DE2148031A1

DE2148031A1 - Verfahren zum Herstellen von kaltgewalztem, ungerichtetem Elektrostahlblech und -band

Info

Publication number: DE2148031A1
Application number: DE19712148031
Authority: DE
Inventors: Izumi; Sugiyama Takayasu; Sumimoto Masakatsu; Honjo Osamu; Himeji Hyogo Matsushita (Japan). P
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1970-09-26
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1972-06-22
Also published as: JPS4926415B1; FR2108009A1; DE2148031B2; FR2108009B1

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dn.-lng. Π. König · Dipl.-lngrK7E5ergen

Patentanwälte · 4ooo Düsseldorf · Cecilienallee 78 - Telefon 43273a

Unsere Akte! 26 956 . September 1971

Ill/Sohü

Nippon Steel Corporation, No. 6-3, 2-ehome, Ote-maohi, Chiyoda-ku, Tokio. Japan

Verfahren zum Herstellen von kaltgewalztem, ungerichtetem Elektrostahlblech und -band

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von kaltgewalzten Blechen und Bändern aus ungerichtetem Elektrostahl.

Da kaltgewalzte, ungerichtete Elektrostahlbleche und -bänder hauptsächlich für drehende elektrische Geräte verwendet werden, ist es wünschenswert, daß dieae Stahlbleche und -bänder g'leichmässige magnetische Eigenschaften aufweisen, die keine bestimmte Orientierung in einer Richtung innerhalb der Eben· des Stahlbleches und -bandes zeigen.

Bei der Massenherstellung von E^ektrostahlblechen und -bändern, die im wesentlichen gleichmässige magnetische Eigenschaften in allen Richtungen in der Ebene des Stahlbleches und -bandes aufweisen, wurden bereits technische Kunstgriffe angewendet, um die das Stahlblech und Stahlband bildenden Kristalle in wahlloser Richtung anzuordnen.

legierte Stähle, wie sogenannter Kohlenstoffstahl, Siliziumstahl und Aluminiumstahl, die als Elektrostahlblech und -bänder verwendet werden, bestehen jedoch ausot-Phase, das heißt aus Kristallen, die bei Raumtemperatur ein raumzentriertes kubisches Gitter aufweisen, und wie gut bekannt ist,

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ORIGINAL INSPECTED

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igt die Magnetisierung der Richtung, die nach, dem Millerschen System durch die Indizes (111) bezeichnet ist, äußerst ..'.schwierig.

Konventionelle kaltgewalzte ungerichtete Elektro3tahlbleche und -bänder, die in wahlloser Richtung angeordnete Kristalle umfassen, enthalten zahlreiche Kristalle, die als Magnetisierungsrichtung die Richtung (111) aufweisen. Sie zeigen daher nur eine relativ geringe magnetische Flußdichte in allen Richtungen, obwohl sie nicht orientiert sind.

Andererseits wurden Methoden zum Herstellen von Elektrostahlblech und -band vorgeschlagen, die eine solche Kristallorientierung aufweisen, daß zahlreiche Kristalle in (lOO)-Richtung vorliegen, die günstig für die Magnetisierungseigenschaften in der Ebene von Stahlblech und -band ist. Durch diese Methoden werden sogenannte zweifach gerichtete (two-directional) Elektrostahlbleche und -bänder erhalten, die Kristalle einer Orientierung von (100) (001) nach dem Millerschen System aufweisen, oder sogenannte mehrfach gerichtete (poly—directional) Elektrostahlbleehe und -bänder, die Kristalle der Orientierung (100) OkI nach dem Millerschen System aufweisen. Zahlreiche dieser Methoden sind jedoch für die Massenproduktion nicht geeignet, weil wegen der Einschränkungen im Hinblick auf die Bestandteile oder wegen der Notwendigkeit, eine äußerst genaue Behandlung während der Herstellung durchzuführen, die herstellbaren Qualitätsgrade beschränkt sind.

Es ist daher Ziel der Erfindung, ein wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen von Stahlblech und Stahlband zu schaffen, das eine annehmbar hohe magnetische Flußdicht· gleichmässig in sämtlichen Richtungen in der Ebene des Stahlbleches und -bandes aufweist, bei dem bei der Herstellung von kaltgewalztem, ungerichtetem Elektrostaklblech und -band aller Stahlarten, mit einem Gehalt variierender Anteile von Elementen, wie Silizium, Aluminium und Kohlenstoff, Kriatalle mit einer für die magnetischen Eigenschaften ungeeigneten

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Orientierung, die in konventionellem Elektrostahlblech und -band gebildet werden, wenn von einem Block ausgegangen wird, der durch eine übliche Herstellungsmethode für einen Walzblock erhalten wurde, absichtlich vermindert werden und gleichzeitig der Anteil der Kristalle erhöht wiisL, die in (110) (001) orientiert sind.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, kaltgewalzte, ungerichtete Stahlbleche und Stahlbänder mit hoher magnetischer Flußdichte unter A_nwendung kontinuierlicher Gießmethoden oder ähnlicher Methoden herzustellen·

Weitere Ziele und Gegenstände der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich·

Ausführlicher angegeben bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen von kaltgewalztem, ungerichtetem Slektrostahlblech und Elektrostahlband mit hoher magnetischer Plufidichte· Nach diesem Verfahren wird bei der Herstellung von kaltgewalztem, ungerichtetem Stahlblech und Stahlband, das maximal 4 % Silizium, 3 % Aluminium und 0,1 % Kohlenstoff enthält und dessen restlicher Anteil überwiegend aus Eisen besteht, ein Block,der die erforderliche Menge an Kohlenstoff enthält, um mindestens einen Teil des legierten Stahls bei einer bestimmten Heiztemperatur in Übereinstimmung mit den erforderlichen Anteilen an Silizium und Aluminium in die ir -Phase zu überführen, auf eine Temperatur von mehr als 1000° G erhitzt, wobei ein Produkt mit Abstufung (a grade in object) erhalten wird, in welchem Dentrite von der Oberfläche aus in Richtung der Dicke des Blockes bis zu einer Tiefe von mehr als 50 % ausgebildet sind. Dieser Block wird dann ohne erneutes(Erhitzen)stark mit einer Dickenabnahme von mehr als 98 Ji gewalzt, wobei ein heißgewalztes Stahlblech erhalten wird. Dieses heißgewalzte Stahlblech wird mit Säure gebeizt, erforderlichenfalls getempert und mit einer Dickenabnahme von 64 bis 86 % kaltgewalzt. Das so * Anlassen (reheating)

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erzielte kaltgewalzte Stahlblech und Stahlband wird mit einer Heizgeschwindigkeit von mehr als 1.6 C/sec. erhitz- und während O bis 10 Minuten bei einer Temperatur von 600 bis 1200 G in einer stark-entkohlenden oder nicht-entkohlenden reduzierenden Atmosphäre getempert.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Kristallorientierung des erfindungsgemäß erhaltenen heißgewalzten Stahlbleches und der Entfernung von der Oberfläche dieses Stahlbleches in Richtung der Tiefe zeigte Figur 2 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Kristallorientierung des unter Anwendung einer konventionellen Methode zur Herstellung eines Walzblockes erhaltenen heißgewalzten Stahlbleches und der Tiefe, gerechnet von der Oberfläche dieses Stahlbleches, zeigte Figur 3 ist eine (100)- Pö.lfigur (Röntgenbild), welche die Kristallorientierung in dem Oberflächenbereich des erfindungsgemäß erhaltenen heißgewalzten Stahlbleches zeigt. Die Figuren 4 und 5 sind (100)- Polfiguren (welche die Kristallorientierung im Oberflächenbereich beziehungsweise im inneren Teil des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Elektrostahlbandes zeigen und die Figuren 6 und 7 sind (100)- Polfiguren, welche die Orientierung der Kristalle zeigen, die den Oberfläehenbereich beziehungsweise den inneren Teil eines Elektrostahlbandes zeigen, das unter Anwendung einer konventionellen Methode zur Walzblockherstellung erhalten wurde.

Die Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend erläutert.

Zwar verändert sich die Kristallorientierung eines Stahls im allgemeinen durch eine Phasenumwandlung zu einer regellosen Anordnung, wie jedoch auf diesem Fachgebiet gut bekannt

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ist, ändert sioh die Art und Weise der Cf-- ^Umwandlung von legiertem Stahl in Abhängigkeit von den in dem Stahl enthaltenen Anteilen an Silizium, Aluminium, Kohlenstoff und dergleichen und in gewissen Fällen, tritt, entsprechend der Kombination von Legierungselementen, überhaupt keine Umwandlung ein.

Im allgemeinen vermiÄdeim steigende Anteile an Silizium und Aluminium den Bereich der )f-Phase oder den Bereich der Koexistenz von oC -Phase und Ϊ^-Phase. Insbesondere wenn bei einem Gehalt von weniger als 0.025 # Kohlenstoff mehr als 2.5 i» Silizium oder mehr als 1 ^ Aluminium in dem Stahl enthalten sind, tritt keine Umwandlung ein. Andererseits wird durch einen Anstieg der Menge des Kohlenstoffes der Bereich der if^-Phase und insbesondere der Bereich der Koexistenz von pC-Phase und Y-Phase vergrößerte Wenn daher bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mehr als 2,5 % Silizium oder mehr als 1 $> Aluminium zur Herstellung eines Elektrostahlbleches oder Blektrostahlbandes der gewünschten Art zugesetzt werden, ist es möglich, zumindest in einem Teil des Blockes

ο ν
bei 1000 C Q-Phase zu erhalten, indem der Kohlenstoffgehalt auf einen Wert von mehr als 0.026 % eingestellt wird.

Die Zugabe von Silizium und Aluminium wird vorgenommen, weil durch das Vorliegen beider Elemente der spezifische elektrische Widerstand von legiertem Stahl erhöht wird und die Wirbelstromverluste sowie die Eisenverluste des Stahls vermindert werden. Das Vorliegen von mehr als 4 % Silizium oder mehr als 3 % Aluminium sollte jedoch vermieden werden, weil das Kaltwalzen schwierig wird und die magnetische Sättigungsflußdichte vermindert wird. Zwar ist Kohlenstoff ein wichtiges Element, um in der genannten Weise die Phasenumwandlung von legiertem Stahl zu regelnj das Vorliegen von mehr ale 0·1 % Kohlenstoff ist jedoch unerwünscht, weil das Entkohlen in irgendeiner Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens schwierig wird und daher die magnetische Alterung des Produkts unvermeidbar wird, und weil dieeer hohe Gehalt unerwünscht für

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die magnetischen Eigenschaften ist. Nachstehend sollen einige Beispiele für den Zusammenhang zwischen den als Komponenten vorliegenden Elementen und der Phasenumwandlung gegeben werden. Wenn weder Silizium noch Aluminium vorliegen, so existiert der Stahl bei 1000° C stets als 2T-Phase, solange der Kohlenstoffgehalt weniger als 0.1 % beträgt. Wenn der Stahl 1.5 % Silizium und 0.20 j£ Aluminium enthält, so ist es möglich, mindestens einen Teil des legierten Stahls bei 1000° C als ·-Phase zu erhalten, wenn man einen Kohlenstoffgehalt von 0e01 bis OeI % einhält. Bei einem Stahl, der 3.0 % Silizium und 0.25 % Aluminium enthält, ist es ferner möglich, einen Teil des legierten Stahls bei 1000° C in der jTLphase au erhalten, indem der Gehalt an Kohlenstoff auf 0,03 bis 0.1 % eingestellt wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens iet es erforderlich, den Block ohneAnlaea#B.(rfliuMttiBg)stark mit einer Dickenabnahae von mehr als 98 Jf zu walzen. Sa die Temperatur des Blockes rasch mit der Verminderung der Sicke abnimmt, ist eine Heiztemperatur von mindestens 1000° C erforderlich, um zu vermeiden, daß die Temperatur in einen Bereich abfällt, in welchem das Heißwalzen schwierig wird, bevor die Endabmessungen erreicht sind. Die höchste Heiztemperatur beträgt etwa 1350 C und es ist nicht erforderlich, auf einen Wert oberhalb dieser Temperatur zu erhitzen. Bei der Anwendung einer Heiztemperatur von mehr als 1000° C wird der Anteil an Kohlenstoff, der erforderlich ist, um zumindest in einem Teil des Blockes bei der entsprechenden Temperatur die y~ Phase auszubilden, im Vergleich zur Anwendung einer Heiztemperatur von 1000° C etwas vermindert· Setaillierte Angaben über diese Zusammenhänge sind beispielsweise aus "Ferro-Magnetism" von B. H. Bozorth ersichtlich.

Ss ist allgemein bekannt, daß beim Verfestigen eines legierten Stahls unter geeigneten Bedingungen große Kristalle in regelloser Anordnung ausgebildet werden, das heißt, sogenannte Sentrite, die (001)-0rientierung fast parallel zu der Kühlrichtung aufweisen und infolgedessen eine (100)-Ebene nahezu parallel zu der Oberfläche des Walzblocken

angeordnet haben. - 7 -

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BAD ORIGINAL

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Die Erfindung basiert auf einer neu aufgefundenen Erscheinung, die nachfolgend beschrieben werden soll. Wenn ein geschmolzener Stahl, dessen Bestandteile so eingestellt sind, daß bei einer Temperatur von mehr als 1000° C mindestens in einem Teil des legierten Stahls Γ-Phase vorliegt, in der Weise verfestigt wird, daß sich Dendrite vorwiegend von der Oberfläche aus bilden, die mehr als 50 % der Dicke einnehmen, und auf eine Temperatur von mehr als 1000° C erhitzt wird, um einen Walzblock zu erhalten, der JT-Phase in mindestens einem Teil des legierten Stahls aufweist, so wird, wenn dieser Walzblock bei dieser Temperatur ohne erneutes Anlassen (reheating) mit einer Dickenabnahme von mehr als 98 % unter Bildung eines heißgewalzten Stahlbleches gewalzt wird, obwohl die Oberfläche des Rohmaterials aus Kristallen der (100)-Ebene bestand, diese Orientierung vollständig zerstört und es bilden sich Kristalle mit einer Orientierung (100) (001), die völlig verschieden ist von der Orientierung des Rohmaterials, vorherrschend von der Oberfläche des heißgewalzten Stahlbleches aus in etwa 1/4 der Dicke dieses heißgewalzten Stahlbleches.

Ferner wurde festgestellt, daß durch Kaltwalzen und Tempern dieses heißgewalzten Stahlbleches unter festgelegten Bedingungen Stahlbleche und Stahlbänder erhalten werden können, die völlig andersartige Eigenschaften aufweisen, als Stahlbleche und -bänder aus einem von Dendriten freien Walzblock, der in konventioneller Weise durch Vorwalzen und Walzen des Stahlblockes hergestellt worden war. Während der Oberflächenteil des Stahlbleches und Stahlbandes bei der konventionellen Herstellung aus Kristallen mit schlechten magnetischen Eigenschaften besteht, haben die erfindungsgemäß hergestellten Stahlbleche und Stahlbänder vergleichsweise hohe magnetische Flußdichte gleichmässig in allen Richtungen der Bleehebene, die auf die Tatsachen zurückzuführen ist, daß im Oberflächenbereich der erfindungsgemäßen Stahlbleche und -bänder Kristalle einer Orientierung in (110) (001) gut ausgebildet sind, während gleichzeitig im zentralen Teil des Bleches und Bandes Kristalle der Orientierung (hkl) (021) vorliegen.

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Zur erfindungsgemäßen Herstellung des Walzblockes sind Methoden verwendbar, wie die Anwendung einer Flachstabform (flat mold) oder Stranggießen (continuous casting). Im Hinblick auf die Gleichmässigkeit der Qualität und die Wirtschaftlichkeit ist jedoch die Stranggießmethode überlegen. Bei der Herstellung eines Walzblockes durch Stranggießen ist es wünschenswert, daß die Gießtemperatür 30 bis 70° C höher ist, als die liquiduskurve. Wenn die Gießtemperatur unterhalb dieses Bereiches liegt, so tritt eine unzureichende Entwicklung der erforderlichen Dendrite ein und oberhalb dieses Bereiches ist die Erscheinung des Ausscheidens (plate out) zu beobachten»

Es ist wünschenswert, daß die Abkühlgeschwindigkeit des in die Form gegossenen Stahls O₀5 bis 1.5 l/kg Stahl, angegeben als Wasserzuführungsrate (water pouring ratio) beträgt und daß eine maximale Zuggeschwindigkeit von 1.5 m/min, eingehalten wird ο

Die Dicke des Blockes sollte in Übereinstimmung mit der Endabmessung des Produkts so gewählt werden, daß die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Dickenabnahmen beim Heiß- und Kaltwalzen eingehalten werden können. Kein zufriedenstellendes heißgewalztes Stahlblech mit einer Kristallorientierung, die für die Erfindung charakteristisch ist, kann erhalten werden, wenn die von der Oberfläche des Blockes aus während des Verfestigens entwickelten Dendrite nicht mehr als 50 % der Dicke einnehmen.

Obwohl für die Erfindung keine Theorie von Bedeutung ist, wird angenommen, daß beim Heißwalzen des Blockes, in welchem Dendrite mehr als 50 $ der Dicke einnehmen, die in dem Block als Rohmaterial vorliegenden Dendrite vollständig zerstört werden, wenn das Walzen in der tf-Phase enthaltenden Zustandsform begonnen wird und unter starker Dickenverminderung mit einer Verminderung von mehr als 98 % ohne erneutes Anlassen durchgeführt wird. Während der Oberflächenbereich des ursprünglichen Blockes aus Dendriten mit relativ regelmässiger Orientierung besteht, verändert sich die Kristallanordnung

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in dem heißgewalztem Stahlblech zu einer Orientierung in (110) (001) mit hoher Regelmässigkeit, die sich von der in dem Rohmaterial vorliegenden Orientierung völlig unterscheide±.« Diese 7eränderung kommt durch das Heißwalzen zustande·

In der japanischen Patent-Veröffentlichung 38-22703 wird das Heißwalzen eines Blockes besehrieben, der 2.0 bis 3»5 % Silizium enthält und gut ausgebildete Dendrite aufweist« !Dabei wird ohne Veränderung der Kristallorient· ierung in dem Rohmaterial heißgewalzt und ein heißgewalztea Stahlblech gebildet, das die (lOO)-Ebene parallel zu der Ebene des heißge— walzten Stahlbleches enthält, wie in dem Ausgangsmaterial. Es ist ersichtlich, daß sich dieses Verfahren völlig von dem erfindungsgemäßen Verfahren unterscheidet, bei welchem die Orientierung des zu Beginn des Heißwalzens f-Phase enthaltenden Rohmaterials unter starker Dickenverminderung bei einer Verminderung von mehr als 98 ?6 völlig zerstört wird und ein heißgewalztes Stahlblech erzeugt wird, das völlig verschiedenartige Kristallorientierung aufweist.

Beim Vermindern der durch das Heißwalzen erzielten Dickenverminderung auf weniger als 98 Ί» wird der Anteil an Kristallen in dem Oberflächenbereich, die (100) (001)-Orientierung aufweisen, rasch vermindert. Wenn der legierte Stahl bei der Heiztemperatur vollständig aus flC-Phase besteht, so wird der Einfluß der ursprünglichen Orientierung auch unter einer hohen Ytelzverminderung bei einer Dickenverminderung von mehr als 98 # beibehalten und es kann kein heißgewalztes Stahlblech erzielt werden, dessen Oberflächenbereich überwiegend aus Kristallen mit (100) (001)-Orientierung bestellte Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher erforderlich, das Ausgangsmaterial auf eine so hohe Temperatur zu erhitzen, bei der mindestens ein Teil der Legierung als in-Phase vorliegt, und das Walzen mit einer Dickenverminderung von mehr als 98 % durchzuführen.

Figur 1 zeigt die Verteilung der Kristallorientxerung in

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Richtung der Dicke des heißgewalzten Stahlbleches, das durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde» Dieses Stahlblech besteht aus einem legierten Stahl mit einem Gehalt an 1.1 % Silizium, 0.22 % Aluminium und 0.032 % Kohlenstoff, Best überwiegend Eisen. Dieser legierte Stahl wurde durch Stranggießen zu einem Block vergossen, der an beiden Seiten des Blockes von der Oberfläche aus entwickelte Dendrite bis zu einer Tiefe von 85 % des Bleches aufwies und dieser Block wurde nach dem Erhitzen bis auf 1100° C mit einer Dickenverminderung von 98.5 % heißgewalzt. Aus der Figur let ersichtlich, daß die Kristallanordnung der Ebene (100), das heißt, die charakteristische Orientierung des ursprünglichen Blockes, in dem heißgewalzten Stahlblech von der Oberfläche auf beiden Seiten aus in einer Dicke von etwa 1/4 der Dicke des Bleches fast völlig verlorengegangen ist und daß eine bemerkenswerte Entwicklung der Orientierung in (110)-Ebene erfolgt ist. In Figur 2 ist das Ergebnis im Fall eines heißgewalzten Stahlbleches dargestellt, das nach einer konventionellen Methode erhalten wurde, bei der ein Stahl-Walzblock mit den gleichen Bestandteilen wie erfindungsgemäß durch eine übliche Walzblock-Herstellungsmethode vorgewalzt und gewalzt wurde und der so erzielte Block als Ausgangsmaterial verwendet wurde.

Die Intensität der (110)-Ebene an der Oberfläche des heißgewalzten Stahlbleches, das aus dem stranggegossenen Material gemäß der Erfindung erhalten wurde, ist zweimal so stark wie bei Verwendung des konventionellen Walzblockmaterials. Die genaue Orientierung dieser Kristalle im Fall des durch Stranggießen erhaltenen Materials ist in Figur 3 gezeigt, woraus klar hervorgeht, daß die Orientierung (110) (001) ist.

Beim Kaltwalzen des erfindungsgemäß erhaltenen heißgewalzten Stahlbleches ist es erforderlich, daß die Endabmessung durch einen einzigen Walzvorgang erhalten wird, und daß die Dickenverminderung des Kaltwalzens im Bereich von 64 bis 86 % liegt. Da die magnetischen Eigenschaften des Stahlbleches und Stahlbandes verschlechtert werden, wenn das Kaltwalzen mit einer

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Dickenverminderung durch Kaltwalzen in diesem Bereich in mehr als zwei Vorgängen unter Zwischenschalten eines Temperungsvorgangs und mit abschließendem !Tempern durchgeführt wird, sollte ein derartiges Verfahren vermieden werden. Wenn die Kaltwalz-Verminderung weniger als 64 ^ beträgt, so wird der Anteil an Kristallen mit (110) (001)-0rientierung, die nach dem Tempern das Elektrostahlblech und ElektrοStahlband bilden, vermindert und die Anisotropie wird demgemäß erhöht« Wenn andererseits die Walzverminderung 86 % überschreitet, so vermindert sich der Anteil der Kristalle mit (110) (001)-Orientierung, die das Elektrostahlblech und -band nach dem Tempern darstellen, rasch. Diese Bedingungen sollten daher vermieden werden. Gewöhnlich wird vor dem Kaltwalzen ein Tempern durchgeführt, um das heißgewalzte Stahlblech zu homogenisieren, oder, den Umständen entsprechend, für andere Zwecke. Die Merkmale der Erfindung gehen durch dieses Tempern nicht verloren, die Bedingungen dieses Temperas sollen daher erfindungsgemäß nicht spezifiziert werden.

Für das abschließende Tempern des kaltgewalzten Stahlbleches und -bandes gemäß der Erfindung ist die Heizgeschwindigkeit besonders wichtig! ^es wird dabei eine Heizgeschwindigkeit von 1.6 bis 100° G/sec. gewählt. Eine unterhalb dieses Wertes liegende Geschwindigkeit sollte vermieden werden, weil sich sonst in dem gesamten Stahlblech und Stahlband der Anteil an Kristallen mit schlechteren magnetischen Eigenschaften erhöht. Die Glühtemperatur des Stahlbleches und -bandes sollte notwendigerweise oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegen. Die Temperatur beträgt wünschenswert mehr als 600° C, um die magnetische Charakteristik des Elektrostahlbleches und -bandes zu verbessern und um speziell den Eisenverlust zu vermindern, und erforderlichenfalls ist es möglich, die Temperatur bis auf einen Wert unmittelbar unterhalb der eigenen Umwandlungstemperatur dieses Stahlbleches und -bandes zu erhöhen, um das Wachstum von Kristallen zu fördern und um den Eisenverlust durch Temperaturerhöhung zu vermindern. Wie bereits erwähnt, ist es zwar erforderlich, daß mindestens ein

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Teil des legierten Stahls bei dem zum Heißwalzen erforderlichen Erhitzen als )T-Phase vorliegt; durch die Phasenumwandlung bei dem abschließenden Tempern nach der Herstellung des heißgewalzten Stahlbleches wird jedoch die charakteristische Kristallorientierung gemäß der Erfindung in eine regellose Anordnung übergeführt und darüberhinaus hat Kohlenstoff selbst einen ziemlich störenden Einfluß auf das magnetische Verhalten» Es ist daher wünschenswert, daß ein Entkohlen in

der Stufe des Temperns des heißgewalzten Stahlbleches vor dem Kaltwalzen oder in der Stufe des abschließenden Temperns nach dem Kaltwalzen durchgeführt wird» Da durch Verminderung des Kohlenstoffgehaltes die bereits erwähnte Tendenz besteht, daß der Bereich der JT -Phase oder der Bereich der Koexistenz von öC-Phase und o~Phase vermindert wird, ist die Temperatur der Phasenumwandlung des Stahlbleches und -bandes nach diesem Entkohlen verändert und in bestimmten Fällen findet keine Phasenumwandlung auch bei noch höheren Temperaturen statt» Obwohl die cL·- ^Umwandlung verschwindet, wenn ein legierter Stahl mit einem Gehalt von mehr als 2.5 % Silizium oder mehr als 1 % Aluminium bis auf einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0.025 % entkohlt wird, kann die Temperatur des abschließenden Temperns des diese Komponenten enthaltenden legierten Stahls beim Heißwalzen manchmal auf einen Wert oberhalb der Heiztemperatur erhöht werden. Ein Tempern bei einer Temperatur von mehr als 1200° C ist jedoch nicht erforderlich, weil ein Tempern bei einer so hohen Temperatur unwirtschaftlich ist und weil es möglich ist, wenn ein derart niedriger Eisenverlust angestrebt wird, ein Elektro -. Stahlblech mit einem ähnlichen Eisenverlust in einfacher V/eise zu erhalten, indem die Anteile von Elementen, wie Silizium und Aluminium, erhöht werden. Die Temperatur des abschließenden Temperns bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher in einem Bereich von 600 bis 1200° C gewählt. Da außerdem beim Tempern des Stahlbleches und -bandes das Kristallwachstum nach 10 Minuten bei einer bestimmten Temperatur einen Sättigungswert erreicht hat, ist das Tempern während einer längeren Dauer nutzlos. Wie auf diesem Fachgebiet gut

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bekannt ist, kann zum Entkohlen ein Glühentkohlen unter Verwendung von Schlacke oder entkohlen-der Atmosphäre angewendet werden, bei der . das Verhältnis τοη p™ n/Ptr oder ^ GOp/p_CQ

geregelt wird β Bei diesem bekannten Verfahrensschritt müssen erfindungsgemäß keine speziellen Bedingungen definiert werden»

Figur 4 ist eine (100)-Polfigur (Böntgenfigur), welche die Kristallorientierung im Oberflächenbereich des Elektrostahlbandes darstellt, das erhalten wurde, wenn ein durch Stranggießen hergestelltes heißgewalztes Stahlblech, wie es in Figur gezeigt ist, mit Chlorwasserstoffsäure gebeizt, mit einer Dickenabnahme von 78 % kaltgewalzt, entfettet, in einer entkohlenden Atmosphäre von p_H (/% ⁼ °·²⁰ ^^{is auf 820}° G ^m^ einer Geschwindigkeit von 10° C/sec. erhitzt, 120 Sekunden bei dieser Temperatur gehalten und an der luft gekühlt wurde. Figur 5 ist eine (10O)-PoIfigur, welche die Kristallorientierung des zentralen Bereiches dieses Elektrostahlbandes zeigt. Die in Figuren 4 und 5 dargestellten Kristallorientierungen unterscheiden sich völlig von der Kristallorientierung des ursprünglichen Blockes und gleichzeitig ist durch den Einfluß der Eigenschaften des Oberflächenbereiches des heißgewalzten Stahlbleches gemäß der Erfindung die (110) (001)-Orientierung im Oberflächenbereich merklich ausgebildete Zu Vergleichszwecken sind in Figur 6 und Figur 7 (10O)-PoIfiguren dargestellt, die den Oberflächenbereich und zentralen Bereich eines konventionellen Elektrostahlbandes darstellen, das erhalten wurde, indem ein nach einer üblichen Methode zur Walzblockherstellung erhaltener Block in den anschließenden Stufen nach dem Heißwalzen mit Hilfe des gleichen Verfahrens behandelt wurde, wie das erfindungsgemäß durch Stranggießen hergestellte Material. Zwar besteht kein Unterschied zwischen Figur 5 und Figur 7, be'im Vergleich von Figur4 und Figur 6 ist jedoch ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung des stranggegossenen Materials eine bemerkenswerte Ausbildung von Kristallen mit (110) (001)-Orientierung im Oberflächenbereich des Materials stattgefunden hat.

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Aus den nachfolgenden Beispielen ist ebenfalls ersichtlich, daß durch das Vorliegen eines geeigneten Anteils an Kristallen mit (110) (OOI)-Orientierung in dem erfindungsgemäßen Elektrostahlblech und -band die magnetische Flußdichte in allen Eichtungen in der Ebene des Elektrostahlbleches und -bandes erhöht wird, ohne daß ein Anstieg der Anisotropie erfolgt oder wobei nur ein geringer Anstieg der Anisotropie erfolgt.

Beispiel 1

Geschmolzener Stahl, der 1.12 % Silizium, 0.225 % Aluminium und 0.012 % Kohlenstoff, Rest überwiegend Eisen, enthielt, wurde unter Verwendung einer Stranggießmethode durch rasches Abkühlen in Form eines Blockes mit einer Dicke von 250 mm verfestigt, der auf beiden Seiten von der Oberfläche aus bis zu einer Tiefe von mehr als 100 mm ausgebildete Dendrite aufwies β Dieser Block wurde etwa 2 Stunden in einem Heizofen gehalten, dessen Temperatur auf 1220 C eingestellt war, und mit einer Dickenverminderung, von 99.1 # gewalzt, wobei ein heißgewalztes Stahlblech einer Dicke von 2.3 mm erhalten wurde. Dieses heißgewalzte Stahlblech wurde in eine überwiegend Chlorwasserstoff säure enthaltende Säurelösung getaucht, um das während des Heißwalzens an der Oberfläche des Stahlbleches gebildete Oxyd zu entfernen, und unter Bildung eines dünnen Stahlbandes mit einer Dicke von 0.50 mm bei einer Dickenverminderung von 78.3 i» kaltgewalzt. Das so erhaltene Stahlband wurde entfettet und getempert, indem es durch einen kontinuierlichen Blankglühofen geführt wurde, dessen Temperatur bei 820° G eingestellt war und der eine stark entkohlende Atmosphäre von pjj q/Ph ^{= Oe20} enthielt. In dieser Stufe betrug

die Heizgeschwindigkeit 10.5° C/see. und die aiühdauer etwa 60 Sekunden. Die magnetischen Eigenschaften des in diesem Beispiel erhaltenen Stahlbandes und eines aus dem gleichen Stahlmaterial unter Anwendung einer üblichen Walzbloekherstellungsmethode erhaltenen Stahlbandes, sind in der später angegebenen Tabelle Ineinander gegenübergestellt.

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- 15 Beispiel 2

Geschmolzener Stahl, der 2.17 % Silizium, 0.209 % Aluminium und 0.03 % Kohlenstoff, Rest überwiegend Eisen, enthielt, wurde durch rasches Kühlen unter Anwendung einer Stranggußmethode in Form eines Blockes mit einer Dicke von 165 mm verfestigt, der auf beiden Seiten von der Oberfläche aus bis zu einer Tiefe von etwa 70 mm ausgebildete Dendrite aufwies« Dieser Stab wurde etwa 2 Stunden in einem Heizofen gehalten, dessen Temperatur auf 1270° C eingestellt wurde, und mit einer Dickenverminderung von 98.7 % gewalzt, wobei ein heißgewalztes Stahlblech einer Dicke von 2.2 mm erzielt wurde· Dieses heißgewalzte Stahlblech wurde in eine überwiegend Chlorwasserst off säure enthaltende Säurelösung getaucht, um das während des Heißwalzens an der Oberfläche des Stahlbleches gebildete Oxyd zu entfernen, und mit einer Dickenabnahme von 77o3 ¥> kaltgewalzt, um ein dünnes Stahlband einer Dicke von 0.50 mm herzustellen. Dieses Stahlband wurde entfettet und getempert, indem es durch einen kontinuierlich Blankglühofen geführt wurde, dessen Temperatur auf 860 G eingestellt war und der eine stark entkohlende Atmosphäre von Ρττ q/v™ = 0.20

aufwies, wobei eine Heizgeschwindigkeit von 11.8 ° C/sec. und eine Glühdauer von etwa 60 Sekunden eingehalten wurde. Die magnetischen Eigenschaften des in diesem Beispiel erhaltenen Stahlbandes und eines aus dem gleichen geschmolzenen Stahl nach einer üblichen Walzblock-Herstellungsmethode erhaltenen Stahlbandes sind zum Vergleich ebenfalls in Tabelle·1 angegeben.

Beispiel 3

Geschmolzener Stahl, der 2.90 % Silizium, 0.218 % Aluminium und 0.029 # Kohlenstoff, Rest überwiegend Eisen, enthielt, wurde durch rasches Abkühlen unter Anwendung einer Stranggießmethode in Form eines Blockes verfestigt, der eine Dicke von 300 mm hatte und auf beiden Seiten von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von etwa 130 mm ausgebildete Dendrite aufwies. Dieser Block wurde etwa 3 Stunden in einem Heizofen gehalten, dessen Temperatur auf 1150° C eingestellt war, und

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bei einer Dickenabnahme von 99«3 % gewalzt, wobei ein heißgewalztes Stahlblech einer Dicke von 2_eO mm erhalten wurde. Dieses heißgewalzte Stahlblech wurde in eine überwiegend Chlorwasserstoffsäure enthaltende Säurelösung getaucht, um das an der Oberfläche des Stahlbleches während des Heißwalzens gebildete Oxyd zu entfernen Die lose Rolle dieses Stahlbleches wurde in einem G-lühfrischkasten während 7 Stunden bei 800 G in einer stark entkohlenden Atmosphäre von p_{u η}/Ρττ =

0,32 getempert, um den Kohlenstoffgehalt auf 0.0032 % zu vermindern, und wurde kaltgewalzt, wobei ein dünnes Stahlband mit einer Dicke von Q»35 mm erhalten wurde₀ Dieses Stahlband wurde entfettet und getempert, indem es durch einen kontinuierlichen ßlankglühofen geführt wurde _t dessen Temperatur auf 1000 C eingestellt war und der eine nicht entkohlende, reduzierende Atmosphäre von p™ n/Pg = Oo015 aufwies, wobei eine

in

Heizgeschwindigkeit von ^ 12.8^U C/sec. und eine Glühdauer von etwa 10 Sekunden eingehalten wurden. Die magnetischen Eigenschaften des in diesem Beispiel erhaltenen Stahlbandes und eines konventionellen Stahlbandes, das aus dem gleichen geschmolzenen Stahl unter Anwendung einer üblichen Walzblock-Herstellungsmethode erhalten wurde, sind zusammen mit den Ergebnissen der Beispiele 1 und 2 in Tabelle 1 aufgeführt .

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2U8031

Tabelle 1

Magnetische MagnetischepITußdiehte Eisenverlust
Eigenschaften Wb/m Watt/kg

Beispiel te. ^Bg° ^B*° ^Wl°/5° ^¥15/5Q

L. O L/C L. C L/C L. C C/L L. C C/L

erfindungs- 1.66 I.o4 1.73 I.o3 2.82 1.14 6.o5 l.lo

konventionell 1.62 I.o3 1.69 I.o3 2.87 1.14 6.11 l.lo

erfindungs- 1.57 I.o7 1.68 I.o6 1.65 1.4o 3.72 1.34

konventionell 1.53 I.o7 1-53 I.o5 1.7o 1.41 3.77 1.34

erfindungs- 1.56 I.o6 1.66 I.o6 1.19 1.42 2.67 1.36 gemäß

konventionell 1.52 I.o7 1.61 I.o6 1.23 1.41 2.71 1.36

Anmerkungen: L.C Mittelwert von Längs- und Querrichtung

L/C Längsrichtung/Querrichtung

C/L Querrichtung/Längsrichtung

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Claims

2U8031 - 18 Patentansprüche

1. Verfahreh zum Herstellen von kaltgewalztem, ungerichtetem Elektrostahlblech und -band mit hoher magnetischer Flußdichte, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzener Stahl unter Bildung eines Blockes in der Weise verfestigt wird, daß sich Dendrite vorwiegend von der Oberfläche aus in Richtung der Tiefe des Blockes bis zu einer Tiefe von mehr als 50 % der Plattendicke (sheet thickness) ausbilden, durch Erhitzen des Blockes ohne Vorwalzen auf eine Temperatur von mehr als 1000° C Γ-Phase mindestens in einem Teil des Blockes ausgebildet wird, der Block mit einer Dickenabnahme von mehr als 93 % ohne Anlassen heißgewalzt v/ird, das so erhaltene heißgewalzte Stahlblech mit einer Dickenabnahme von 64 bis 84 % kaltgewalzt wird und das so erzielte Stahlblech mit einer Heizgeschwindigkeit von mehr als 1.6° C/sec. erhitzt und bei einer Temperatur von bis 1200° C getempert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biock durch Stranggießen hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzener Stahl verwendet wird, der weniger als 0.1. % Kohlenstoff, weniger als 4 % Silizium und/oder wenigei* als 3 % Aluminium enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der dem Heißwalzen au unterwerfende Block auf eine Temperatur zwischen 1000° 0 und 1350° G erhitzt wird, um ίΓ-Phase in mindestens einem Teil dee Blockes auszubilden·

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Stahlbleches nach dem Kaltwalzen mit einer Heizgeschwindigkeit zwischen 1.6 und 100° C /see. erfolgt.

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