DE2114949C3 - Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter, ungerlchteter Elektrobleche - Google Patents

Description

6. Chemische Schleiflösung zur Entfernung der 40 Herstellung kaltgewalzter, ungerichteter Elektroinneren Oxidschicht durch eine elektrolytische bleche ist das sogenannte Ein-Stich-Kaltwalzverfah-Schleifbehandlung für das Verfahren nach An- ren. nach dem warmgewalzte Bunde, die aus Bramspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch 6 ⁰Zo Was- men mit nicht mehr als 4,0% Si, 0,1 bis 3,0 ⁰Zo säureserstoffperoxid, 2%> Wasserstofffluorid. Rest löslichem Aluminium (sol Al) und einem möglichst Wasser. 45 geringen Anteil anderer Verunreinigungen gewalzt

7. Säurewäsche im Anschluß an das Warmwal- sind, in dem erforderlichen Ausmaß geglüht und dazen für das Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, nach auf die gewünschte Blechdicke kaltgewalzt wergekennzeichnet durch eine saure Waschlösung den. Schließlich erfolgt ein Blankglühen im Durchunter Zusatz von 3 °/<> Wasserstofffluorid zu kon- lauf oder ein Kistenglühen. Wenn man Elektrobleche zentrierter Salzsäure. 50 höhererer Güte mit größeren Kristallkörnern zwecks

Verringerung des Eisenverlustes haben will, steht eine

andere Arbeitsweise zur Verfügung, das sogenannte

Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren, das einen Kaltwalzstich und einen Dressierstich umfaßt. Danach werden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- 55 die warmgewalzten Bunde nach dem erforderlichen g kaltgewalzter, ungerichteter Elektrobleche hoher Glühen in zwei Stichen auf die gewünschte Dicke gnetischer Güte mit 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent kaltgewalzt, wobei ein Zwischenglühen erfolgt und cium. 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent säurelöslichem zum Schluß ein kontinuierliches Blankglühen oder ein jminium. Rest im wesentlichen Eisen und Ver- Kistenglühen durchgeführt wird. Ein kältgewalztes, -einigungcn, unter Warmwalzen, Entkohlung, 60 ungerichtetcs Elektroblech, das nach einem dieser erflächenrcinigung des Blechs, Kaltwalzen und Verfahren hergestellt ist, besitzt nicht den gewünschllußwärmebehandlung in besonderer Atmosphäre ten Eisenverlustwert, besonders in einem Magnetfeld ;h abgeschlossenem Kaltwalzen. hohen Intensität. Dies ist in folgendem begründet:

Elektrobleche bestehen weitgehend aus Silicium- Solche Elektrobleche werden nach den japanischen hl und werden in großem Umfang als Kernbleche 65 Industrienormen eingeteilt. Die Eisenverlustwerte elektrische Maschinen und Geräte benutzt. Die für diese Einteilung sind im Hinblick auf die Erilreichen Arten von Elektroblechen werden nach Zeugnisse der genannten Verfahren bemessen, so daß angewandten Walzverfahren, der Walzausrich- die Prüfung mit einem Wert W10/50 (Eisenverlust

bei einer magnetischen Flußdichte von !OkG bei einer Frequenz von 50 Hz) erfolgt, wogegen der Wert W14/50 (Eisenverlust bei einer magnetischen Flußdichte von 15 kG bei einer Frequenz von 50 Hz) also bei einer höheren Feldintensität als Bezugsgröße dient. Die Eisenverlustwerte sind also auf geringere magnetische Flußdichten 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 Flußdichte merklich an, wenn das Stahlblech als Kernwerkstoff in einem Rotor im Einsatz ist. Im einzelnen läßt die Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte und dem Eisenverlust ein merkliches Ansteigen desselben erkennen, wenn die magnetische Flußdichte höhere Werte als 15kG annimmt, wie dies in starken Magnetfeldern der Fall ist.

Nach »Metallurgie und Gießereitechnik«, 1953, S. 375 bis 378, können Transformatorenbleche hergestellt werden, indem man nach dem Vorwalzen in Schwefelsäure beizt, danach durch dreifache Wärmuni> auf über 1000° C und Walzung fertigwalzt, wobei es zu einer Entkohlung auf 0,02" ο C kommt. Aus »Metallurgie und Gießereitechnik«, 1954, S. 431 bis 432, »Stahl und Eisen« 1953, S. 1706 bis 1717, und »Neue Hütte«, 1959, S. 443 bis 444, ist es bekannt, Elektrobleche durch Verfahrensschritte, wie Warmwalzen, Entkohlen, Beizen, insbesondere mit Schwefelsäure, Kaltwalzen und eine Schlußwärmebehandlung, gegebenenfalls in einer Schutzatmosphäre, z. B. in einer Wasserstoffatmosphäre, herzustellen.

Diese bekannter Verfahren sehen jedoch nicht die Entfernung der inneren Oxidschicht mit einem Gehalt an SiO.,, Al₂O., und Eisenoxiden vor, die einen nachteiligen" Einfluß auf den Eisenverlust in einem starken Magnetfeld ausübt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für solche Elektrobleche, die eine merkliche Verringerung des Anstiegs des Eisenverlustes bei hoher magnetischer Flußdichte sicherstellen. Das Verfanren nach der Erfindung soll zu Elektroblechen mit überragenden Eigenschaften bei hoher magnetischer Flußdichte führen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter, ungerichteter Elektrobleche hoher magnetischer Güte der eingangs genannten Art gelöst, das sich dadurcn kennzeichnet, daß die Entkohlung vor der Fertigkaltwalzstufe durchgeführt wird, die innere Oxidschicht der Blechoberfläche nach der Entkohlung, jedoch vor der Fertigkaltwalzstufe entfernt wird und alle Wärmebehandlungen nach der Entfernung der inneren Oxidsch'cht in einer Atmosphäre mit einem Verhältnis von 0,05 Wasserdampfpartialdruck zu Wasserstoffpartialdruck durchgeführt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung führt zu Elektroblechen der genannten Art, bei denen der Anstieg der Eisenverluste in Magnetfeldern hoher Flußdichte wesentlich herabgesetzt ist, so daß die Elektrobleche, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, mit großem Vorteil brauchbar sind.

Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an Hand von Einzelbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellt:

F i g. 1 eine schematische Ansicht der Oxidschicht auf der Oberfläche eines warmgewalzten Stahlblechs, F i g. 2 eine Fotografie eines Querschnitts entsprechend Fig. 1,

F i g. 3 eine Fotografie eines Querschnitts unmittelbar unter der Oberfläche eines herkömmlichen Elektroblechs,

ίο F i g. 4 und 5 Fotografien von Querschnitten unmittelbar unter der Oberfläche eines Elektroblechs nach der Erfindung,

F i g. 6 ein Diagramm zum Vergleich der Eisenverluste eines Stahlblechs mit innerer Oxidschicht und eines Stahlblechs, bei dem die inneren Oxidschichten entfernt sind,

F i g. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Dicke der inneren Oxidschicht und dem Eisenverlust und

F i g. 8 und 9 jeweik 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 in Form von Verunreinigungen vorhanden und scheidet sich innerhalb des Stahles aus, was die magnetischen Kenngrößen verschlechtert. Außerdem begünstigt der Kohlenstoff in dem Stahlblech bei Verwendung desselben als Eisenkern die magnetische Alterung, so daß der Eisenverlust ansteigt. Zur Ausschaltung dieser magnetischen Alterung muß man insbesondere den Kohlenstoffgehalt in dem fertigen Stahlblech auf einen Wert unter 0,005 %> einstellen. Die Verringerung des KohlenstofTgehalts in dem fertigen Elektroblech erfolgt normalerweise durch Entkohlungsglühen vorzugsweise im Anschluß an das Warmwalzen. Das Entkohlungsglühen erfolgt in einer sogenannten feuchten Glühatmosphäre, die einige 10⁰O Wasserstoff sowie im übrigen Stickstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von einigen H) C 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 oxydierenden Eigenschaften, so daß sich auf der warmgewalzten Blechoberfläche eine äußere Oxidschicht 0 gemäß F i g. 1 und der Fotografie der F i g. 2 aus Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO und Fe₂SiO₄ ausbildet, also eine Zunderschicht sowie eine innere Oxidschicht 1 aus SiO₂, Al₁O₃ und Eisenoxiden unterhalb der äußeren Oxidschicht 0. Diese Oxidschichten bilden sich im Oberflächenteil der Eisengrundlage aus. Die äußere Oxidschicht 0, d. h. der Zundtr, läßt sich durch eine übliche Beizlösung in Form einer verdünnten Lösung von Schwefelsäure oder Salzsäure entfernen; die innere Oxidschicht 1 kann durch eine solche Lösung nichi entfernt werden.

Die Atmosphäre für die Entkohlungsglühung im Anschluß an das Warmwalzen hat schwach oxydierende Eigenschaften sowie Entkohlungscigenschaften. Selbst wenn dann die Oberfläche des entkohlten Stahlblechs blank ist, geht mit der Entkohlung die Ausbildung der beschriebenen inneren Oxidschicht einher, wie die in Fig. 3 dargestellt ist; dort ist eine innere Oxidschicht im Oberflächenbereich des kaltge-

walzten Stahlblechs vorhanden, das keine äußere Oxidschicht also keine Zunderschicht aufweist. Die innere Oxidschicht ist normalerweise einige um bis einige 10 μηι dick. Sie läßt sich in einer gewöhnlichen Beizlösung nicht entfernen, worauf bereits hingewiesen wurde.

Auf Grund zahlreicher Untersuchungen mit dem Ziel der Verbesserung der Eigenschaften eines kaltgewalzten, ungerichteten Elektroblechs in einem Magnetfeld hoher Flußdichte konnte nachgewiesen werden, daß der Eisenverlust in einem Magnetfeld hoher Flußdichte merklich abnimmt, wenn die erwähnte innere Oxidschicht entfernt wird. Zur Erläuterung dient das folgende Beispiel. Ein kaltgewalztes, ungerichtetes Elektroblech A mit einer 5 μηι 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% 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 anschließendes Fertigglühen in einer Glühatmosphäre, deren Partialdruckverhältnis ΡΗ,Ο/ΡΗ., von Wasserdampf und Wasserstoff 0,04 beträgt, hergestellt. Die jeweilige Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte MF und dem Eisenverlust WL der beiden Stahlbleche A und B ist in F i g. 6 angegeben. Man erkennt deutlich, daß für das Elektroblech B, dessen innere Oxidschicht entfernt ist, der Eisenverlust WL bei höheren magnetischen Flußdichten merklich geringer ist.

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% sol Al und eine Probe E mit einem Gehalt von 3,0 % Si und 0,39% sol Al werden zur Entfernung des Zunders gebeizt. Darauf werden die Proben auf eine Zwischendicke kaltgewalzt und zur Entkohlung auf einen Kohlenstoffgehalt unter 0,005% in einer Feuchtatmosphäre aus 20 % "Wasserstoff und einer Restzusammensetzung aus Stickstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt 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 Dickenabnahme auf eine Enddicke von 0,35 mm. Schließlich erfolgt eine Fertigglühung in einer trockenen Atmosphäre mit einem Taupunkt von — 5° C aus 20% Wasserstoff, Rest Stickstoff. Die Dicke der inneren Oxidschicht T (μπι) der drei Proben C, D, E von Elektroblechen und der zugehörige Eisenverlust WL (W 17/50) für eine magnetische Flußdichte von 17 kG sind in F i g. 7 aufgetragen. Man erkennt deutlich, daß der Eisenverlust von der Zusammensetzung der Proben abhängt; je höher der Si-Anteil und der sol-Al-Anteil ist, um so geringer ist der Eisenverlust. Dagegen wird der Eisenverlust bei höherer magnetischer Flußdichte merklich kleiner, wenn die Dicke der inneren Oxidschicht kleiner ist.

Der Wirkungszusammenhang zwischen der inneren Oxidschicht und dem Eiscnverlust ist noch nicht in allen Einzelheiten aufgeklärt. Man kann jedoch als sicher annehmen, daß die Eisenoxide und Aluminium-, Silicium- sowie andere Metalloxide innerhalb

ίο der inneren Oxidschicht den Hystcresisverlust in gleicher Weise wie Kristallkornbereiche, Ausscheidungen von Verunreinigungen und andere innere Fehler vergrößern, so daß der Eisenverlust ansteigt. Diese Wirkung der inneren Oxidschicht zeigt sich vor allem in einem starken Magnetfeld, wo sich der Magnetfluß im Oberflächenteil des Stahlblechs konzentriert. Aus der Tatsache, daß der Eisenverlust bei hoher Feldintensität merklich herabgesetzt wird, wenn die innere Oxidschicht entfernt wird, läßt sich schließen, daß der Eisenverlust auch bei hoher Frequenz herabgesetzt wird, wenn sich der Magnetfluß in dem Oberflächenbereich des Stahlblechs in noch stärkerem Maße konzentriert, als dies bei hoher Feldintensität der Fall ist.

Die innere Oxidschicht im Oberflächenbereich eines kaltgewalzten, ungerichteten Elektroblechs hat also einen großen Einfluß auf den Eisenverlust in einem starken Magnetfeld, so daß die Entfernung dieser 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 Eisenoxiden (Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO, Fe₂SiO₄). Diese Beizbehandlung ist nicht auf die Entfernung der inneren Oxidschicht ausgerichtet, was im Rahmen dei Erfindung vorgesehen ist. Diese innere Oxidschicht kann durch solche bekannte Beizlösungen überhaupl nicht entfernt werden. Außerdem 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 dei Eisengrundlage notwendig. Deshalb findet eine Beizlösung, die die Eisengrundlage auflöst, eine elektrolytische Polierbehandlung, eine mechanische Behändlung durch Sandstrahlen oder eine ähnliche Behandlung Anwendung.

Zum Beizen warmgewalzter Süiciumstahlbleche is beispielsweise ein Verfahren aus der Arbeit »Remo val of Oxide Films of Silicon Steel Sheet and it!

Effects« (Journal of the Institute of Electrical Engi neers, Japan, Bd. 61, Nr. 641, Dezember 1941) be kannt Die in dieser Arbeit erläuterten Oxidschicht©: sind als Schichten bezeichnet, die bei der Herstellunj von Maschinen und Geräten unter Verwendung de; Stahlbleche entfernt werden können, sowie als Schien ten, die leicht mit einem Stück Schleifpapier abgelös und auch mit einem Zangenpaar entfernt werdei können. Diese Schichten sind also mit der Eisen oxidschicht oder dem Zunder identisch, der bein Warmwalzen gebildet wurde. Sie sind von de inneren Oxidschicht im Rahmen der vorliegendei Betrachtung völlig verschieden. Eine solche innen Oxidschicht kann nicht unter Anwendung von ver

dünnler Schwefelsäure einer Temperatur zwischen 86° C in einer Konzentration von etwa 10"/« entfernt werden, was in der genannten Arbeit erläutert ist. Die innere Oxidschicht läßt 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 Entkohlungsbehandlung sowie auf eine besondere Atmosphäre für die Wärmebehandlung im Anschluß an die Entfernung der inneren Oxidschicht sowohl beim Ein-Stich-Kaltwalzverfahren als auch beim Zwei-Stich-Kaltwalzverfahrcn. Im Hinblick auf die herkömmliche Arbeitsweise im Rahmen dieser beiden Verfahren könnte man versuchen, die Stufe der inneren Oxidschicht nach Abschluß der Fertigwärmebehandlung anzuschließen. Wenn jedoch die innere Oxidschicht im Anschluß an die Fertigwärmebehandlung entfernt wird, wurden verschiedene Nachteile auftreten. Wenn das Beizen oder elektrolytische Polieren in der erforderlichen Intensität zur Entfernung der inneren Oxidschicht für eine kurze Zeitdauer von einigen Sekunden oder Minuten durchgeführt wird, dann wird die Stahlblechoberfläche uneben und zeigt Aushöhlungen mit einer entsprechenden möglichen weiteren Zunahme der Ungleichmäßigkeit, weil die Lösungsgeschwindigkeit von der Ausrichtung der Kristallkörner des Stahlblechs abhängt und weil das Stahlblech nach der Erfindung mit magnetischen Eigenschaften hoher Güte und geringen Eisenvcrlusten 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 od. dgl. angewandt wird, wirken sich innere Spannungen in der Nähe der Oberfläche des Stahlblechs aus. Infolgedessen steigt der Eisenverlust an. und es zeigen sich strcifenförmige Risse auf der Oberfläche des Stahlblechs, die in manchen Fällen das Aussehen des Stahlblechs beeinträchtigen.

Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, daß sich diese Nachteile vermeiden lassen, wenn beim Ein-Stich-Walzverfahren oder beim Zwei-Stich-Walzverfahren die Entfernung der inneren Oxidschicht nach der Entkohlungsbehandlung und mindestens vor dem Fertigstich und der Fertigwärmebehandlung erfolgt. Im Anschluß an die Entfernung der inneren Oxidschicht erfolgt also ein Kaltwalzen. Eine anschließende Wärmebehandlung muß dann so ausgeführt werden, daß keine innere Oxidschicht entsteht. Also darf das Verhältnis PH₂OZPH₂ (das Verhältnis des Wasserdampfpartialdrucks zum Wasserstoffpartialdruck in der Glühatmosphäre) nicht größer als 0,05 ist.

Demnach erfolgt die Entfernung der inneren Oxidschicht, die sich beim Warmwalzen und bei der Entkohlungsglühung bildet, vor der letzten RekristalH-sierungsglühung. Die Korngröße der Schicht ist im Zeitpunkt ihrer Entfernung noch nicht allzu groß; infolgedessen führt eine chemische Entfernung der Schicht auch nicht zu einer unzulässig großen Rauheit der Stahlblechoberfläche. Das das Kaltwalzen nach der Entfernung der inneren Oxidschicht erfolgt, können Rauhigkeit und Kratzer, die bei einer mechanischen Entfernung der inneren Oxidschicht auftreten können, durch das Kaltwalzen behoben werden. Die durch eine mechanische Entfernung der innerer Oxidschicht bedingte innere Spannung kann durch die Wärmebehandlung im Anschluß an das Kaltwalzen aufgehoben werden. Wenn jedoch die Wärmebehandlung nach der Entfernung der inneren Oxidschicht in einer sauren Atmosphäre erfolgt, kann sich wiederum eine innere Oxidschicht ausbilden. Infolgedessen erfolgt nach der Erfindung die Wärmebehand-

ίο lung zur Rekristallisierungsglühung nach der Entfernung der inneren Oxidschicht in einer Atmosphäre mit einem Verhältnis PH₂O PH₂ kleiner als 0,05. Damit erhält man ein kaltgewalztes, ungerichtetes Elektroblech ohne innere Oxidschicht. Dieses Stahlblech hat also sehr gute magnetische Eigenschaften unc auch eine gute Oberfläche.

Auf Grund der vorstehenden allgemeinen Erläuterungen kann man sechs Verfahrensweisen (I... VI' im Rahmen der Erfindung ausüben, ohne daß die Erfindung auf Einzelheiten dieser Verfahrensweisen ein geschränkt wäre. Diese Verfahrensweisen sind in der Fig. 8 und 9 in Form von Arbeitsdiagrammen erläutert.

Damit bei der Arbeitsweise (I) das Kaltwalzen^ und die Wärmebehandlung 5 im Anschluß an die Entfernung der inneren Oxidschicht und der Säurewäsche 3 durchgeführt werden kann, wird die innen Oxidschicht ebenso wie der Oberflächenzunder mi einer sauren Waschlösung entfernt, die stark genuj ist, um die Hisengrundlage anzulösen. Nach den Warmwalzen 1 und der Entkohl ungsglühung 2 erfolg also die Entfernung der inneren Oxidschicht durcl· eine Säurewäsche 3. Die Entkohlung erfolgt als Ent kohlungsglühune 2.

Die abgewandelte Arbeitsweise (II) sieht eine Entkohlung 6 durch Vakuumbehandlung der Stahlschmelze vor. Die Fertigwarmebehandlung 5 erfolg in einer trockenen Atmosphäre mit einem Verhältni! PH.,O/PH₂ kleiner als 0.05.

Die Arbeitsweise (III) umfaßt folgende Bearbei tungsstufen: Warmwalzen 1. Säurewäsche 7 zur Ent fernung des Zunders, erster Kaltwalzstich 8, Zwi schenglühen und Entkohlungsglühen 9, Entfernun; der inneren Oxidschicht 10, zweiter Kaltwalzstich 11 als Dressierstich, Fertigwärmebehandlung 12 ii trockener Atmosphäre.

Im Rahmen der Arbeitsweise (IV) erfolgt im An schluß an das Warmwalzen 1 eine Entkohlungs glühung 2 der warmgewalzten Bunde. Die Arbeits weisen (V und VT) sehen jeweils eine Entkohlungs behandlung 6 der Stahlschmelze unter Vakuum sowi< ein Warmwalzen 1 vor. Hieran schließen sich in Rahmen der Arbeitsweise (IV) folgende Bearbei tungsstufen an: Entfernung der inneren Oxidschich sowie des Zunders durch eine Säurewäsche 3, erste Kaltwalzstich 8, Zwischenglühen 13 in trockener At mosphäre, Dressierstich 11, Fertigwärmebehandlunj 12 in trockener Atmosphäre. Die Arbeitsweise (V wird wie folgt weitergeführt: Säurewäsche 7 zur Ent fernung des Zunders, erster Kaltwalzstich 8, Entfernung der inneren Oxidschicht 10, Zwischenglühen V in trockener Atmosphäre, Dressierstich 11, Fertigwärmebehandlung 12 in trockener Atmosphäre. Di< Arbeitsweise (VI) sieht im Anschluß an das Wannwalzen folgende Arbeitsstufen vor: Säurewäsche Ί zur Entfernung des Zunders, erster Kaltwalzstich 8 Zwischenglühen 13 (Feuchtglühen oder Trockenglühen), Entfernung der inneren Oxidschicht 10

609632/lli

Dressierstich II, Fertigwärniebehandlung 12 in trok-

kener Atmosphäre. Die obige Erläuterung zeigt klar, ^A (^nerkömmliches Verfahren)

daß das Verfahren der Erfindung eine Entfernung der Nach drr Sann»«,:;«: -ι, ·, ■ «/ ι

inneren Oxidschicht vor einem anschließenden Kalt- lösung aus ^ % SaS _P ·^Π11' ^{einer sau}™,_f ^Wasch

walzstich und einer Wärmebehandlung vorsieht. Die ₅ desZunders" wird Sf. P u Γ-^Γ ^ ξ?.¹?"¹"¹¹¹

schicht neuerdings ausbilden kann. _lo ' ^{unkt l) L}' ^[ H₂OzPH₂ gle.ch 0,015 geglüht.

Der Grund für die Festlegung des Si-Gehalls auf ^B (Arbeitsweisel nach Fig S)

1,0 bis 4,0% nach der Erfindung liegt darin, daß ein Nach der «„r™,·, ι · · ,., u

Stahlblech mit einem Si-Gehait von weniger als 1,0·/. lösung von ^ Ä "iVT. Τ™ ΐ

erne schlechte Qualität aufweist, was deshalb außer- Fluor« ^Iw Salpetersaure, 1·.

Si^aS^{es schwicrig ist}-— ^ ^s— r r ³A ^p:t^fs^s

Der sol-AI-Gehalt ist auf 0,1 bis 3,0% einge- wiTnaX de^A^ '" ^I ^^™ ^AtmosP^här£ schränkt. Der Grund hierfür liegt darin, daß ein sol- ₂₀ Z_n onn r\ ^{Arbcl SWeiSC A bei einer} Temperatui Al-Gehalt unter 0,1% die Rekristallisation be" der Ll_n F ³ Γ ^lan8 ^{in der} Behandlungsstufe 5 Wärmebehandlung im Anschluß an das Kaltwalzen Profiücke « H' ^e?^alte.^{nen Stah}'^{bIech werder} erschwert und daß ein Gehalt von mehr als 3 0% Ke mIr, /^ur...^die _J.^EP^stein-^p'-^obe ausgeschnitten, das Stahlblech im Zusammenwirken mit dem Si-Ge- <inH ;„ η τ 1 Γ ^{die ma}8^netischen Eigenschaften halt brüchig macht. Infolgedessen ist kaum ein Kalt- « ^be"^e ' ^anS^eg^eben.

walzen möglich. ^a B e i s ρ i e 1 2

Damit das Elektroblech nach der Erfindung keine (Zwei-Stich-Kaltwalzverfahren)

magnetische Alterung aufweist, soll der Kohlenstoff- Pin ^n™ ι .

gehalt durch Entkohlung kleiner als 0,005·/. gemacht einem rJlT* I ^U"^{d VOn 2}'^{5 mm Dicke mit} werden. ^{h ein}^^{m Gehalt vo}" 0,029 Gewichtsprozent Kohlen-

Die Atmosphäre für die Wärmebehandlung im ³° prozem ί?^'¹**?™™ ^SiHf-^ium' °'^{17 Cew}}^C^ Anschluß an die Entfernung der inneren Oxidschicht E _{a n} w L'·"¹ wesentlichen Eisen, wird in muß ein Verhältnis PH,O/PH, von weniger als 0 05 EmferZc H ^W^^Sch!^0Sun8 ^{von 2}'^v« ^{Sal7säure zur} haben. Wenn dieses Partialdruckverhältnis größer als Ka tw_al«t^? u ^Z"ⁿ,^ders gewaschen. In einem ersten 0,05 ist, bildet sich sehr schnell eine innere Oxid- ₃₅ 0 J₉Il ς _H H , ^ei"^{e Dick}enabnahme auf schicht, die einen Erfolg des erfindungsgemäßen Ver- 7,',r vT ^⁰⁰³"" ^erfolg^{l ein}e Entkohlungsglühung fahrens verhindert. zur Vernngerung des Kohlenstoffgehaits auf 0,0035»/«

Die Entfernung der inneren Oxidschicht bringt |?""" ^Ff"^atmosphäre mit 25% Wasserstoff, im Rahmen der Erfindung eine Herabsetzung des nl ρ κ ° , ",^{ηα Wasserda}mpf, Taupunkt 4O⁰C. Eisenverlustes, auch wenn diese Entfernung nicht *o hVnrti.m ^{nach den beiden fo}'g^{enden Be}'

vollständig ist, sondern eine innere Oxidschicht von ^handlung^swe'^sen weiterbearbeitet.

Fi? 5 "zd_e?^iCI^kn HvT¹⁴¹^',^ ^diH ^FO^°^{8rafie der A} (^herköm^'iche Behandlungsweise)

t-ig.t> zeigt. In diesem Fall ist der Eisenverlust nwv, tv ι ,

W17'50 3,56 Watt/kg nach Entfernung der Oxid- η IS ¹fl¹P^kenvernng^erung des Endprodukts auf schicht gegenüber einem Ausgangswert des Eisenver ρ L"T. .^{cke durch ein}en Dressierstich wird die lustes W 17/50 von 4.09 Watt/kg für eine 4 um dicke · · ^{emer Tem}P^eratur von 850° C 4 min lang

innere Oxidschicht. Eine vollständige Entfernung der P Te."· ¹,^{ΓΟ£:1ίεηεη} Atmosphäre von 25% Wasserstoff Oxidschicht kann dann den Eisenverlust W 17/50 stickstoff (PH₂OZPH., gleich 0.02) geglüht.

noch auf einen Wert von 3,43 Watt/kg herabsetzen. B (Arbeitsweise III gemäß F i e 9)

Infolgedessen ist eine verbleibende innere Oxid- ₅o _{Nach A}u_c ., -_f „ ^{g 8}' '

schicht mit weniger als 1 μτα Dicke zulässig weil strahl ^AB. ^{nIeifen der} Oberfläche mit einem Sanddiese Restschicht die Herabsetzung des Eisen Verlustes fniot FL^ntfemung der inneren Oxidschicht 10 erkaum beeinträchtigt. 1° ^ .^ein ^Dressierstich 11 und eine Wärmebehandlung

12 wie bei der Arbeitsweise A
^BeisP^ieI ' „ ρ ^A.^us, „^den erhaltenen Stahlblechen werden jeweils

(Ein-Stich-Kaltwalzverfahren) DieΏί^ΐ" Epstein-Versuch geschnitten.

uie jeweiligen Meßwerte der magnetischen Eigen-

Die Glühung eines warmgewalzten Bundes von ^{scnarten Slnd} ω Tabelle 1 angegeben.
2,0 mm Dicke mit einem Kohlenstoffgehalt von Beispiel 3

0,035 Gewichtsprozent, Siliciumgehalt von 2,3 Ge- 6o (Zwei St₁Vh κόι^ ι _r t. ^

wichtsprozent, sol-AI-Gehalt von 0,15 Gewichtspro- _{Ein w} ^^"^^-Kaltwalzverfahren)

zent, Rest im wesentlichen Eisen mit einem eerineen «.£ ^wai1ng^ewalzter Bund der gleichen Zusammen-Anteil Walzzunder erfolgt bei einer Temperatur von tf„ l..^{We im} Beispiel 2 ist lose aufgewickelt Nach 750^f C für eine Dauer von 8 h, damit der Kohlen «s i*"??*⁸*^ in einer Lösung von 2% SaIzstoffgehalt auf 0,0032% herabgesetzt wird Sodann 6_S ^ V", ^?f^ser ^¹ Entfernung des Zunders erfolgt wird diese Probe nach den folgenden beiden Verfah- enno r ~u ^{gSglÖhung 1}^ ^einer Temperatur von rensweisen auf eine Enddicke von 0,50 mm bearbei »„Χ ΪΓ. ^wa»rend einer Dauer von 7 h in einer stark tet entkohlenden Feuchtatmosphäre aus 88% Wasser

stoff und 12·/. Stickstoff und Dampf, Taupunkt

53 C, zur Herabsetzung des Kohlenstoffgehaltes auf 0,0027'Vo. Dann erfolgt wiederum eine Siiurewäsclie mit der bereits genannten Waschlösung.

Die Probe wird nach den folgenden vier abgewandelten Verfahrensweisen behandelt.

A (herkömmliches Verfahren)

Nach Dickenverminderung auf 0,39 mm in einem ersten Kaltwalzstich erfolgt eine Zwischenglühung in einer Atmosphäre von 20'Vo Wasserstoff Rest Stickstoff. Sodann wird in einem Dressierstich die Dicke des Endprodukts auf 0,35 mm herabgesetzt. Die Fertigglühung erfolgt bei 850 C für eine Dauer von 4 min in der gleichen Atmosphäre wie bei der oben beschriebenen Verfahrensweise.

B (Arbeitsweise VI nach F i g. 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".·'η Wasserstoffperoxid, 2⁰O 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 von 4 min in einer trockenen Atmosphäre aus 25 %> Wasserstoff Rest Stickstoff (ΡΗ,Ο/PR, gleich 0,023) in der Wärmebehandlungsstufe 12. Fig. 4 zeigt eine Mikrofotografie des Querschnitts dieses Stahlblechs.

C (Verfahrensweise V nach F i g. 9)

Nach dem ersten Kaltwalzstich 8 entsprechend der obigen Arbeitsweise A erfolgt eine Säurewäsche des Stahlblechs in einer Waschlosung von 3% Fluorwasserstoffsäure in konzentrierter Salzsäure, damil die innere Oxidschicht in der Verfahrensstufe 10 entfernt wird. Es erfolgt ."ine Zwischenglühung 13 in einer trockenen Atmosphäre aus 25¹Vu Wasserski!! Rest Stickstoff (PH₂OZPH₂ 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 einet ίο Temperatur von 850' C während einer Dauer von 4 min.

D (Arbeitsweise IV nach Fi g. 9)

Die Säurewäsche im Anschluß an die Entkohlungs-

ίο glühung des warmgewalzten Bundes wird in gleichet Weise wie oben erwähnt mit einer Waschlösung von 2"'o Salzsäure, 3% Salpetersäure, 1'V» Fluorwasserstoffsäure in Wasser zur Entfernung der innerer Oxidschicht in der Waschstufe 3 ausgeführt. Die st behandelte Blechprobe wird dann in einem ersten Kaltwalzstich 8 auf eine Dicke \on 0,39 mm eingestellt. Es erfolgt eine Zwischenglühung in einei trockenen Atmosphäre aus 25°/i> Wasserstoff Res! Stickstoff (PH..O/PR, gleich 0,025). Schließlich wire

die Blechdicke des Stahlblechs in einem Dressier stich 11 auf einen Wert von 0,35 mm eingestellt. Eint Fertigglühung 12 erfolgt bei einer Temperatur vor 850° C für eine Dauer von 4 min in einer trockenei Atmosphäre.

Aus den Proben der genannten vier Arbeitsweisel werden Probekörper für den Epstein-Versuch ge schnitten. Die Meßwerte sind in der folgendei Tabelle 1 angegeben.

Tabelle

	Versuch,	Restdicke	Eisenveiiusl Watt, kg	W 10-50	VV 15 50 I W 17/50	5,78	Magnetische Fiußdichte. kG	B 50
Nr	Arbeitsweise	der inneren		1,72	3,84	4,95		16,3
Ii I .		Oxidschicht	1,69	3.68	4,16	B 25	16,4
	A	(um)	1,06	2.69	3,21	15.4	16,1
1	B	5,6	1,02	2,45	4,09	15,5	16,2
	A	0,8	1,02	2,56	3,22	15,2	16,2
->	B	4,7	0,98	2,43	3,16	15,3	16,3
	A	0,5	0,97	2.39	3,23	15.3	16.3
3	B	3,8	0,98	2,41		15,4	16,3
	C	0,4		15,4
	D	0,3	15,4
	0,5

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stahlbleche haben eine sehr glatte Oberfläche. Die Stahlbleche haben infolgedessen einen hohen wirtschaftlichen
faktor ist hoch.

Wert. Der Raumerfüllungs

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 ... t tung, der Formgebung und anderen Kenngrößen einPatentansprüche: geteilt, etwa in warmgewalzte Siliciumstahlbleche,

1." Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter, warmgewalzte und geschweißte, ungerichtete Siliciumuijgerichteter Elektrobleche hoher magnetischer Stahlbänder, kaltgewalzte, ungerichtete Siliciumsmhl-Güte mit 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent Silicium, S bänder, kaltgewalzte, gerichtete Sihciumstahlbander. 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent säurelöslichem Im allgemeinen sollen solche Elektrobleche verAluminium, Rest im wesentlichen Eisen und Ver- schiedene Kenngrößen haben, unter denen vor allem unreinigungen, unter Warmwalzen, Entkohlung, die magnetischen Eigenschaften eine hohe Güte Oberflächenreinigung des. Blechs, Kaltwalzen haben sollen. Diese Elektrobleche werden nach dem und Schlußwärmebehandlung in besonderer Atmo- io jeweiligen Eisenverlust eingeteilt.
Sphäre nach abgeschlossenem Kaltwalzen, da- Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften

durch gekennzeichnet, daß die Entkoh- muß der Eisenverlust herabgesetzt werden. Da sich lung vor der Fertigkaltwalzstufe durchgeführt der Eisenverlust aus dem Hysteresisverlust sowie wird, die innere Oxidschicht der Blechoberfläche dem Wirbelstromverlust zusammensetzt, müssen nach der Entkohlung, jedoch vor der Fertigkalt- 15 beide Verlustgrößen herabgesetzt werden. Zur walzstufe entfernt wird und alle Wärmebehand- Herabsetzung des Hysteresisverlustes müssen die lungen nach der Entfernung der inneren Oxid- Fehler in dem Stahlblech verringert werden, die beischicht in einer Atmosphäre mit einem Verhältnis spielsweise auf rekristallisierte Kornbereiche, Ausvon weniger als 0,05 Wasserdampfpartialdruck Scheidungen von Verunreinigungen und Spannungen zu Wasserstoffpartialdruck durchgeführt werden. 20 infolge der Herstellung zurückgehen. Ferner soll die

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Gesamtstruktur, die auf der Richtungsverteilung der kennzeichnet, daß die Entkohlungsbehandiung Kristalle des Stahlblechs beruht, eine bevorzugte vor dem Warmwalzen durchgeführt wird. Ausrichtung entsprechend den magnetischen Eigen-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch schäften aufweisen.

gekennzeichnet, daß die Entfernung der inneren as Andererseits muß zur Herabsetzung des Wirbel-Oxidschicht unter Verwendung einer stark sauren Stromverlustes das Stahlblech mit einer elektrischen Waschlösung zur Auflösung der Eisengrund- Isolatorschicht überzogen werden, damit die einzelnen schicht, unter Verwendung eines elektrolytischen Kernbleche eines geschichteten Kernpakets gegenein-Schleifverfahrens oder unter Verwendung eines ander isoliert sind. Das Stahlblech soll Legierungs-Sandstrahlverfahrens durchgeführt wird. 3° zusätze enthalten, die den spezifischen elektrischen

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Widerstand des Stahlblechs selbst erhöhen, also SiIidadurch gekennzeichnet, daß die innere Oxid- cium und Aluminium; ferner soll das Stahlblech mögschicht bis auf einen Rest von weniger als 1 [im liehst dünn sein.

Dicke entfernt wird. Zur Herstellung kaltgewalzter, ungerichteter Elek-

5. Waschlösung zur Entfernung der inneren 35 trobleche als einer Sorte von Elektroblechen kommen Oxidschicht für das Verfahren nach Anspruch 3 verschiedene Herstellungsverfahren im Hinblick auf oder 4. gekennzeichnet durch 2° 0 Salzsäure, 3' 0 die genannten Gesichtspunkte in Betracht, damit vor Salpetersäure, 1 ° n Wasserstofffluorid, Rest allem die magnetischen KenngröGtn in der gewünsch-Wasser. ten Weise erzielt werden. Ein Grundverfahren zur