DE2114949A1 - Herstellungsverfahren für kaltgewalzte, ungerichtete Elektro bleche - Google Patents

Description

• Herstellungsverfahren für kaltgewalzte, ungerichtete Elektrobleche Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für kaltgewalze, ungerichtete Elektrobleche hoher magnetischer Güte mit 1,0 - 4,0 Gewichts- Silicium, 0,1 - 3,0 Gewichts-% säurelöslichtes Aluminium, Rest im wesentlichen Eisen und Verunreinigunwonach nach dem Warmwalzen ein teilweises Gluhen erfolgt, worauf das teilweise geglühte Blech sauer gewaschen wird und worauf sich an diese Wäsche mindestens ein Kaltwalzstich sowie eine Wärmebehandlung anschliepen.
• Elektrobleche bestehen weitgehend aus Siliciumstahl und werden in gropem Umfang als Kernbleche für elektrische Maschinen und Geräte benutzt. Die zahlreichen Arten von Elektroblechen werden nach den angewandten Walzverfahren, der Walzausrichtung, der Formgebung und anderen Kenngröpen eingeteilt, etwa in warmgewalzte Siliciumstahlbleche, warmgewalzte und geschweipte, ungerichtete Siliciumstahlbänder, kaltgewalzte, ungerichtete Silicium stahlbänder, kaltgewalzte, gerichtete Siliciumstahlbänder.
• Im allgemeinen sollen solche Elektrobleche verschiedene Kenn- |größen haben, unter denen vor allem die magnetischen Eigenschaften eine hohe Güte haben sollen. Diese Elektrobleche werden nach dem jeweiligen Eisenverlust eingeteilt.
• Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften mup der Eisenverlust herabgesetzt werden. Da sich der Eisenverlust aus dem 1Hysteresisverlust sowie dem Wirbelstromverlust zusammensetzt, müssen beide Verlustgröpen herabgesetzt werden. Zur Herabsetzung des Hysteresisverlustes müssen die Fehler in dem Stahlblech ver-l ringert werden, die bspw. auf rekristallisierte Kornbereiche, Ausscheidungen von Verunreinigungen und Spannungen infolge der Herstellung zurückgehen. Ferner soll die Gesamtstruktur, die auf der Richtungsverteilung der Kristalle des Stahlblechs beruht, eine bevorzugte Ausrichtung entsprechend den magnetischen Eigenschaften aufweisen.
• Andererseits mup zur Herabsetzung des Wirbelstromverlustes das Stahlblech mit einer elektrischen Isolatorschicht überzogen werden, damit die einzelnen Kernbleche eines geschichteten Kern-t pakets gegeneinander isoliert sind. Das Stahlblech soll Legie-Irungszusätze enthalten, die den spezifischen elektrischen Wider stand des Stahlblechs selbst erhöhen, also Silicium und Alumini-| um; ferner soll das Stahlblech möglichst dünn sein.
• Zur Herstellung kaltgewalzter, ungerichteter Elektrobleche als einer Sorte von Elektroblechen kommen verschiedene Herstellungsverfahren im Hinblick auf die genannten Gesichtspunkte inbetracht, damit vor allem die magnetischen Kenngröpen in der gewEinschten Weise erzielt werden. Ein Qrundverfahren zur Herstellung kaltgewalzter, ungerichteter Elektrobleche ist das sog. Ein-Stich-Kaltwalzverfahren, nach dem warmgewalzte Bunde, die aus Brammen mit nicht mehr als 4,0 $ Si, 0,1 bis 3,0 % säurelöslichem Aluminium (sol Al) und einem möglichst geringen Anteil anderer Verunreinigungen gewalzt sind, in dem erfordergleichen Ausmap geglüht und danach auf die gewünschte Blechdicke kaltgewalzt werden. Schlieplich erfolgt ein Blankglühen im Durchlauf oder ein Kis-tengluhen. Wenn man Elektrobleche höherer Güte mit gröperen Kristallkörnern zwecks Verringerung des Eisen-! verlustes haben will, steht eine andere Arbeitsweise zur Verfügung, das sog. Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren, das einen Kaltwalzstich und einen Dressierstich umfapt. Danach werden die warmgewalzten Bunde nach dem erforderlichen Glühen in zwei Stichen auf die gewünschte Dicke kaltgewalzt, wobei ein ZwischeaL glühen erfolgt und zum Schlup ein kontinuierliches Blankglühen oder ein Kistenglühen durchgeführt wird. Ein kaltgewalztes, ungerichtetes Elektroblech, das nach einem dieser Verfahren hergestellt ist, besitzt nicht den gewünschten Eisenverlustwert, besonders in einem Magnetfeld hoher Intensität. Dies ist in folgendem begründet: solche Elektrobleche werden nach den japanischen Industrienormen eingeteilt. Die Eisenverlustwerte für diese Einteilung sind im Hinblick auf die Erzeugnisse der genannten Verfahren bemessen, so daß die Prüfung mit einem Wert W10/50 (Eisenverlust bei einer magnetischen Flupdichte von 10kG bei einer Frequenz von 50Hz) erfolgt, wogegen der Wert W14/50 (Eisenverlust bei einer magnetischen Flupdichte von 15kG bei einer Frequenz von 50Hz) also bei einer höheren Feldintensität als Bezugsgröpe dient. Die Eisenverlustwerte sind also auf geringere magnetische Flupdichten bezogen als sie im praktischen Betrieb von Elektroblechen innerhalb von Eisenkernen elektrischer Maschinen und Geräte auftreten, insbesondere in Rotoren.
• Infolgedessen steigt der Eisenverlust von kaltgewalzten, ungerichteten Elektroblechen mit zunehmender magnetischer Flupdichte merklich an, wenn das Stahlblech als Kernwerkstoff in einem Rotor im Einsatz ist. Im einzelnen läpt die Beziehung zwischen der magnetischen Flupdichte und dem Eisenverlust ein meddiches Ansteigen desselben erkennen, wenn die magnetische Flupdichte höhere Werte als 15kG annimmt, wie dies in starken Magnetfeldern der Fall ist.
• Insgesamt ist es sehr schwierig,kaltgewalzte, ungerichtete Elektrobleche herzustellen, die für die Eisenkerne in den Rotoren elektrischer Maschinen brauchbar sind.
• Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungst verfahrens für solche Elektrobleche, das eine merkliche Verringerung des Anstiegs des Eisenverlustes bei hoher magnetischer Flupdichte sicherstellt. Das Verfahren nach der Erfindung soll zu Elektroblechen mit überragenden Eigenschaften bei hoher magnetischer Flupdichte führen.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dap vor dem Kaltwalzen eine teilweise Entkohlung des Blechs erfolgt, daß im Anschluß an die Entkohlungsbehandlung und vor dem Kaltwalzen die innere Oxidschicht von der Oberfläche des Blechs entfernt wird und dap die Wärmebehandlung im Anschlup an das Kaltwalzen in einer Atmosphäre mit einem Verhältnis des Wasserdampfpartialdrucks zum Wasserstoffpartialdruck von weniger als 0,05 durchgeführt wird, damit sich keine weitere innere Oxidschicht ausbilden kann.
• Das Verfahren nach der Erfindung führt zu Elektroblechen der genannten Art, bei denen der Anstieg der Eisenverluste in Magnetfeldern hoher Flupdichte wesentlich herabgesetzt ist, so dap die Elektrobleche, die nach dem erfindungsgemäpen Verfahren hergestellt sind, mit großem Vorteil brauchbar sind.
• Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Die Erfindung wird anhand von Einzelbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen: Fig. 1 eine schematische Ansicht der Oxidschichten auf der Oberfläche eines warmgewalzten Stahlblechs, Fig. 2 eine Fotografie eines Querschnitts entsprechend Fig. 1 Fig. Fig. 3 eine Fotografie eines Querschnitts unmittelbar unter der Oberfläche eines herkömmlichen Elektroblechs, Fig. 4 und 5 Fotografien von Querschnitten unmittelbar unter der Oberfläche eines Elektroblechs nach der Erfindung, Fig. 6 ein Diagramm zum Vergleich der Eisenverluste eines Stahlblechs mit innerer Oxidschicht und eines Stahlbleches, bei dem die inneren Oxidschichten entfernt sind, Fig. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Dicke der inneren Oxidschicht und dem Eisenverlust und Fig. 8 und 9 jeweils schaubildliche Arbeitspläne für die einzelnen Arbeitsweisen nach der Erfindung.
• in einem Elektroblech unterdrückt der in dem Stahl vorhandene Kohlenstoff das Wachstum der rekristallisierten Körner, oder er ist inform von Verunreinigungen vorhanden und scheidet sich innerhalb des Stahles aus, was die magnetischen Kenngrößen verschlochtert. Außerdem begünstigt der Kohlenstoff in dem Stahlblech bei Verwendung desselben als Eisenkern die magnetische Alterung, so dap der Eisenverlust ansteigt. Zur Ausschaltung dieser magnetischen Alterung mup man insbesondere den Kohlenstoffgehalt in dem fertigen Stahlblech auf einen Wert unter 0,005 % einstellen. Die Verringerung des Kohlenstoffgehalts in dem fertigen Elektroblech erfolgt normalerweise durch Entkohlungsglühen vorzugsweise im Anschlup an das Warmwalzen. Das Entkohlungsglühen erfolgt in einer sog. feuchten Glühatmosphäre, die einige 10 % Wasserstoff sowie im übrigen Stickstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von einigen 100C enthält. Daneben wird auch die Abbrennentkohlung, die den Walzzunder der warmgewalzten Bunde ausnutzt, oder die Vakuumentkohlung und die Vergütungsbehandlung, die für eine Stahlschmelze anwendbar sind, angewandt.
• Im Rahmen des genannten Warmwalzens arbeitet man mit einer Feuchtluftatmosphäre mit stark oxidierenden Eigenschaften, so dap sich auf der warmgewalzten Blechoberfläche eine äupere Oxidschicht 0 gemäß Fig. 1 und der Fotografie der Fig. 2 aus Fe2o3, F23o4, Feo und Fe2sio4 ausbildet, also sine Zunderschicht sowie eine innere Oxidschicht 1 aus SiO2, Al203 und Eisenoxiden unterhalb der äuperen Oxidschicht 0. Diese Oxidschichten bilden sich im Oberflächenteil der Eisengrundlage aus. Die äupere Oxidschicht o, d.h. der Zunder, läpt sich durch eine übliche Beizlösung inform einer verdünnten Lösung von Schwefelsäure oder Salzaäure entfernen; die innere Oxidschicht 1 kann durch eine solche Lösung nicht entfernt werden.
• Die Atmosphäre für die Entkohlungsglühung im Anschlup an das Warmwalzen hat schwach oxidierende Eigenschaften sowie Entkohlungseigenschaften. Selbst wenn dann die Oberfläche des entkohlten Stahlblechs blank ist, geht mit der Entkohlung die Ausbildung der beschriebenen inneren Oxidschicht einher, wie dies dies in Fig0 3 dargestellt ist; dort ist eine innere Oxidschicht| im Oberflächenbereich des kaltgewalzten Stahlblechs vorhanden, das keine äupere Oxidschicht also keine Zunderschicht aufweist.
• Die innere Oxidschicht ist' normalerweise einigeu bis einige 10 » dick. Sie läpt sich in einer gewöhnlichen Beizlösung nicht entfernen, worauf bereits hingewiesen wurde.
• Aufgrund zahlreicher Untersuchungen mit dem Ziel der Verbesserung der Eigenschaften eines kaltgewalzten, ungerichteten Elektroblechs in einem Magnetfeld hoher Flußdichte konnte nachgewiesen werden, dap der Eisenverlust in einem Magnetfeld hoher Flupdichte merklich abnimmt, wann die erwähnte innere Oxidschicht entfernt wird. Zur Erläuterung dient das folgende Beispiel. Ein kaltgewalztes, ungerichtetes Elektroblech A mit einer 5 % dicken inneren Oxidschicht und einer Enddicke von 0,35 mm wird durch Beizen eines warmgewalzten Bundes mit einem Gehalt von 0,025 % C, 3,1 % Si, 0,003 O/o S und 0,26 % sol Al in üblicher Weise zur Entfernung des Zunders sowie durch das Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren unter Anwendung einer Feuchtatmosphäre für die Zwischenglühung und die Fertigglühung hergestellt.
• Andererseits wird ein kaltgewalztes, ungerichtetes Elektroblech B durch Beizen des gleichen warmgewalzten Bundes nach Entfernen des Zunders und Zwischenglühen mit einer Beizlösung aus 6 % Salpetersäure, 1 % Fluorwasserstoffsäure und Rest destilliertes Wasser zur Entfernung der inneren Oxidschicht und durch Dressieren auf eine Enddicke von 0,35 mm und anschliependes Fertigglühen in einer Glühatmosphäre, deren Partialdruckverhältnis PH2O/PH2 von Wasserdampf und Wasserstoff 0,04 beträgt, hergestellt. Die jeweilige Beziehung zwischen der magenetischen Flupdichte MF und dem Eisenverlust WL der beiden Stahlbleche A und B ist in Fig. 6 angegeben. Man erkennt deut-<lich, dap für das Elektroblech B, dessen innere Oxidschicht entfernt ist, der Bisenverlust WL bei höheren magnetischen Flupdichten merklich Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele.
• Eine Probe C (warmgewalzter Bund) mit einem Gehalt von 2,1 % ,Si und 0,23 % sol Al, eine Probe D mit einem Gehalt von 2,9 % Si und 0,25 O/o sol Al und eine Probe E mit einem Gehalt von 3,0 % Si und 0,39 % sol Al werden zur Entfernung des Zunders geheizt. Darauf werden die Proben auf eine Zwischendicke kaltgeiwalzt und zur Entkohlung auf einen Kohlenstoffgehalt unter 0,005 in einer Fouchtatmosphäre aus 20% Wasserstoff und einer Restzusammensetzung aus Stickstoff und Wasserdampf mit einem Tau-1punkt von 35°C geglüht. Nach dem Glühen werden jeweils die inneren Oxidschichten unterschiedlicher Stärke bei den drei Proben unter Verwendung einer gleichen Beizlösung wie in dem vorhergehenden Beispiel und unter Änderung der Beizzeit entfernt. Dann erfolgt ein Dressierstich mit geringer Dickenabnahmet auf eine Enddicke von 0,35 mm. Schlieplich erfolgt eine Fertigglühung in einer trockenen Atmosphäre mit einem Taupunkt von -5°C aus 20% Wasserstoff, Rest Stickstoff. Dis Dicke der inneren Oxidschicht T ( ) der drei Proben C, D, E von Elektroblechen und der zugehörige Eisenverlust WL (W17/50) für eine magnetische Flußdichte von 17kG sind in Fig. 7 aufgetragen. Man erkennt deutlich, dap der Eisenverlust von der Zusammensetzung der Proben abhängt; je höher der Si-Anteil und der sol Al-Anteil list, umso geringer ist der Eisenverlust. Dagegen wird der Eisenverlust bei höherer magnetischer Flupdichte merklich kleiner, wenn die Dicke der inneren Oxidschicht kleiner ist.
• Der Wirkungszusammenhang zwischen der inneren Oxidschicht und dem Eisenverlust ist noch nicht in allen Einzelheiten aufgeklärt. Man kann jedoch als sicher annehmen, dap die Eisenoxide und Aluminium-, Silicium- sowie andere Metalloxide innerhalb der inneren Oxidschicht den Hysteresisverlust in gleicher Weise ;wie Kristallkornbereiche, Ausscheidungen von Verunreinigungen und andere innere Fehler vergröpern, so dap der Eisenverlust ansteigt. Diese Wirkung der inneren Oxidschicht zeigt sich vor allem in einem starken Magnetfeld, wo sich der Magnetflup im ! Oberflächenteil des Stahlblechs konzentriert. Aus der Tatsache, ,dap der Eisenverlust bei hoher Feldintensität merklich herabgesetzt wird, wenn die innere Oxidschicht entfernt wird, läpt sich schliepen, dap der Eisenverlust auch bei hoher Frequenzherabgesetzt wird, wenn sich der Magnetflup in dem Oberflächenbereich des Stahlblechs in noch stärkerem Mape konzentriert, als dies bei hoher Feldintensität der Fall ist.
• Die innere Oxidschicht im Oberflächenbereich eines kaltgewalzten ungerichteten Elektroblechs hat also einen gropen Einflup auf den Eisenverlust in einem starken Magnetfeld, so daß die Entfernung dieser inneren Oxidschicht der wichtigste Gesichtspunkt im Rahmen der Erfindung ist.
• Das Beizen vor dem Kaltwalzen der warmgewalzten Bunde ist bereits bekannt. Die Beizlösung ist normalerweise eine verdünnte Lösung von Schwefelsäure oder Salzsäure. Aufgabe der herkömmlichen Beizbehandlung ist die Entfernung des Zunders aus Eiseni oxiden (Fe203, Fe304, FeO, Fe2SiO4). Diese Beizbehandlung ist nicht auf die Entfernung der inneren Oxidschicht ausgerichtet, was im Rahmen der Erfindung vorgesehen ist. Diese innere Oxidschicht kann durch solche bekannte Beizlösungen überhaupt nicht entfernt werden. Auperdem enthalten herkömmliche Säurelösungen noch Hemmstoffe, die eine Anlösung des Stahlblechs, d.h. der Eisengrundlage verhindern.
• Demgegenüber ist zur Entfernung der inneren Oxidschicht im Rahmen der Erfindung ein Angriff der Eisengrundlage notwendig.
• Deshalb findet eine Beizlösung, die die Eisengrundlage auflöst, eine elektrolytische Polierbehandlung, eine mechanische Behandlung durch Sandstrahlen oder eine ähnliche Behandlung Anwendung.
• Zum Beizen warmgewalzter Siliciumstahlbleche ist bspw. ein Vergefahren aus der Arbeit 'Removal of OxideFilns of Silicon Steel iSheet and its Effects' (Journal of the Institute of Electrical Engineers Japan Bd. 61, Nr. 641,Dezember 941)' in dieser arbeit erläuterten Oxidschichten sind als Schichten bezeichnet, die bei der Herstellung von Maschinen und Geräten unter Verwendung der Stahlbleche entfernt werden können, sowie als Schichten, die leicht mit einem Stück Schleifpapier abgelöst und auch mit einem Zangenpaar entfernt werden können. Diese Schichten sind also mit der Eisenoxidschicht oder dem Zunder videntisch, der beim Warmwalzen gebildet wurde. Sie sind von der inneren Oxidschicht im Rahmen der vorliegenden Betrachtung völlig verschieden. Eine solche innere Oxidschicht kann nicht 1unter Anwendung von verdünnter Schwefelsäure einer Temperatur zwischen 860C in einer Konzentration von etwa 10 % entfernt !werden, was in der genannten Arbeit erläutert ist. Die innere Oxidschicht läpt sich auch nicht durch Kaltwalzen mit starker Dickenabnahme ablösen. Die genannte Arbeit hat also keinerlei ! Beziehung mit der Entfernung der inneren Oxidschicht.
• Die Erfindung bezieht sich in zweiter Linie auf Einzelheiten der Entfernung der inneren Oxidschicht, der Entkohlungsbehand-Lösung sowie auf eine besondere Atmosphäre für die Wärmebehandlung im Anschlup an die Entfernung der inneren Oxidschicht sowohl beim Ein-Stich-Kaltwalzverfahren als auch beim Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren. Im Hinblick auf die herkömmliche Arbeitsweise im Rahmen dieser beiden Verfahren könnte man Versuchen, die Stufe zur Entfernung der inneren Oxidschicht nach Abschlup der Fertigwärmebehandlung anzuschliepen. Wenn jedoch die innere Oxidschicht im Anschlup an die Fertigwärmebehandlung entfernt wird, würden verschiedene Nachteile auftreten. Wenn das Beizen oder elektrolytische Polieren in der erforderlichen Intensität zur Entfernung der inneren Oxidschicht für eine kurze Zeitdauer ,von einigen sec oder min durchgeführt wird, dann wird die Stahlblechoberfläche uneben und zeigt Aushöhlungen mit einer entsprechenden möglichen weiteren Zunahme der Ungleichmäpigkeit, 'weil die Lösungsgeschwindigkeit von der Ausrichtung der KristallL körner des Stahlblechs abhängt und weil das Stahlblech nach der Erfindung mit magnetischen Eigenschaften hoher Güte und geringen; Eisenverlusten grobe Kristallkörner hat. Wenn dann ein solches Stahlblech für einen Eisenkern benutzt wird, ist der Raumerfüllungsfaktor verringert und das Aussehen desselben beeinträchtigt. Wenn andererseits ein mechanisches Polierverfahren unter Anwendung von Sandstrahlen oder dgl. angewandt wird, wirken sich innere Spannungen in der Nähe der Oberfläche des Stahlblechs aus. Infolgedessen steigt der Eisenverlust an und es zeigen sich streifenförmige Risse auf der Oberfläche des Stahlblechs, die in manchen Fällen das Aussehen des Stahlblechs beeinträchtigen.
• Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dap sich diese Nach-Iteile vermeiden lassen, wenn beim Ein-Stich-Walzverfahren oder ibeim Zwei-Stich-Walzverfahren die Entfernung der inneren Oxidschicht nach der Entkohlungsbehandlung und mindestens vor dem Fertigstich und der Fertigwärmebehandlung erfolgt. Im anschlup an die Entfernung der inneren Oxidschicht erfolgt also ein Kaltwalzen. Eine anschliepende Wärmebehandlung mup dann so ausgeführt werden, dap keine innere Oxidschicht entsteht. Also derf das Verhältnis PH2O/PH2 (das Verhältnis des Wasserdampfpartialdrucks zum Wasserstoffpartialdruck in der Glühatmosphäre) nicht gröper als 0,05 ist.
• Demnach erfolgt die Entfernung der inneren Oxidschicht, die sich beim Warmwalzen und bei der Entkohlungsglühung bildet, vor der letzten Rekristallisierungsglühung. Die Korngröpe der Schicht ist im Zeitpunkt ihrer Entfernung noch nicht allzu grop; infolgedessen führt eine chemische Entfernung der Schicht auch nicht zu einer unzulässig großen Rauheit der Stahlblechoberfläche. Da das Kaltwalzen nach der Entfernung der inneren Oxid--schicht erfolgt, können Rauhigkeiten und Kratzer, die bei einer mechanischen Entfernung der inneren Oxidschicht auftreten könnens durch das Kaltwalzen behoben werden. Die durch eine mechanische Entfernung der inneren Oxidschicht bedingte innere Spannung kann dadurch die Wärmebehandlung im Anschlup an das Kaltwalzen aufgehoben werden. Wenn jedoch die Wärmebehandlung nach der Entfer- ertnung der inneren Oxidschicht in einer sauren Atmosphäre erfolgt, kann sich wiederum eine innere Oxidschicht ausbilden. Infolgedessen erfolgt nach der Erfindung die Wärmebehandlung zur Relkristellisierungsglühung nach der Entfernung der inneren Oxidschicht in einer Atmosphäre mit einem Verhältnis PH2O/PH2 kleine als 0,05. Damit erhält man ein kaltgewalztes, ungerichtetes Elektroblech ohne innere Oxidschicht. Dieses Stahlblech hat also sehr gute magnetische Eigenschaften und auch eine gute Oberfläche.
• Aufgrund der vorstehenden allgemeinen Erläuterungen kann man sechs Verfahrensweisen (I) ... (VI) im Rahmen der Erfindung ausüben, ohne dap die Erfindung auf Einzelheiten dieser Verfahrens-1 weisen eingeschränkt wäre. Diese Verfahrensweisen sind in den Fig. 8 und 9 inform von Arbeitsdiagrammen erläutert.
• Damit bei der Arbeitsweise (I) das Kaltwalzen 4 und die Wärmebehandlung 5 im Anschlup an die Entfernung der inneren Oxidschicht und der Säurewäsche 7 durchgeführt werden kann, wird die innere Oxidschicht ebenso wie der Oberflächenzunder mit einer sauren W Waschlösung Nach entfernt, die stark genug ist, um die Eisengrundlage anzulösen. Nach dem Warmwalzen 1 und der En kohlungsglühung 2 erfolgt also die Entfernung der inneren Oxidschicht durch eine Säurewäsche 3. Die Entkohlung erfolgt als Entkohlungsglühung 2.
• zDie abgewandelte Arbeitsweise (II) sieht eine Entkohlung 6 durch Vakuumbehandlung der Stahlschmelze vor. Die Fertigwärmebehandlung 5 erfolgt in einer trockenen Atmosphäre mit einem Verhältnis PH2O/PH2 kleiner als 0,05. -I Die Arbeitsweise (III) wnfapt folgende Bearbeitungsstufen: Warmwalzen 1, Säurewäsche 7 zur Entfernung des Zunders, erster Kaltwalzstich 8, Zwischenglühen und Entkohlungsglühen 9, Entfernung der inneren Oxidschicht 10, zweiter Kaltwalzstich 11 als Dressierstich, Fertigwärmebehandlung 12 in trockener Atmosphäre.
• Im Rahmen der Arbeitsweise (IV) erfolgt im Anschlup an das Warmwalzen 1 eine Entkohlungsglühung 2 der warmgewalzten Bunde.
• Die Arbeitsweisen (V) und (VI) sehen jeweils eine Entkohlungsbehandlung 6 der Stahlschmelze unter Vakuum sowie ein Warmwalzen 1 vor. Hieran schliepen sich im Rahmen der Arbeitsweise (IV) folgende Bearbeitungsstufen an: Entfernung der inneren Oxidschicht sowie des Zunders durch eine Säurewäsche 3, erster Kaltwalzstich 8, Zwischenglühen 13 in trockener Atmosphäre, Dressierstich 11, Fertigwärmebehandlung 12 2 in trockener Atomosphäre. Die Arbeitsweise (V) wird wie folgt weitergeführt: Säurewäsche 7 zur Entfernung des Zunders, erster Kaltwalzstich ch Entfernung der inneren Oxidschicht 10, Zwischenglühen 13 in trockener Atmosphäre, Dressierstich 11, Fertigwärmebehandlung 1 in trockener Atmosphäre. Die Arbeitsweise (VI) sieht im Anschlup an das Warmwalzen folgende Arbeitsstufen vor: Säurewäsche 7 zur Entfernung des Zunders, erster Kaltwalzstich 8, Zwischenglühen 13 (Feuchtglühen oder Trockenglühen), Entfernung der inneren Oxidschicht 10, Dressierstich 11, Fertigwärmebehandlung 12 in trockener Atmosphäre. Die obige Erläuterung zeigt klar, dap das Verfahren der Erfindung eine Entfernung der inneren Oxidschicht vor einem anschliependen Kaltwalzstich und einer Wärmebehandlung vorsieht. Die Entkohlung erfolgt vor Entfernung der inneren Oxidschicht. Die Wärmebehandlung im Anschlup an die Entfernung der inneren Oxidschicht erfolgt in einer solchen Atmosphäre, dap sich keine innere Oxidschicht neuerdings ausbilden kann.
• Der Grund für die Festlegung des Si-Gehalts auf 1,0 bis 4,0 % nach der Erfindung liegt darin, dap ein Stahlblech mit einem Si-Gehalt von weniger als 1,0 % eine schlechte Qualität aufl weist, was desshalb auperhalb des Rahmens der Erfindung liegt; ein Stahlblechmit einem Si-Gehalt von mehr als 4,0 % ist sehr brüchig, so daß es schwierig ist, dasselbe ohne Schaden kaltzuwalzon.
• Der sol Al-Gehalt ist auf 0,1 - 3,0% eingeschränkt. Der Grund hierfür liegt darin, daß ein sol Al-Gehalt unter 0,1% die Rekristallisation bei der Wärmjebehandlung im Anschluß an das kaltwalzen erschwert und daß ein Gehalt von mehr als 3,0% das Stahlblech im Zusammenwirken mit dem Si-Gehalt brüchig macht.
• infolgedessen ist kaum ein Kaltwalzen möglich.
• Damit das Elektroblech nach der Erfindung keine magnetische Alterung aufweist, soll der Kohlenstoffgehalt durch Entkohlung kleiner als 0,005 % gemacht werden.
• Die Atmosphäre für die Wärmebehandlung im Anschlup an die Entf ernung der inneren Oxidschicht mup ein Verhältnis PH2O/PH2 von weniger als 0,05 haben. Wenn dieses Partialdruckverhältnis gröper als 0,05 ist, bildet sich sehr schnell eine innere Oxidschicht, die einen Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens verhindert.
• Die Entfernung der inneren Oxidschicht bringt im Rahmen der Erfindung eine Herabsetzung des Eisenverlustes, auch wenn diese Entfernung nicht vollständig ist, sondern eine innere Oxidschicht von etwa 1 f Dicke zurückläpt, wie die Fotografie der Fig. 5 zeigt. In diesem Fall ist der Eisenverlust W17/50 3,56 Watt/kg nach Entfernung der Oxidschicht gegenüber einem Ausgangswert des Eisenverlustes W17/5O von 4,09 Watt/kg für eine dicke innere Oxidschicht. Eine vollständige Entfernung der Oxidschicht kann dann den Eisenverlust W17/50 noch auf einen Wert von 3,43 Watt/kg herabsetzen.
• Infolgedessen ist eine verbleibende innere Oxidschicht mit weniger als 1 h Dicke zulässig, weil diese Restschicht die Herabsetzung des Eisenverlustes kaum beeinträchtigt.
• Beispiel 1 (Ein-Stich-Kaltwalzverfahren) Die Glühung eines warmgewalzten Bundes von 2,0mm Dicke mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,035 Gewichts-, Siliciumgehalt von 2,3 Gewichts-%, sol Al-Gehalt von 0,15 Gewichts-% Rest iim wesentlichen Eisen mit einem geringen Anteil Walzzunder erfolgt bei einer Temperatur von 7500C für eine Dauer von 8 h, damit der Kohlenstoffgehalt auf 0,0032 % herabgesetzt wird.
• Sodann wird diese Probe nach den folgenden beiden Verfahrensweisen auf eine Enddicke von 0,50 mm bearbeitet.
• A (herkömmliches Verfahren) Nach der Säurewäsche mit einer sauren Waschlösung aus 2 % Salzsaure in Wasser zur Entfernung des Zunders wird die Probe auf eine Enddicke von 0,50 mm kaltgewalzt. Das Blech wird 3 min lang bei einer Temperatur von 925°C in einer trockenen Atmosphäre von 40 % Wasserstoff Rest Stickstoff, Taupunkt OOC, PH20/PH2 igleich 0,015 geglüht.
• (Arbeitsweise I nach Fig. 8) Nach der Säurewäsche mit einer sauren Waschlösung von 2 % Salz-;säure, 3 % Salpetersäure, 1 % Fluorwasserstoffsäure in Wasser zur Entfernung des Zunders und der inneren Oxidschicht in der Behandlungsstufe 3 wird die Probe auf eine Enddicke von 0,50 mm kaltgewalzt in der Behandlungsstufe 4. Dann wird die Probe der gleichen Atmosphäre wie nach der Arbeitsweise A bei einer sTemperatur von 900°C 3 min lang in der Rehandlungsstufe 5 geglüht. Aus dem erhaltenen Stahlblech werden Probestücke für die Epstein-Probe ausgeschnitten. Die Mepwerte für die magnetischen Eigenschaften sind in der Tabelle 1 angegeben.
• Beispiel 2 (Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren) {Ein warmgewalzter Bund von 2,5 mm Dicke mit einem Gehalt von -0,029 Gewichts-% Kohlenstoff, 3,16 Gewichts-% Slicium, 0,17 Gewichts -% sol Al, Rest im wesentlichen Eisen wird in einer saureni Waschlösung von 2 % Salzsäure in Wasser zur Entfernung des Zunders gewaschen. In einem ersten Kaltwalzstich erfolgt eine Dickenabnahme auf 0,39 mm. Sodann erfolgt eine Entkohlungsglühung zur Verringerung des Kohlenstoffgehalts auf 0,0035 % l in einer Feuchtatmosphäre mit 25 % Wasserstoff, Rest Stickstoff und Wasserdampf, Taupunkt 400C. Die Probe wird dann nach den beiden folgenden Behandlungsweisen weiterbearbeitet.
• A (berkömmliche Behandlungsweise) Nach Dickenverringerung des Endprodukts auf 0,35 mm Dicke durch einen Dressierstich wird die Probe bei einer Temperatur von 8500C 4 min lang in einer trockenen Atmosphäre von 25 % Wasserstoff Rest Stickstoff (PH20/PH2 gleich 0,02) geglüht.
• tB (Arbeitsweise iii gemäp Fig. 9) Nach Abschleifen der Oberfläche mit einem Sandstrahl zur Entfernung der inneren Oxidschicht 10 erfolgt ein Dressierstich 11 jund eine Wärmebehandlung 12 wie bei der Arbeitsweise A.
• Aus den erhaltenen Stahlblechen werden jeweils Probekörper für den Epstein-Versuch geschnitten. Die jeweiligen Mepwerte der gmagnetischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 angegeben.
• 1Beispiel 3 (Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren) Ein warmgewalzter Bund der gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 2 ist lose aufgewickelt. nach einer Säurewäsche in einer Lösung von 2 % Salzsäure in Wasser zur Entfernung des Zunders erfolgt eine Entkohlungsglühung bei einer Temperatur von 800 0C während einer Dauer von 7 h in einer stark entkohlenden Feuchtatmosphäre aus 88 % Wasserstoff und 12 % Stickstoff und Dampf, Taupunkt 53°C, zur Herabsetzung des Kohlenstoffgehalts auf 0,0027 %. Dann erfolgt wiederum eine Säurewäsche mit der bereits genannten Waschlösung.
• Die Probe wird nach den folgenden 4 abgewandelten Verfahrensweisen behandelt.
• A (herkömmliches Verfahren) Nach Dickenverminderung auf 0,39 mm in einem ersten Kaltwalzstich erfolgt eine Zwischenglühung in einer Atmosphäre von 20 Wasserstoff Rest Stickstoff. Sodann wird in einem Dressierstich die Dicke des Endprodukts auf 0,35 mm herabgesetzt. Die Fertigglühung erfolgt bei 8500C für eine Dauer von 4 min in der gleichen Atmosphäre wie bei der oben beschriebenen Verfahrensweise.
• B (Arbeitsweise VI nach Fig. 9) Nach der Zwischenglühung 13 der gleichen Art wie in der obigen Arbeitsweise A wird die innere Oxidschicht 10 durch eine chemische Schleiflösung von 6 % Wasserstoffperoxid, 2 % Fluorwasserstoffsäure in Wasser entfernt. In einem Dressierstich 11 erfolgt eine Dickenverringerung auf die Dicke von 0,35 mm des Endprodukts. Eine Fertigglühung erfolgt bei 850°C für eine Dauer ivon 4 min in einer trockenen Atmosphäre aus 25 % Wasserstoff Rest Stickstoff (PH2O/PH2 gleich 0,023) in der Wärmebehandlungsstufe 12. Fig. 4 zeigt eine Mikrofotografie des Querschnitts dieses Stahlblechs.
• yC (Verfahrensweise V nach Fig. 9) Nach dem-ersten Kaltwalzstich 8 entsprechend der obigen Arbeitsweise A erfolgt eine Säurewäsche des Stahlblechs in einer 1Waschlösung von 3 % Fluorwasserstoffsäure in konzentrierter 'Salzsäure, damit die innere Oxidschicht in der Verfahrensstufe 10 entfernt wird, Es erfolgt eine Zwischnglühung 13 in einer trockenen Atmosphäre aus 25% Wasserstoff Rest Stickstoff (PH2O/PH2 gleich 0,05). Sodann wird in einem Dressierstich 11 die Enddicke von 0,35 mm des Stahlblechs eingestellt. Es erfolgt eine Fertigglühung 12 in einer trockenen Atmosphäre bei -17-einer Temperatur von 850°C während einer Dauer von 4 min.
• D (Arbeitsweise IV nach Fig. 9) Die Säurewäsche im Anschlup an die Entkohlungsglühung des warmgewalzten Bundes wird in gleicher Weise wie oben erwähnt mit einer Waschlösung von 2 O/o Salzsäure, 3 Vo Salpetersäure, 1 % Fluorwasserstoffsäure in Wasser zur Entfernung der inneren :Oxidschicht in der Waschstufe 3 ausgeführt. Die so behandelte Blechprobe wird dann in einem ersten Kaltwalzstich 8 auf eine Dicke von 0,39 mm eingestellt. Es erfolgt eine Zwischenglühung in einer trockenen Atmosphäre aus 25 % Wasserstoff Rest Stickstof (PH2O/PH2 gleich 0,025). Schlieplich wird die Blechdicke des Stahlblechs in einem Dressierstich 11 auf einen Wert von 0,35 mm eingestellt. Eine Fertigglühung 12 erfolgt bei einer Temperatur von 8500C für eine Dauer von 4 min in einer trockenen Atmosphäre.
• Aus den Proben der genannten vier Arbeitsweisen werden Probekörper für den Epstein-Versuch geschnitten. Die Mepwerte sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.
• Tabelle 1

  Nr. Versuch Restdicke der Eisenverlust Watt/kg Magnetische Flußdichte kG

  Arbeitsweise inneren Oxidschicht W10/50 W15/50 W17/50 B25 B50

  1 A 5,6 µ 1,72 3,84 5,78 15,4 16,3

  B 0,8 1,69 3,68 4,95 15,5 16,4

  2 A 4,7 1,06 2,69 4,16 15,2 16,1

  B 0,5 1,02 2,45 3,21 15,3 16,2

  3 A 3,8 1,02 2,56 4,09 15,3 16,2

  B 0,4 0,98 2,43 3,22 15,4 16,3

  C 0,3 0,97 2,39 3,16 15,4 16,3

  D 0,5 0,98 2,41 3,23 15,4 16,3

  Die nach dem erfindungsgemäpen Verfahren hergestellten Stahlbleche haben eine sehr glatte Oberfläche. Die Stahlbleche haben infolgedessen einen hohen wirtschaftlichen Wert. Der Raumerfüllungsfaktor ist hoch.

Claims (11)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. herstellungsverfahren für kaltgewalzte, ungerichtete Elektroleche hoher magnetischer Güte mit 1,0 - 4,0 Gewichts-% Silicium, 0,1 - 3,0 Gewichts-o/o säurelösliches Aluminium, Rest im wesentlichen Eisen und Verunreinigungen, wonach nach dem Warmwalzen ein teilweises Glühen erfolgt, worauf das teilweise geglühte Blech sauer gewaschen wird und worauf sich an diese Wäsche mindestens-ein Kaltwalzstich sowie eine Wärmebehandlung anschliepen, dadurch gekennzeichnet, dap vor dem Kaltwalzen eine teilweise Entkohlung des Blechs erfolgt, dap im Anschlup an die Entkohlungsbehandlung und vor dem Kaltwalzen die innere Oxidschicht von der Oberfläche des Blechs entfernt wird und dap die Wärmebehandlung im Anschlup an das Kaltwalzen in einer Atmosphäre mit einem Verhältnis des Wasserdampfpartialdrucks zum Wasserstoffpartialdruck von weniger als 0,05 durchgeführt wird, damit sich keine weitere innere Oxidschicht ausbilden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap die innere Oxidschicht gleichzeitig mit der Säurewäsche erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap die Entfernung der inneren Oxidschicht. in einer gesonderten Behandlungsstufe nach der Entkohlungsbehandlung und vor dem Kaltwalzen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap die Entfernung der inneren Oxidschicht in einer besonderen Behandlungsstufe nach dem ersten Kaltwalzstich und einer Zwischenglühbehandlung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap die Entkohlungsbehandlung gleichzeitig mit der Glühbehandlung im Anschlup an das Warmwalzen erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap die Entkohlungsbehandlung vor dem Warmwalzen durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dap die Entfernung der inneren Oxidschicht unter Verwendung einer stark sauren Waschlösung zur Auflösung der Eisengrundschicht, unter Verwendung eines elektrolytischen Schleifverfahrens oder unter Verwendung eines Sandstrahlverfahrens durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dap die innere Oxidschicht bis auf einen Rest von weniger als 1 /u Dicke entfernt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dap zur Entfernung der inneren Oxidschicht eine Waschlösung aus 2 % Salzsäure, 3 % Salpetersäure, 1 % Wasserstofffluorid, Rest Wasser benutzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dap zur Entfernung der inneren Oxidschicht durch eine elektrolytische Schleifbehandlung eine chemische- Schleiflösung aus 6 % Wasserstoffperoxid, 2 % Wasserstofffluorid, Rest Wasser benutzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dap zur Entfernung der inneren Oxidschicht eine Säurewäsche im Anschlup an das Warmwalzen mit einer sauren Waschlösung unter Zusatz von 3 % Wasserstofffluorid zu konzentrierter Salzsäure durchgeführt wird.