DE2312253A1 - Verfahren zur herstellung von kornorientiertem flach-walzmaterial aus si-stahl - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kornorientiertem flach-walzmaterial aus si-stahlInfo
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Description
Flach-Valzmaterial aus Si-Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem
Flach-Walzmaterial aus Si-Stahl, bei welchem ein
Bund aus kaltgewalztem Stahlblech mit 2,5 bis 3 »5 % Si in einer
wasserstoffhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb von
1093 C zwecks Ausbildung der Kornorientierung einer Kastanglühung
unterzogen wird.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Flach-Walzmaterial aus Si-le-V/erkstoffen sind in der Stahlindustrie
bekannt. Obgleich die spezifischen Gegebenheiten bis zu einem gewissen Ausmaß schwanken können, gehen alle bekannten
Verfahren davon aus, daß die betreffende Legierung zunächst warm auf etwa 2,03 mm heruntergewalzt und aaschlie-
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Bend einer Abkühlung und Oberflächenreinigung unterzogen wird,
wobei das warmgewalzte Blech in der Kälte auf etwa 0,35 ^m
oder weniger heruntergewalzt wird, wozu eine zweifache KaItredzierung
mit einer Zwischenglühung angewandt wird. Each der
abschließenden Kaltreduzierung und einem Entkohlungsglühen
wird das Blech einer Kastenglüliung bei sehr hohen Temperaturen
unterzogen, um Schwefel zu entfernen und die kornorientierte Textur zu entwickeln, bei der es sich um eine Goss-Textur
(110) (001) handelt, die häufig danach benannt wird, daß sie einem auf der Kante stehenden Kubus entspricht. Obgleich
Temperaturen oberhalb von 1093 0C zur Entwicklung der bevorzugten
Orientierung von Bedeutung sind, führen derartige Temperaturen dazu, daß die Festigkeit des Materials beträchtlich
verringert wird, was ein Verziehen der Bundkanten sowie der Bundgestalt und andere unwillkommene.Gestaltsänderungen
zur. Folge hat. Wegen dieser ungünstigen Effekte ist es üblich geworden, die beschädigte Bundkante zu entfernen und als Abfall
zu behandeln, was natürlich eine Verringerung des Ausbringens bedeutet. Es ist jedoch bekannt, daß selbst nach
der Entfernung der Kantenschaden die magnetischen Eigenschaften
des Stahlbleches nicht gut genug sind, um das Stahlblech für die Mehrzahl der Anwenderngszwecke direkt zu verwenden.
Aus diesem Grunde haben sich die Abnehmer derartiger Bunde darauf eingestellt, das Blech vor der Weiterverwendung zu
glühen, um die Ebenheit weiter zu verbessern und auch die . magnetischen Eigenschaften zu steigern.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, welches
die Herstellung eines ebenen, spannungsfreien,. kornorientierten Si-Stahlbleches gestattet und infolge Vermeidung
der genannten Nachteile des bekannten Standes der Technik die Vornahme einer Glühung vor der Verwendung auf Seiten
des Stahlabnehmers erübrigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgomäß dadurch, gelöst, daß das
kastengeglühte Stahlblechbund in nicht oxydierender und nicht aufkohlender Atmosphäre zwischen 704 und 1093 0G
spannungsfrei geglüht wird, das Band auf eine Dehnung von weniger als 1 % gestreckt wird, daß die Gliihung des Stahls
in der nicht oxydierenden und nicht aufkohlenden Atmospähre
in dem Temperaturbereich zwischen 704 und 1093 0C über einen
zum Aufheben der Spannungen im Stahl ausreichenden Zeitraum fortgestzt wird und daß der Stahl auf eine unterhalb von
538 C liegende Temperatur abgekühlt wird, bevor er der Luft
ausgesetzt wird.
Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung kann ein spannungsfreies,
kornorientiertes Si-Fe-Plach-Walzmaterial hergestellt
werden, bei dem die Kantenschaden rückgängig gemacht
werden können, die durch das Kastenglühen bei hohen Temperaturen entstanden sind, wobei Bleche mit verbesserter
Ebenheit ohne Verlust von magnetischen Eigenschaften
hersteilbar sind.
Nach einer abgewandelten Form des Verfahrens nach der Erfindung wird ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung
dadurch verbessert, daß das Stahlbund in einem kontinuierlichem Glühofen, der ein nicht oxydierendes und
nicht aufkohlendes Gas enthält, kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen 816 und 982 0C aufgeheizt wird, während
das Bund unter einer Zugspannung steht, die ausreichend stark ist, um das Bund um weniger als 1 % zu dehnen,
daß der gedehnte Stahl anschließend kontinuierlich bei einer zwischen 704 und 816 0C liegenden Temperatur geglüht
wird, um derart ein im wesentlichen vollständiges Spannungsfreiglühen ohne weitere Längenzunahme des Bandes
durchzuführen, und daß der Stahl auf eine unterhalb von
558 0C liegende Temperatur abgekühlt wird, bevor er der
Luft ausgesetzt wird. 309840/0831
Der wichtigste Schritt innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der außergewöhnlichen Dehnung des Stahls und
der kontinuierlichen Glühung zu sehen, die sich an das herkömmliche Kastenglühen bei hohen Temperaturen anschließen.
Aus diesem Grunde können die übrigen Verfahrensschritte des Verfahrens nach der Erfindung im v/es en fliehen in einer im
Stand der Technik bekannten Weise ausgeführt x^erden. Demzufolge
dient, wie bei bekannten Verfahren, als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren ein herkömmlicher
Stahl mit mittleren Siliziumgehalten, der.auf ecwa 1,78'
bis 2,25 mm warm gewalzt wurde. Diese Stähle mittleren Siliziumgehaltes
enthalten 2,5 bis 3,5 °/° Silizium, wobei ein
Gehalt von etwa 3,15 % Si am typischsten ist. Es ist in der
Industrie gebräuchlich, das Erschmelzen und Frischen dieser Stähle sorgfältig zu überwachen, um einen hochreinen und
sauberen Stahl sicherzustellen. Neben Silizium werden üblicherweise die folgenden Legierungselemente verwendet: 0,015
bis 0,030 % Kohlenstoff, 0,012 bis 0,028 % Schwefel, weni- ■
ger als 0,015 % Phosphor und 0,06 bis 0,15 % Mangan.
Die oben genannte Legierung wird auf herkömmliche V/eise vergossen
und zu Knüppeln ausgewalzt. Die Knüppel werden in
der Wärme auf etwa 2,03 mm ausgewalzt und auf kontinuierlichen Warmbandstraßen zu Bunden aufgewickelt. Vor dem ersten Kaltwalzen
müssen die warmgewalzten Bunde gebeizt werden, um den Walzzunder zu entfernen, was üblicherweise in einer schwefelsauren
Lösung vorgenommen wird. Anschließend werden die gereinigten warmgewalzten Bunde in der Kälte auf die endgültige
Dickenabmessung ausgewalzt, die üblicherweise etwa 0,35 mm
beträgt. Stichabnahmen von diesem Ausmaß erfordern üblicherweise zwei getrennte Kaltreduktionsschritte mit einer Zwischenglühung.
Fach dem letzten Keltstich und der Entkohlung werden die Bunde bei einer Temperatur oberhalb von 1093 0C
in Wasserstoff oder einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre einer
Kastennlühung unterzogen. Diese Glühung dient zur Entfernung
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von Schwefel und zur Ausbildung der Sekundärrekristallisation , die einen hohen Grad der angestrebten Orientierung
herbeiführt. Die Bunde werden abgekühlt, bevor sie aus dein Glühofen entnommen und der normalen Luftatmösphäre ausgesetzt
werden. Da das Hochtemperatur-Kastenglühen einen Zeitaufwand
von bis zu einer Woche erfordert, ist das Blech, wie bereits erwähnt, derart weich geworden,'daß Yerziehungen
des Bundes, Kantenverwerfungen und andere Störungen auftreten.
Der wesentliche Punkt der Erfindung liegt in der ungewöhnlichen
Dehnung des Bandmaterials und der Hochtemperatur-Glühung, die der verlängerten Kastenglühung folgt, die dazu
dient, die Kantenschäden des Bundes, die Bundverwerfungen
und andere Störungen im wesentlichen aufzuheben, um
eine hervorragende Ebenheit zu erzielen, während die magnetischen Eigenschaften des Stahles gleichzeitig aufrecht erhalten
werden und der Stahl in einen spannungsarmen Zustand überführt wird.. In spezifischer Weise erfordert das Verfahren
nach der Erfindung im Anschluß an das herkömmliche Kastenglühen der Bunde eine kontinuierliche Glühung bei einer
Temperatur, die hinreichend ist, um ein'im wesentlichen
vollständiges Spannungsfreiglühen der Bunde zu erreichen,
ohne daß Rekristallisation oder beachtliches Kornwachstum auftritt. Ferner müssen die Bunde durch Walzen oder Aufbringen
einer Zugspannung während des ersten Teils der kontinuierlichen Glühung um einen Betrag gedehnt werden,
der die kritische Grenze von 1 % Dehnung nicht überschreiten darf. Dabei ist es wichtig, daß die Dehnung des Materials
erst dann ausgeführt wird, wenn der Stahl die Glühtemperatur erreicht hat, und daß die Glühung nach der Dehnung
noch so lange fortgesetzt wird, bis die infolge der Dehnung aufgetretenen Spannungen abgebaut sind.
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Die Dehnung des Stahlbleches während der Erhitzung auf die
Glühtemperaturen führt zum Verschwinden der die Ebenheit störenden Verwerfungen, ohne daß dabei die angestrebte Kornorientierung
ungünstig beeinflußt wird, sofern die Dehnung unterhalb von 1 % gehalten wird. Die anschließende Fortsetzung
der Glühung führt zum Verschwinden der infolge der Dehnung aufgebrachten Spannungen.
Zum Erzielen eines im wesentlichen vollständigen Abbaus der Spannungen ^jährend der kontinuierlichen Glühung ist es wichtig,
daß die Glühtemperatur oberhalb von etwa 704- 0C liegt.
Dabei versteht sich von selbst, daß Rekristallisation "und
Kornwachstum von nicht orientierten Körnern vollständig zu unterbinden sind, damit die angestrebten magnetischen Eigenschaften
des Stahles nicht ernsthaft beeinträchtigt werden. Aus diesem Grunde sollen die Glühtemperaturen nicht oberhalb
von 1093 °C liegen und sollen vorzugsweise 982 0G η ich.'α übersteigen.
Die Glübatmοsphäre muß demzufolge selbstverständlich
nicht oxydierend und nicht aufkohlend sein.
Die Dehnung des Bandmaterials muß sorgfältig überwacht werden, um sicherzustellen, daß die Dehnung nicht einen Wert
von 1 % überschreitet. Dehnungen, die größer sind als Λ %,
beeinträchtigen das kornorientierte Gefüge derart, daß bei
weiterem Glühen im wesentlichen eine Zwillingskornbildung
auftritt, die natürlich eine Herabminderung der Kornorientierung bedeutet und einen Verlust der angestrebten magne.-.
tischen Eigenschaften nach sich zieht. Obgleich keine kritische untere Dehnungsgrense existiert, sollte die Dehnung
bei den meisten herkömmlichen Stählen oberhalb von 0,25 %■--liegen,
um wirksam .zu sein. Grundsätzlich ist die bevorzugte
Dehnung jedoch in direkter Abhängigkeit von dem Ausmaß der Bundkantenbeschädigung und anderer Störungen zu bestimmen.
Demzufolge können bei schweren Störungen Dehnungen von 0,75 bis '1 % erforderlich sein, um die Ebenheit- des Materials
wieder herzustellen. Andererseits kann bei leichten
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_ η „
Störungen eine Dehnung von 0,25 % oder sogar \^eniger ausreichend
sein. Für die meisten handelsüblichen Stahlbunde hat
sich eine Dehnung zwischen 0,25 und 0,75 % als ausreichend
herausgestellt.
Die erforderliche Einrichtung zum Erzielen der Bunddehnung
kann selbstverständlich mancherlei Gestalt besitzen. So
kann beispielsweise eine herkömmlicher, kontinuierlich arbeitender Glühofen benutzt werden, sofern an der Eingangsseite Einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die
angestrebte Dehnung nach der Erhitzung des Flaoh-Walzraaterials vorgenommen werden kann. Zii diesem Zweck kann eine
ZugwaIzenanOrdnung dienen oder auch ein Paar von Zugrollen Verwendung finden, zwischen denen ein ebener Streckvorgang ausgeführt wird. Da den Erfindern keine derartige Einrichtung aar Verfugung stand, wurde von ihnen ein Herdofen mit Horizontalwalzen zur Erhitzung des Materials benutzt und
die Dehnung durch Steuerung der Zugwirkung der Aufnehmerwalze und der^Ofentemperatur herbeigeführt. Dabei gelangte der Bandstahl in eine erste Aufheizzone, in welcher der
Stahl auf eine Temperatur zwischen 8Ί6 und 9S2 0C aufgeheizt wurde. Die Spannung in der Aufnehnerwalze wurde
sorgfältig gesteuert, um die angestrebte Dehnung allein
durch eine Zugwirkung in dieser Zone zu bewirken. Anschließend wurde das Bandmaterial in eine zweite Zone überführt, in welcher es bei einer Temperatur zwischen 704 und 816 0C geglüht wurde. Die Erfinder hielten es für erforderlich,
zwei Aufheizzonen vorzusehen, so daß die Dehnungen des Bandmaterials sorgfältiger kontrolliert und lediglich auf den
ersten Abschnitt des gesamten Ofendurchganges beschränkt
werden konnten. Das bedeutet, daß das Bandmaterial noch in der Glühzone, welche dem Dehnen folgt, unter Spannung steht, sofern die Zugspannung lediglich mit Hilfe der Aufnehmerwalzen aufgegeben worden ist. Soll das Bandmaterial nach der
Dehnung ohne weitere Dehnung geglüht werden, so ist es er-
kann beispielsweise eine herkömmlicher, kontinuierlich arbeitender Glühofen benutzt werden, sofern an der Eingangsseite Einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die
angestrebte Dehnung nach der Erhitzung des Flaoh-Walzraaterials vorgenommen werden kann. Zii diesem Zweck kann eine
ZugwaIzenanOrdnung dienen oder auch ein Paar von Zugrollen Verwendung finden, zwischen denen ein ebener Streckvorgang ausgeführt wird. Da den Erfindern keine derartige Einrichtung aar Verfugung stand, wurde von ihnen ein Herdofen mit Horizontalwalzen zur Erhitzung des Materials benutzt und
die Dehnung durch Steuerung der Zugwirkung der Aufnehmerwalze und der^Ofentemperatur herbeigeführt. Dabei gelangte der Bandstahl in eine erste Aufheizzone, in welcher der
Stahl auf eine Temperatur zwischen 8Ί6 und 9S2 0C aufgeheizt wurde. Die Spannung in der Aufnehnerwalze wurde
sorgfältig gesteuert, um die angestrebte Dehnung allein
durch eine Zugwirkung in dieser Zone zu bewirken. Anschließend wurde das Bandmaterial in eine zweite Zone überführt, in welcher es bei einer Temperatur zwischen 704 und 816 0C geglüht wurde. Die Erfinder hielten es für erforderlich,
zwei Aufheizzonen vorzusehen, so daß die Dehnungen des Bandmaterials sorgfältiger kontrolliert und lediglich auf den
ersten Abschnitt des gesamten Ofendurchganges beschränkt
werden konnten. Das bedeutet, daß das Bandmaterial noch in der Glühzone, welche dem Dehnen folgt, unter Spannung steht, sofern die Zugspannung lediglich mit Hilfe der Aufnehmerwalzen aufgegeben worden ist. Soll das Bandmaterial nach der
Dehnung ohne weitere Dehnung geglüht werden, so ist es er-
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forderlich, eine niedrigere Temperatur zu verwenden. Wurde demzufolge das Stahlblech in der ersten Zone auf eine Temperatur
zwischen 816 und 982 0C aufgeheizt, so wurde die Dehnung
mit Hilfe der angelegten Zugspannung ausgeführt. Um eine weitere Ausdehnung des Bleches zu unterbinden, wurde
es in eine zweite Zone überführt, in welcher es auf eine Temperatur zwischen 704 und 816 0C abgekühlt wurde. Diese
Temperatur ist ausreichend, um bei der Glühung einen im wesentlichen vollständigen Abbau der Spannungen zu bewirken,
reicht jedoch nicht aus, um dem Material eine weitere Ausdehnung zu gestatten. Selbstverständlich war noch eine dritte
Zone erforderlich, in welcher das Material auf eine Temperatur von weniger als 538 0G abgekühlt wur;de, bevor das Material
den Ofen verlassen und der Luft ausgesetzt werden konnte.
Drei Bunde eijies kornorientierten Elektrostahls mit herkömmliehen
Abmessungen wurden in der beschriebenen V/eise behandelt und auf ihre Ebenheit und ihre magnetischen Eigenschaften
untersucht. Die drei Bunde stammten'aus zwei verschiedenen
Chargen. Die Bunde A und B stammten aus einer Charge mit 0,29 % Kohlenstoff, 3,24 % Silizium, 0,010 % Phosphor, 0,024
% Schwefel, während das Bund C die folgende Fertiganalyse
aufwies: 0,029 % C, 3,37 % Si, 0,005 % P und 0,027 % S. Die
Bunde hatten auf herkömmliche Weise und in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Praxis eine Stärke von 0,35 mm erhalten
und waren dann 30 Stunden bei 1135 0C einer Kastenglühung
unterzogen worden. Nach dem Kastenglühen zeigten die Bunde die üblichen Kantenschäden und Bundverwerfungen. Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren vmrden die Bunde in einem
293 m langen Herdofen mit Rollen oder Stoßofen gedehnt und
geglüht, wobei die Bunde mit einer Geschwindigkeit von 67,5 pro Minute durch den Ofen geführt wurden. In dem Ofen waren
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vier Hauptzonen vorgesehen. In der ersten Zone von 21,6 m
Länge wurde eine Temperatur von mehr als 871 0C aufrecht
erhalten, um den eintretenden kalten Stahl zu erhitzen. Daran schloß sich eine 90 m lange Haltezone an, in der
eine Temperatur von 871 °G herrschte. Die nächste Zone
war gleichfalls 90 m lang und enthielt eine Temperatur
von 788 0C. Am Ausgangsende des Ofens war eine Abkühlzone
von 87 m Lange vorgesehen. Die Ofenatinosphäre bestand
aus HIiX mit 5 % Hp mit einem maximalen Taupunkt von
- 3,9 0C. Die Aufnehmerspannung betrug 90,6 kg am Eingang
und 226,5 kg am Ausgang. Nach Behandlung in der oben angegebenen
Weise waren die Bunde außerordentlich eben und spannungsfrei. "Die Ergebnisse der magnetischen Untersuchungen
der drei Bunde sind in der folgenden Tafel -zusammengestellt.
mm Abmessung |
,348 | 15 Kilo-Gauß | nach der Dauer- glübung |
Magnetostriktion | ? Kilo-Gauß | |
O | ,343 | ohne Korn | 0,579 | bei 15,! | mm/ran) | |
O | ,335 | vor der Dauer- glühung |
0,606 | (2x10~6 | nach der Dauer- · gl tuning |
|
Bund | O | ,343 | 0,589 | 0,581 | vor der Dauer- glühung |
0,35 |
Α-Spitze | O | ,358 | 0,603 | 0,576 | 0,33 | 0,17 |
Α-Mitte | O | Mittel | 0,584 | 0,601 | 0,35 | 0,23 |
B-Fuß | 0,571 | 0,589 | 0,33 | 0,50 | ||
G-Spitze | 0,598 | 0,28 | 0,61 / | |||
C-Hitte | 0,589 | 0,42 | 0,57 | |||
0,34 | ||||||
Wie die oben stehende Tafel zeigt, sind die magnetischen Eigenschaften der Bunde durch die Behandlung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren nicht nachteilig beieinflußt worden
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Claims (6)
- Pat e η t a n sp-riicheVerfahren zur Herstellung von kornorientiertem Flach-Walzmaterial aus Si-Stahl, bei welchem ein Bund aus kaltgewalztem Stahlblech, mit 0,5 bis 3,5 % Si in einer wasserstoifhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb von 1093. 0C zwecks Ausbildung der Kornorientierung einer Kastengühung unterzogen wird, dadurch gekenn ζ ei chn et., daß das kastengeglüiite Stahlblechbund in nicht oxydierender und nicht aufkohlender AtraoSphäre zwischen 704- und 1093 G spannungsfrei geglüht wird,, das Bund auf· eine Dehnung von weniger als 1 % gestreckt wird, die Glühung des Stahls in der nicht oxydierenden und nicht aufkohlenden Atmosphäre in dem Temperaturbereich zx^isehen 704- und IO93 °C über einen zum Abbauen der Spannungen im Stahl ausreichenden Zeitraum fortgesetzt v/ird und daß der Stahl auf eine unterhalb von 538 C liegende Temperatur abgekühlt wird, bevor er der Luft ausgesetzt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Erhitzen, Dehnen, Glühen und Abkühlen des Stahls kontinuierlich in einem kontinuierlichen Glühofen durchgeführt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Stahl in einem Temperaturbereich zwischen 704. und 982 0C geglüht wird.
- 4. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Flach-Ualzmaterial aus Si-Stahl, bei welchem ein Bund aus kaltgewalztem Stahlblech mit 2,5 bis 3,5 °/° Si in einer wasserstoff-309840/0831haltigen Atmosphäre bei Tempersturen oberhalb von 1093 0C zwecks Ausbildung der Kornorientierung einer Kastenglühung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Stahlbund in einem kontinuierlichen Glühofen, der ein nicht oxydierendes und nicht aufkohlendes Gas enthält, kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen 816 und 982 0C aufgeheizt wird, während das Bund unter einer Zugspannung steht, die ausreichend stark ist, um das Bund um weniger als 1 % zu dehnen, daß der gedehnte Stahl anschließend kontinuierlich bei einer zwischen 704- und 816 C liegenden Temperatur geglüht wird, um derart ein im wesentlichen vollständiges Spannungsfreiglühen chne weitere Längenzunähme des Bundes durchzuführen, und daß der Stahl auf eine unterhalb von 538 0C liegende Temperatur abgekühlt wird, bevor er der Luft ausgesetzt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlbund zunächst zu seiner Verlängerung auf 871 0C aufgeheizt und anschließend bei 788 0C geglüht wird.
- 6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet , daß das Stahlbund um 0,25 bis 0,75 % gedehnt wird.309840/0831
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