in der obigen Tabelle 3 wiedergegeben, zeigten die erfindungsgemäßen Werkstoffe 7-8, welche den Bedingungen der vorliegenden Erfindung entspra chen, niedrige Eisenverluste sowie eine überragende Haftfestigkeit der isolieren den Überzugsschicht gegenüber den Vergleichwerkstoffen 7-9, welche von den Vorgaben der gegenwärtigen Erfindung abwichen.

Dies bedeutet, falls während des Niedertemperaturglühens der Taupunkt unter halb des von der gegenwärtigen Erfindung vorgesehenen Wertes lag (Vergleichswerkstoff 7), und falls die Glühtemperatur zu niedrig war (Vergleichswerkstoff 8), waren die während des Glühens ausgebildeten Oxid schichten unzureichend oder gebrochen, mit dem Ergebnis, daß die Haftfestigkeit der isolierenden Überzugsschicht deutlich herabgesetzt war. Falls weiterhin wäh rend des Hochtemperaturglühens der Taupunkt einen Wert von 0°C überschritt (Vergleichswerkstoff 9) waren die während des Glühens gebildeten Oxidschichten unzureichend oder gebrochen mit dem Ergebnis, daß die Haftfestigkeit der isolie renden Überzugsschicht deutlich herabgesetzt war.

Beispiel 3

Stahlbrammen wurden vorbereitet, welche gemäß der unten folgenden Tabelle 4 zusammengesetzt waren. Daraufhin wurden diese Stahlbrammen auf eine Tem peratur von 1200°C erhitzt und anschließend heißgewalzt auf eine Dicke von 2,0 mm. Als nächstes wurden die heißgewalzten Bleche bei einer Temperatur von 700°C aufgewickelt.

Die solchermaßen aufgewickelten, heißgewalzten Stahlbleche wurden bei einer Temperatur von 1020°C für 5 Minuten unter einer Stickstoffatmosphäre geglüht. Dann wurden sie in einer Chlorsäurelösung gebeizt.

Die auf diesem Weg gebeizten, heißgewalzten Stahlbleche wurden kaltgewalzt auf eine Dicke von 0,5 mm, und anschließend wurden die Walzöle unter Verwen dung einer alkalischen Lösung entfernt. Sodann wurde ein Niedertemperatur- und ein Hochtemperaturglühschritt bei in der folgenden Tabelle 5 zusammengestellten Bedingungen durchgeführt.

Während des Niedertemperaturglühens bestand die Atmosphäre aus einem Gas gemisch mit 25% Wasserstoff und 75% Stickstoff.

Während des Hochtemperaturglühens bestand die Atmosphäre aus einem Gas gemisch mit 20% Wasserstoff und 80% Stickstoff.

Die demgemäß geglühten Stahlbleche wurden mit einem anorganischen Be schichtungsmaterial überzogen und schließlich einer härtenden Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 690°C für 20 Sekunden unter einer Atmosphäre aus 100% Stickstoff ausgesetzt.

Die gemäß der oben beschriebenen Art hergestellten Probestücke wurden hin sichtlich ihrer Eisenverluste und der Haftfestigkeit der isolierenden Überzugs schichten untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 eingetragen.

Zur Ermittlung der Haftfestigkeiten der isolierenden Überzugsschichten wurden Biegetests durchgeführt.

Tabelle 4

Tabelle 5

Wie in der obigen Tabelle 5 zusammengestellt, zeigten die erfindungsgemäßen Werkstoffe 9-13, welche den Bedingungen der vorliegenden Erfindung entspra chen, niedrige Eisenverluste sowie eine überragende Haftfestigkeit der isolieren den Überzugsschicht gegenüber den Vergleichswerkstoffen 10-12, welche von den erfindungsgemäßen Bedingungen abwichen.

Beispiel 4

Stahlbrammen wurden vorbereitet, welche sich zusammensetzten aus (in Ge wichts-%): 0,004% von C; 1,15% von Si; 1,12% von Mn; 0,05% von P; 0,003% von S; 0,33% von Al; 0,002% von N; 0,0021% von O; 0,11% von Sn; 0,25% von Ni; 0,27% von Cu sowie Fe als Hauptlegierungsbestandteil. Die Stahlbram men wurden abermals auf eine Temperatur von 1160°C aufgeheizt und anschlie ßend heißgewalzt auf eine Dicke von 2,0 mm bei einer abschließenden Walztem peratur von 850°C. Sodann wurden sie bei einer Temperatur von 750°C aufge wickelt.

Die heißgewalzten Stahlbleche wurden bei einer Temperatur von 850°C für 5 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre geglüht. Anschließend wurden sie in einer Chlorsäurelösung gebeizt.

Die auf diesem Weg gebeizten Stahlbleche wurden kaltgewalzt auf eine Dicke von 0,47 mm, und daraufhin wurden die Walzöle unter Verwendung einer alkalischen Lösung entfernt. Sodann unterzog man die Bleche einem Niedertemperatur- und einem Hochtemperaturglühschritt bei Konditionen gemäß der unten folgenden Tabelle 6.

Während des Niedertemperaturglühens bestand die Atmosphäre aus einem Gas gemisch mit 20% Wasserstoff und 80% Stickstoff. Während des Hochtempera turglühens bestand die Atmosphäre aus einem Gasgemisch mit 40% Wasserstoff und 60% Stickstoff.

Tabelle 6

Wie in der obigen Tabelle 6 wiedergegeben, zeigten die erfindungsgemäßen Werkstoffe 14-15, bei welchen der Taupunkt den Bedingungen der vorliegenden Erfindung entsprach, niedrige Eisenverluste und überragende Haftfestigkeiten der isolierenden Überzugsschichten gegenüber dem Vergleichswerkstoff 13, bei wel chem der Taupunkt von den Bedingungen der gegenwärtigen Erfindung abwich.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung während der Herstellung des nichtorientierten Elektrostahlblechs das Glühen des kaltgewalzten Stahlbechs in geeigneter Form kontrolliert, und dadurch bildet sich eine dichte Oxidschicht auf dessen Oberfläche aus. Infolgedessen wird die Haftfestigkeit der isolierenden Überzugsschicht, welche die Eisenverluste, insbesondere die Wir belstromverluste, beeinflußt, verbessert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit überragender Haftfähigkeit einer isolierenden Überzugsschicht auf einem nicht orientierten Elektro stahlblech, umfassend die Schritte:

- Herstellen einer aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzten Stahlbramme (in Gew.-%): 0,05% oder weniger von C; 3,5% oder weniger von Si; 1,5% oder weniger von Mn; 0,15% oder weniger von P; 0,015% oder weniger von S; 1,0% oder weniger von Al; Fe als Hauptbestandteil sowie weiteren, unvermeidbaren Verunreini gungen;
- Abermaliges Erhitzen der Stahlbramme und Durchführen eines Heißwalzschritts, um ein heißgewalztes Stahlblech zu erzeugen;
- Beizen des heißgewalzten Stahlblechs nach einem Glühschritt oder ohne das heißgewalzte Stahlblech zu glühen;
- Kaltwalzen des gebeizten, heißgewalzten Stahlblechs, um ein kalt gewalztes Stahlblech zu erzeugen;
- Anwendung eines Niedertemperatur-Glühschritts auf das kaltge walzte Stahlblech bei einer Temperatur von 750-850°C für 30 Se kunden bis zu 5 Minuten unter einer feuchten Atmosphäre mit einem Taupunkt von 25-65°C;
- Anwendung eines Hochtemperatur-Glühschritts auf das bei einer niedrigen Temperatur geglühte, kaltgewalzte Stahlblech bei einer Temperatur von 800-1070°C für 10 Sekunden bis zu 3 Minuten unter einer trockenen Atmosphäre mit einem Taupunkt von 0°C oder weniger, um ein bei einer hohen Temperatur geglühtes Stahlblech zu erzeugen; und
- Auftrag einer isolierenden Überzugsschicht auf Oberflächen des bei einer hohen Temperatur geglühten Stahlblechs, und Anwendung ei ner härtenden Hitzebehandlung auf das Stahlbech.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß C in einer Men ge von 0,005% oder weniger enthalten ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit überragender Haftfähigkeit einer isolierenden Überzugsschicht auf einem nicht orientierten Elektro stahlblech, umfassend die Schritte:

- Herstellen einer aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzten Stahlbramme (in Gew.-%): 0,05% oder weniger von C; 3,5% oder weniger von Si; 1,5% oder weniger von Mn; 0,15% oder weniger von P; 0,015% oder weniger von S; 1,0% oder weniger von Al; ei nem oder mehreren, aus einer Gruppe ausgewählten Elementen (bestehend aus 0,03-0,30% von Sn; 0,03-0,3% von Sb; 0,03- 1,0% von Ni und 0,03-0,50% von Cu); Fe als Hauptbestandteil sowie weiteren, unvermeidbaren Verunreinigungen;
- Abermaliges Erhitzen der Stahlbramme und Durchführen eines Heißwalzschritts, um ein heißgewalztes Stahlblech zu erzeugen
- Beizen des heißgewalzten Stahlblechs nach einem Glühschritt oder ohne das heißgewalzte Stahlblech zu glühen;
- Kaltwalzen des gebeizten, heißgewalzten Stahlblechs, um ein kalt gewalztes Stahlblech zu erzeugen;
- Anwendung eines Niedertemperatur-Glühschritts auf das kaltge walzte Stahlblech bei einer Temperatur von 750-850°C für 30 Se kunden bis zu 5 Minuten unter einer feuchten Atmosphäre mit einem Taupunkt von 25-65°C;
- Anwendung eines Hochtemperatur-Glühschritts auf das bei einer niedrigen Temperatur geglühte, kaltgewalzte Stahlblech bei einer Temperatur von 800-1070°C für 10 Sekunden bis zu 3 Minuten unter einer trockenen Atmosphäre mit einem Taupunkt von 0°C oder weniger, um ein bei einer hohen Temperatur geglühtes Stahlblech zu erzeugen; und
- Auftrag einer isolierenden Überzugsschicht auf Oberflächen des bei einer hohen Temperatur geglühten Stahlblechs, und Anwendung ei ner härtenden Hitzebehandlung auf das Stahlblech.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß C in einer Men ge von 0,005% oder weniger enthalten ist.